Лунная индустрия — утопия или перспектива?

Статья опубликована в журнале «Российский космос» № 12

Не так давно генеральный директор — генеральный конструктор Научно-производственного объединения имени Лавочкина Виктор Хартов заявил корреспонденту ИТАР-ТАСС, что Россия намерена возродить свою лунную программу. «Спустя сорок лет Россия «вернется» на Луну, — сказал Хартов. И даже сделал важное уточнение. — В 2013 году к спутнику Земли будет отправлен отечественный аппарат «Луна-Глоб».
Что касается дальнейших перспектив, то, по словам Виктора Хартова, «после 2015 года планируется российский проект «Луна-Ресурс/2», предусматривающий создание унифицированной посадочной платформы, лунохода с большим радиусом действия, взлетной ракеты с Луны, средств загрузки и хранения образцов лунного грунта, доставляемых на Землю, а также осуществление высокоточной посадки на маяк, расположенный на Луне».
Надо заметить, что тема освоения Луны часто становится предметом обсуждения на различных научных мероприятиях, которые организовывает редколлегия журнала. Вот и недавно в редакции «Российского космоса» прошло заседание круглого стола, на котором речь шла об индустриализации нашего естественного спутника.
В диалоге приняли участие редактор нашего журнала, президент Московского государственного университета геодезии и картографии (МИИГАиК) дважды Герой Советского Союза летчик-космонавт Виктор Савиных, заведующий кафедрой астрономии и космической геодезии МИИГАиК профессор Игорь Краснорылов, представители научно-производственной корпорации «Системы прецизионного приборостроения» Виктор Васильев, Юрий Капранов, Георгий Куфаль и Сергей Перминов, а также заведующий отделом исследований Луны и планет Государственного астрономического института имени П. К. Штернберга Владислав Шевченко.
В. Савиных: Быть или не быть промышленным базам на Луне? Сегодня можно с уверенностью сказать, что это дело ближайшего будущего. Луна становится все более доступной для космических транспортных средств и самой логикой научно-технического прогресса должна превратиться в один из реальных объектов инфраструктуры современной цивилизации. В связи с этим хотелось бы обсудить важные вопросы. Насколько необходимо для землян освоение Селены? Как мы намерены использовать лунные ресурсы? Какой ожидается отдача?
С. Перминов: Что бы не говорили скептики, но наиболее перспективным энергетическим ресурсом все же считается лунный гелий-3, который можно извлекать из поверхностного слоя лунного грунта. Этот изотоп вполне уместно использовать в наземных реакторах, работающих на принципе ядерного синтеза, в реакции «дейтерий-гелий-3». По различным оценкам с помощью тонны лунного гелия-3 можно получить 0,1 ТВт энергии. К тому же основным преимуществом этого процесса будет значительное снижение выделения газов, способствующих возникновению парникового эффекта и более низкий уровень выделения тепла в атмосферу, а также практически полное отсутствие радиоактивных отходов и резкое уменьшение потребностей в добыче угля, нефти и газа.
Ю. Капранов: Я бы добавил сюда еще вот что: среди перспективных направлений развития космической техники ученые все чаще называют создание на высоких орбитах гигантских солнечных энергетических установок. Параболические зеркала площадью в сотни квадратных километров смогут отражать на Землю значительное количество солнечной энергии. Не исключено, что уже в недалеком будущем вокруг Земли будет вращаться целая система искусственных солнц, преобразуя излучение нашего светила в экологически чистую энергию.
В. Шевченко: Одним словом, использование лунных ресурсов будет способствовать решению проблемы обеспечения энергией нашей планеты. Разумеется, для того, чтобы строить лунные производственные базы, необходимо очень многое доставить и на так называемую монтажную орбиту, и на Луну. Но здесь все упирается в достаточно малую полезную нагрузку кораблей, стартующих с земных космодромов. Судите сами: полезный вес «Востока» составлял примерно 1,7 процента. Более совершенный «Союз» — это уже 2,3 процента. Тот же «Спейс Шаттл» — 1,5 процента.
Другое дело — если удастся отправлять корабли с поверхности Луны, где сила тяжести составляет лишь 1/6 от земной. Тогда вывод груза на околоземную орбиту потребует в 20-30 раз меньших усилий, чем та же операция с Земли. Например, если бы с Луны стартовала ракета-носитель «Союз», то речь шла бы примерно о 200 тоннах полезной нагрузки. А это примерно половина собственного веса носителя.
В. Савиных: Интересно было бы обсудить и такой вопрос: что можно производить на лунных промышленных базах?
Г. Куфаль: Я полагаю, что номенклатура изделий здесь будет достаточно широка. Это листы, стержни из алюминия, магния, титана, железа, это порошок из чистых металлов и сплавов, анодированные металлические изделия и полуфабрикаты, а также конструктивные узлы для лунных сооружений. Другая группа изделий — это стекловолокно, керамика, теплоизоляция, различные покрытия с очень высокой отражающей способностью, теплозащитные и радиационные экраны различного назначения. Не забудьте тонкопленочные материалы, кремниевые пластины, фотоэлементы для солнечных батарей. Ну и, конечно, контейнеры для хранения и транспортировки ракетного топлива, и даже межпланетные космические аппараты.
Ю. Капранов: Можно также добавить, что лунные установки по производству кислорода из местных материалов могли бы обеспечить окислителем нужды и заправку космических транспортных грузовых и пилотируемых кораблей местного и дальнего следования, как на Луне, так и на селеноцентрической орбите. Причем местные ресурсы — то есть, породы, находящиеся на лунной поверхности — при надлежащей обработке уже в настоящее время могут обеспечить производство ракетного топлива достаточной эффективности для выполнения стартов с лунной поверхности.
Но я также хотел бы заметить, что при создании лунной индустрии вполне реально использовать и еще один немаловажный ресурс. Речь идет об утилизации и вторичном использовании элементов отработанных спутников.
В. Савиных: Это действительно довольно необычное направление. Потому что наше общество воспринимает «умершие» космические аппараты, сгоревшие ракетные двигатели, прочие фрагменты как космический металлолом, от которого необходимо избавиться. С одной стороны, это желание вполне справедливое, поскольку все эти фрагменты в нынешнем их виде ни что иное, как космический мусор, который создает реальную угрозу человеческой деятельности в околоземном пространстве. Но с другой стороны, космические аппараты — это действительно кладезь ценных материалов, которые рачительный хозяин вряд ли будет игнорировать. Ведь их можно еще и еще раз использовать по своему назначению, но в другом месте.
Г. Куфаль: Да, это действительно так. И здесь уместно напомнить некоторую статистику. В настоящее время в околоземном пространстве находится более десяти тысяч летательных аппаратов. При этом функционируют из них только шесть процентов. Вдумайтесь — шесть процентов.
В. Шевченко: Еще один важный аспект этой проблемы заключается в следующем. Если мы наладим, образно говоря, вторичную переработку брошенных спутников и двигателей, то это в перспективе может весьма существенно сократить поступление в околоземное пространство мелкого космического мусора. А это очень серьезная проблема. Цифры здесь впечатляющие. Только размером до десяти сантиметров насчитывается около 150 тысяч объектов. Что касается фрагментов менее сантиметра в диаметре — их миллионы. Во всяком случае, немецкий астроном Михаэль Освальд утверждает, что их там более 330 миллионов. И не смотря на малые размеры, это совсем не мелочь. Например, столкновение с каким-либо фрагментом размером-то в миллиметр будет подобно взрыву ручной гранаты. Ведь его скорость на орбите — 10 км/сек.
Важно также понять, что это не отвлеченные какие-то цифры. Всем прекрасно известны многие факты, когда фрагменты космического мусора весьма серьезно угрожали орбитальным станциям и кораблям. Это и 1999 год, когда к МКС опасно приближался обломок разгонного блока и российским специалистам пришлось корректировать орбиту станции. Это и 2001 год, когда пришлось проводить специальный маневр, чтобы МКС не столкнулась с семикилограммовым прибором, что потеряли во время выхода в открытый космос американские астронавты.
Причем важно отметить, что расположение этих фрагментов в околоземном пространстве весьма неоднородно. Если на низких орбитах — то есть до 400 км — мусор, как говорится, цепляется за верхние слои атмосферы и со временем падает на Землю, то на геостационарных орбитах он может вращаться бесконечно долго. Сегодня наиболее засоренным считается пояс от 200 до 2000 км, где летает около двух-трех тысяч тонн космического мусора. Многие специалисты полагают, что именно геостационарная орбита — наиболее выгодное место для размещения систем спутниковой связи. Но в ближайшие 20 лет она исчерпает свой ресурс, и, следовательно, здесь неизбежна жесткая международная конкуренция.
В. Савиных: Но вернемся к Луне… Получается, что использование лунных ресурсов и отработанных спутников, двигателей и так далее позволяет нам решать две важнейшие задачи. Во-первых, это освоение ближнего космоса. А во-вторых — очистка околоземного пространства. Здесь важно только наладить сбор и утилизацию этих самых отработанных спутников. Причем первичная переработка может происходить на роботизированных станциях, расположенных на орбитах с наибольшей «заселенностью» — то есть на 800 и 36000 км. После чего полученный металл можно будет направлять на лунные базы для дальнейшего использования. Вопрос в том, насколько нынешние земные технологии готовы к созданию таких орбитальных роботизированных систем.
И. Краснорылов: Прежде всего, позвольте напомнить, что в России накоплен огромный опыт исследования Луны, причем именно с помощью автоматов. Именно наши ученые, конструкторы, инженеры создали знаменитый автоматический возвращаемый аппарат станции «Луна-16», который впервые доставил на Землю образцы лунного грунта. Также во всем мире признаны результаты уникальной экспедиции автоматической станции «Луна-17», на борту которой находился «Луноход-1» — первая в истории науки управляемая с Земли передвижная лаборатория на поверхности другого тела Солнечной системы. На предприятиях отрасли ведутся и современные разработки.
Что касается результатов наших коллег, то хотел бы привести интересное сообщение. Американским космическим агентством совместно с компанией «Дженерал Моторс» для различных космических миссий создан новый робот-андроид Robonaut-2 (R-2). Он не только имеет форму человека, но и может работать как один из членов команды. Насколько нам известно, здесь были использованы самые последние достижения в робототехнике. И теперь R-2 способен выполнять весьма широкий спектр операций, начиная от тонких механических работ и заканчивая переноской различных грузов. Именно с его помощью можно осуществлять промышленную утилизацию отживших спутников.
Г. Куфаль: Нет нужды говорить и о том, что доставка этих материалов на Луну с околоземной или геостационарной орбит потребует на порядок меньше расходов, нежели непосредственная транспортировка материалов с Земли. Я уже не говорю об экологических последствиях дополнительных ракетных запусков.
И. Краснорылов: Обсуждая сегодня проблему индустриализации Луны, мы не должны забывать о том, что создание лунной базы является сложной многоплановой задачей. В частности, как на стадии подготовки, так и при реализации проекта лунной базы, независимо от ее целевого назначения, должны решаться вопросы координатно-временного обеспечения. Другими словами, должно быть предусмотрено составление карт лунной поверхности необходимой точности, разработаны методы и средства проведения геодезических, вернее, селенодезических работ, обеспечивающих постройку технических и жилых помещений.
В. Савиных: Подводя итог нашему диалогу, хотелось бы сказать следующее. Освоение Луны является естественным шагом земной цивилизации — к этому нас вынуждают растущая нагрузка на земную экологию и грядущая нехватка энергетических и сырьевых ресурсов. Достаточен ли для этих целей уровень земных технологий? Пожалуй, да. Полагаю, земляне готовы к созданию на Луне промышленной базы, которая станет естественным трамплином для дальнейшего прорыва в космос. Для России эта тематика имеет особое значение, ведь за ней стоит реальный путь к модернизации и созданию действительно конкурентной экономики в той области, где мы и по сей день сохраняем лидерство и располагаем существенным технологическим заделом.

Подготовил Владимир Попов