Человечество уже давно грезит о колонизации космоса, но пока не удалось даже создать базу на Луне. Что же необходимо, чтобы люди основали поселения на других планетах?
Что полезного в исследовании Луны?
В своих книгах фантасты приравнивают исследование Луны с колонизацией Антарктиды. Но в этом суждении есть противоречия. Возле Южного полюса в первую очередь изучают процессы, происходящие в атмосфере, магнитосфере и ледниковом панцире. Для этого нужно проводить постоянные измерения, что возможно только при наличии стационарных баз. А на Луне вообще ничего не происходит. Вызываемый интерес слой реголита растет так медленно, что наблюдать его в реальном времени не имеет смысла.
Но в истории освоения Антарктиды и Луны существуют и схожие моменты, связанные с длительными периодами забвения. В начале Южный полюс рассматривался только, как объект состязаний среди стран, желающих установить флаг на новой территории. Прежде чем наступила фаза первых научных экспедиций, к Антарктиде надолго потеряли интерес. Точно так же произошло и с Луной. Великие державы соревновались, кто побывает на спутнике Земли. Когда призы были розданы, освоение Луны поставили на десятилетнюю паузу.
Лишь в XXI веке стартовали исследования, в результате которых стало известно, что на спутнике Земли в приполярных кратерах, на которые не попадают солнечные лучи, есть древняя вода. Такое открытие имеет не только высокую историческую ценность, но и может поведать о составе первичных океанов нашей планеты.
Помимо этого, полярные кратеры с постоянной нулевой температурой могут стать местом размещения инфракрасного телескопа, способного распознавать очень холодные и почти не освещенные космические тела на границе Солнечной системы. А для таких исследований точно нужна постоянная база на Луне. Тем более сейчас возможен более дешевый, быстрый и безопасный перелет, который не требует разделения и стыковки на лунной орбите посадочного и возвращаемого модулей, как было раньше. И тяжелых ракет нужно немного, так как нецелесообразно строить базу на Луне большего размера, чем успешно работающая на орбите Международная Космическая Станция (МКС).
База на Луне
Первое, что понадобится для базы на Луне – это комфортные модули для жизни и работы космонавтов, похожие на первых советских орбитальных станций «Салют». Можно ограничиться использованными в 80-х годах двух тысяч тонными ракетами. При посадке на Луну каждый модуль будет иметь массу 20 тонн, минус вес на двигатели, опоры и опустошенные во время торможения баки. Получается 17 тонн нагрузки, которых хватит на двухместный корабль с запасом горючего для возвращения на Землю.
Помимо жилых модулей, для базы нужен еще энергетический модуль с ядерным реактором, так как на неосвещенном дне кратера солнечные батареи бесполезны. Расположить конструкцию лучше подальше от места дислокации жилых кораблей.
Еще может понадобиться специальный модуль с проводами для передачи электроэнергии от реактора к буровой установке и инфракрасному телескопу. А также грузовые модули для доставки припасов и техники. Так как благодаря буру станет возможна добыча льда с глубины до 8 метров, будет нужен хотя бы один межпланетный холодильник для доставки его на Землю.
Получается, запуская в год 4-6 тяжелых ракет, деятельность базы на Луне можно поддерживать несколько лет. Потом в реакторе выгорит уран, телескоп устареет, а буровая установка заклинит. Но к тому моменту будут произведены все желаемые исследования. И станет целесообразно создать новую базу в месте, где тайн больше.
Нужен ли человек на Марсе в эпоху роста автоматики?
Ответ однозначно «Да», так как космонавты на орбите выполняют различные функции по обслуживанию технических приборов: настраивают, ремонтируют и используют устройства в разных областях исследований.
Еще одна деятельность, не подвластная роботам, связана с проблемой скорости передачи связи. Задержка сигнала в две секунды между Землей и Луной затрудняет управление луноходами. А до Марса даже в момент максимального сближения свет идет все три минуты. Поступающий сигнал очень слабый и почти не заметен в шуме. На его восстановление и расшифровку уходит масса времени и большие вычислительные мощности. Если оператор будет находится вблизи, то данные с дрона станут поступать в режиме реального времени, без задержек. А значит, человек сможет собрать много больше информации, чем робот.
Когда люди полетят на Марс?
Экспедиция человека на Марс имеет смысл, но для нее нужно создать электроядерный (плазменный) двигатель. Такие разработки в настоящее время ведутся в РФ и США. Трех человек можно будет доставить на Марс при наличии реактора мощностью 4 мегаватт на корабле массой 150 тонн за 140 суток. Расходуя гелий, плазмолет сможет двигаться с маленьким, но постоянным ускорением. Такая экспедиция займет 14 месяцев.
Взлететь с Марса намного сложнее, чем с Луны. Всему виной наличие атмосферы и более сильной гравитации. Зато пилотируемому модулю с Марса достаточно выйти на низкую орбиту, где его подберет корабль. А лунный модуль должен сразу отправиться на Землю. Поэтому можно создать посадочный модуль массой не более 25 тонн. Следовательно, доставка человека на Марс вполне осуществима.
Первая экспедиция должна полететь не на сам Марс, а к нему. Полезная нагрузка будет состоять из кассет с орбитальными и спускаемыми аппаратами. Проведенная спутниками разведка, позволит определить, куда высаживаться марсоходам и куда отправить миниатюрные челноки, которые поднимут на орбиту капсулы с собранными образцами.
Если целью исследования Марса останется именно высадка человека, то полезная нагрузка в экспедиции будет состоять сначала из обитаемого модуля, затем из грузового с оборудованием и припасами. И только в конце будет доставлен посадочный аппарат.
Благодаря предварительной разведки дронами и создания временной базы с двумя служебными модулями, станет возможным высадка человека на Марсе в точном месте, где есть интересные аспекты для изучения. Космонавты смогут все аккуратно исследовать, с чем не справятся грубые лопаты и кирки роботов.
А как же другие планеты?
Основной недостаток плазменного двигателя заключается в его использовании лишь для полетов на Марс, Венеру или Меркурий. Но до других планет экспедиция продлится слишком долго и потребуются огромные затраты.
Например, чтобы добраться до Юпитера, на земной орбите к кораблю придется присоединять дополнительные баки с гелием и ядерные ускорители для разгона. А самих кораблей понадобится три. Первый доставит экипаж на место. Второй эвакуирует экспедицию с края гравитационной ямы Юпитера. Третий будет транспортировать автоматические станции для изучения атмосферы Юпитера с низкой орбиты и получения льда.
Колонизация всей Солнечной системы станет возможна после разработки термоядерного двигателя через 50-100 лет. Масса такого корабля будет тысяча тонн без груза, и собирать его придется уже на орбите. А с полезной нагрузкой в две тысячи тонн, термоядерный корабль будет способен достигнуть Луны за двое суток, Марса за 40-90 суток, Юпитера за 120, Сатурна за 180, а Нептуна за 380 суток.
Состоять такой корабль будет из стометровой трубы двигателя, а также груза, кабины управления и обитаемых отсеков. Все модули будут крепиться к стыковочным узлам.
В термоядерную эпоху будут массово осуществляться туры на Луну. Герметичный модуль с экранами для наружного обзора, наполненный туристами, будет запечатываться в космическом порту, а потом доставляться на борт орбитального самолета. Затем манипулятор будет извлекать модуль из грузового отсека и стыковать к лунному лайнеру. Далее предстоит полет на термоядерной тяге до орбиты Луны, и доставка модуля с туристами ядерным буксиром до поверхности, где электрический шагоход включит запись гида и проведет экскурсию. Если не будут приобретены билеты на прогулку в скафандрах, то туристический модуль не распечатываясь вернется на Землю.
С появлением термоядерного двигателя вблизи Земли парковочные и погрузочные орбиты станут забиты космолетами. Ведь на доставку одной тонны груза из кольца астероидов до поверхности Земли придется потратить лишь двадцать килограмм недорогого лития. Когда строительство исследовательских, добывающих баз и космофлота станет прибыльным, планеты Солнечной системы наполнят люди.
Источник фото: freepik.com,кадр из фильма