В космическата индустрия вечният спор между физици и текстописци се трансформира през 21 век в дебат за това, което е по -важно за човечеството - автоматична или пилотирана астронавтика?
Привържениците на "автоматизацията" се обръщат към относително ниските разходи за създаване и пускане на устройства, които са от голяма полза както за фундаменталната наука, така и за решаването на приложни проблеми на Земята. А техните противници, мечтаещи за времето, когато „следите ни ще останат по прашните пътеки на далечни планети“, твърдят, че изследването на космоса е невъзможно и нецелесъобразно без човешка дейност.
Къде ще летим?
В Русия тази дискусия има много сериозен финансов опит. За никого не е тайна, че бюджетът на домашната космонавтика е много по -малък в сравнение не само със САЩ и Европа, но и с такъв сравнително млад член на космическия клуб като Китай. А направленията, в които индустрията е призована да работи у нас, са много: освен участие в програмата на Международната космическа станция (МКС), това е глобалната навигационна спътникова система ГЛОНАСС и комуникационни спътници, дистанционно наблюдение на Земята, метеорологични, научни космически кораби, да не говорим за военна и двойна употреба. Така че трябва да споделим този финансов „тришкин кафтан“, за да не обидим никого (макар че в крайна сметка всички така или иначе се оказват обидени, тъй като отпуснатите средства за нормалното развитие на индустрията явно не са достатъчни).
Наскоро ръководителят на Федералната космическа агенция (Роскосмос) Владимир Поповкин заяви, че делът на пилотираната астронавтика в бюджета на неговия отдел е много голям (48%) и той трябва да бъде намален до 30%. В същото време той уточни, че Русия стриктно ще спазва задълженията си по програмата МКС (след като тази година прекратят полетите на совалки, само руски космически кораб "Союз" ще осигури екипажи на орбита). На какво тогава ще спестим? На научни изследвания или на обещаващи разработки? За да се отговори на този въпрос, е необходимо да се разбере стратегията за развитие на местната пилотирана астронавтика за следващите десетилетия.
Според Николай Паничкин, първи заместник генерален директор на ЦНИИМаш (който е бил главен ръководител на главния научен и експертен институт на Роскосмос), днес е погрешно да се броят космическите дейности за 10-15 години: „Задачите на фундаменталните изследвания в дълбочина космоса, изследването на Луната и Марс е толкова грандиозно, че е необходимо да се планира поне 50 години. Китайците се опитват да гледат напред сто години."
И така, къде ще летим в близко бъдеще - до околоземна орбита, до Луната или до Марс?
Седмата част на света
Патриархът на космическата индустрия, най -близкият сътрудник на блестящия дизайнер Сергей Королев, академикът на РАН Борис Черток е убеден, че основната задача на световната космонавтика трябва да бъде присъединяването на Луната към Земята. На откриването на планетарния конгрес на участниците в космическите полети, който се проведе в Москва в началото на септември, той каза: „Точно както имаме Европа, Азия, Южна и Северна Америка, Австралия, трябва да има и друга част на света - Луна."
Днес много държави, предимно САЩ и Китай, говорят за своите амбиции за спътника на Земята. Николай Паничкин твърди: „Когато се решаваше въпросът, кое беше първо - Луната или Марс, имаше различни мнения. Нашият институт вярва, че въпреки това, поставяйки далечна цел - Марс, трябва да преминем през Луната. На него много неща все още не са проучени. На Луната е възможно да се създадат бази за провеждане на изследвания в дълбокия космос, да се разработят технологии за полет до Марс. Следователно, планирайки пилотиран полет до тази планета до 2045 г., трябва да установим аванпости на Луната до 2030 г. И в периода от 2030 до 2040 г. създайте основата за мащабно изследване на Луната с бази и изследователски лаборатории."
Първият заместник генерален директор на ЦНИИМаш смята, че при изпълнение на лунни проекти идеята за създаване на склад за храна и гориво в околоземна орбита заслужава внимание. На МКС това е малко вероятно да се приложи, тъй като станцията трябва да преустанови работата си около 2020 г. Мащабните лунни експедиции ще започнат след 2020 г. И друг важен аспект е подчертан от руския специалист: „Когато институтът предлага тази стратегия, ние я свързваме с подобни стратегически планове на Китай и Америка. Разбира се, състезанието на Луната трябва да бъде мирно. Както е известно, ядрените оръжия не могат да бъдат тествани и разгърнати в космоса. Ако в близко бъдеще космонавти, астронавти и тайконавти започнат да се установяват на Луната, те трябва да построят там жилища, научни лаборатории, предприятия за добив на ценни полезни изкопаеми, а не военни бази."
Развитието на природните ресурси на Луната е приоритетна задача, убедени са много учени. Така че, според академика на Руската академия на науките Ерик Галимов, лунните минерали могат да спасят човечеството от световната енергийна криза. Тритий, доставен на Земята от най -близкото небесно тяло, може да се използва за термоядрен синтез. Освен това е много изкушаващо да превърнем Луната в застава за изследване на дълбокия космос, база за наблюдение на опасностите от астероиди, наблюдение на развитието на критични ситуации на нашата планета.
Най-ярката (и противоречива!) Идея все още е използването на хелий-3, наличен на Луната, който не е на Земята. Основното му предимство, казва Галимов, е, че е "екологично гориво". Така проблемът с изхвърлянето на радиоактивни отпадъци, който е бичът на ядрената енергия, изчезва. Според изчисленията на учения, годишната нужда на цялото човечество от хелий-3 в бъдеще ще бъде 100 тона. За да ги получите, е необходимо да отворите триметров слой лунна почва с площ 75 на 60 километра. Освен това, парадоксално, целият цикъл - от производството до доставката до Земята - ще струва около десет пъти по -евтино от използването на въглеводороди (като се вземат предвид съществуващите цени на петрола).
„Западните експерти предлагат изграждането на хелиеви реактори директно на Луната, което допълнително ще намали разходите за генериране на чиста енергия“, отбелязва академикът. Запасите на хелий -3 на Луната са огромни - около един милион тона: достатъчно за цялото човечество за повече от хиляда години.
Но за да започне добивът на хелий-3 на Луната след 15-20 години, е необходимо да се започне геоложко проучване сега, като се картографират районите, обогатени и изложени на Слънцето, и да се създадат пилотни инженерни инсталации, казва Галимов. Няма сложни инженерни задачи за изпълнението на тази програма, единственият въпрос е инвестицията. Ползите от тях са очевидни. Един тон хелий-3 в енергиен еквивалент е равен на 20 милиона тона петрол, тоест при текущи цени той струва повече от 20 милиарда долара. А транспортните разходи за доставката на един тон на Земята ще възлизат само на 20-40 милиона долара. Според изчисленията на специалистите, за да отговори на нуждите на Русия, електроенергията ще се нуждае от 20 тона хелий -3 годишно, а за цялата Земя - десет пъти повече. Един тон хелий-3 е достатъчен за годишна експлоатация на електроцентрала с мощност 10 GW (10 милиона kW). За да се извлече един тон хелий-3 на Луната, ще е необходимо да се отвори и обработи площадка с дълбочина три метра на площ от 10-15 квадратни километра. Според експерти цената на проекта е 25-35 млрд. Долара.
Идеята за използване на хелий-3 обаче има противници. Основният им аргумент е, че преди да се създадат бази за извличане на този елемент на Луната и да се инвестират значителни средства в проекта, е необходимо да се установи термоядрен синтез на Земята в индустриален мащаб, което все още не е възможно.
Руски проекти
Както и да е, технически задачата да превърне Луната в източник на минерали може да бъде решена през следващите години, убедени са руски учени. Така няколко водещи местни предприятия обявиха своята готовност и конкретни планове за разработването на спътник на Земята.
Автоматите трябва да бъдат първите, които "колонизират" Луната, според Научно -производствената асоциация на Лавочкин, водещата национална неправителствена организация в областта на изследването на космоса с помощта на автоматични превозни средства. Там, заедно с Китай, се разработва проект, който е предназначен да положи основите на индустриалното развитие на Луната.
Според специалистите на предприятието на първо място е необходимо да се изследва небесно тяло с помощта на автоматични средства и да се създаде лунен полигон, който в бъдеще да се превърне в елемент от голяма обитаема база. Той трябва да включва мобилен комплекс от леки и тежки лунни марсоходи, телекомуникации, астрофизични и десантни комплекси, големи антени и някои други елементи. Освен това се планира формиране на съзвездие от космически кораби в окололунна орбита за комуникация и дистанционно наблюдение на повърхността.
Проектът се планира да се реализира на три етапа. Първо, с помощта на леки превозни средства, изберете оптималните области на Луната за решаване на най -интересните научни и приложни проблеми, след това разгърнете орбиталното съзвездие. На последния етап тежки лунни роувъри ще отидат до спътника на Земята, който ще определи най -интересните точки за кацане и вземане на проби от почвата.
Замислените, според разработчиците на проекта, няма да изискват много големи инвестиции, тъй като ракетите -носители с леко преобразуване от типа Rokot или Zenit могат да се използват за изстрелване на превозни средства (с изключение на тежки лунни кораби).
Ръководителят на руската космическа компания с пилотирана ракета и космическа корпорация "SP Королев" (RSC) "Енергия" е готова да поеме щафетата на изследването на Луната. Според нейните специалисти МКС ще играе важна роля в създаването на лунната база, която в крайна сметка трябва да се превърне в международен космодрум. Дори ако след 2020 г. страните партньори по програмата МКС решат да не удължават своята дейност, се планира изграждането на платформа на базата на руския сегмент за сглобяване на структурите на бъдещата лунна база в орбита.
За доставяне на хора и товари на орбита се разработва обещаваща транспортна система, която ще се състои от базов космически кораб и няколко негови модификации. Основната версия е ново поколение пилотиран транспортен кораб. Той е предназначен за обслужване на орбитални станции - за изпращане на екипажи и товари към тях с последващо връщане на Земята, както и за използване като спасителен кораб.
Новата пилотирана система е коренно различна от съществуващия космически кораб Союз, предимно по отношение на новите технологии. Обещаващият кораб ще бъде построен според принципа на проектиране на Lego (тоест по модулен принцип). Ако е необходимо да полетите на околоземна орбита, ще бъде използван космически кораб за осигуряване на бърз достъп до станцията. Ако задачите станат по-сложни и са необходими полети извън околоземното пространство, комплексът може да бъде оборудван с помощно отделение с възможност за връщане на Земята.
"Енергия" очаква, че модификациите на космическия кораб ще позволят да се правят експедиции до Луната, да се поддържат и ремонтират спътници, да се извършват дълги - до месец - автономни полети с цел провеждане на различни изследвания и експерименти, както и доставка и връщане на увеличено количество товар в безпилотен товар с възможност за връщане. Системата намалява натоварването на екипажа, освен това, поради системата за кацане с парашут, точността на кацане ще бъде само два километра.
Според плановете, заложени във Федералната космическа програма до 2020 г., първото изстрелване на новия пилотиран космически кораб трябва да се осъществи през 2018 г. от космодрома „Восточен“, който се строи в Амурска област.
Ако Русия на държавно ниво все пак реши да разработва минерали на Луната, „Енергия“ще може да осигури един единствен транспортно -товарен комплекс за многократна употреба, обслужващ индустриалното развитие на небесно тяло. Така новият кораб (който все още не е получил официалното си наименование), който ще замени Союз, заедно с межорбиталния влекач Parom, разработен от RKK, ще осигури транспортиране на до 10 тона товар, което значително ще намали транспортните разходи. В резултат на това Русия също ще може да предоставя търговски услуги за изпращане на различни товари в космоса, включително обемисти.
Parom е космически кораб, който ще бъде изстрелян от ракета-носител на нискоземна орбита (около 200 км надморска височина). След това друга ракета -носител ще достави контейнер с товар до определена точка на него. Влекачът се прикрепя към него и го премества до местоназначението, например до орбитална станция. Възможно е извеждане на контейнер на орбита с почти всеки местен или чуждестранен превозвач.
Въпреки това, с настоящото финансиране за космическата индустрия, създаването на лунна база и индустриалното развитие на спътник на Земята са проекти на доста далечно бъдеще. Плановете за полети до Луната на туристи с помощта на модифициран космически кораб "Союз" изглеждат много по -реалистични, според Роскосмос. Заедно с американската компания Space Adventures руският отдел разработва нов туристически маршрут в космоса и планира да изпрати земляни на обиколка около Луната след пет години.
Друга известна местна компания, Държавният космически научно-производствен център на Хруничев (GKNPT), също е готова да допринесе за развитието на небесно тяло. Според специалистите на GKNPT, лунната програма трябва да бъде предшествана от първия, близо до Земята етап, който ще бъде реализиран с помощта на опита на МКС. На базата на станцията след 2020 г. се планира създаването на орбитален пилотиран монтажен и оперативен комплекс за бъдещи експедиции до други планети, както и евентуално туристически комплекси.
Лунната програма според учените не трябва да повтаря това, което вече е направено през миналия век. Планира се създаването на постоянна станция в орбитата на сателит на Земята, а след това и база на нейната повърхност. Разполагането на лунна станция, състояща се от два модула, ще осигури не само експедиция до нея, но и връщане на товар на Земята. Той също така ще изисква пилотиран космически кораб с екипаж от най -малко четирима души, способен да бъде в автономен полет до 14 дни, както и модул на лунна орбитална станция и превозно средство за кацане и излитане. Следващата стъпка трябва да бъде постоянна база на лунната повърхност с цялата инфраструктура, която ще осигури престоя на четирима души на първия етап, а след това да се увеличи броят на базовите модули и да се оборудва с електроцентрала, портален модул и други необходимите съоръжения.
Програми за космически клуб
Русия
В рамките на концепцията за развитие на руските космически космически изследвания до 2040 г. се предвижда програма за изследване на Луната (2025–2030) и полети до Марс (2035–2040). Настоящата задача за разработване на спътник на Земята е създаването на лунна база и такава мащабна програма трябва да се осъществи в рамките на международното сътрудничество, убедени са от Роскосмос.
Като част от първия етап от програмата за изследване на Луната през 2013–2014 г. се планира изстрелването на лунните спътници Luna-Glob и Luna-Resource, каза ръководителят на НПО „Лавочкин“Виктор Хартов. Задачите на мисията Luna-Glob са да лети около Луната, да подготвя и избира места за лунния роувър, за други инженерни и научни комплекси, които ще станат основа за бъдещата база, както и да изследва ядрото на Луната с помощта на специални сондажни устройства - пенетратори (по този въпрос е възможно сътрудничество с Япония, тъй като японските специалисти успешно развиват пенетратори от дълго време).
Вторият етап предвижда доставката на научна лаборатория - лунен роувър до Луната за широк спектър от научни и технологични експерименти. На този етап Индия, Китай и европейските страни са поканени да си сътрудничат. Планира се индийците в рамките на мисията „Чандраян-2“да предоставят ракета и полетен модул, както и изстрелване от техния космодром. Русия ще подготви модул за кацане, лунен марсоход с тегло 400 килограма и научно оборудване.
Според Виктор Хартов, в бъдеще (след 2015 г.) е планиран руският проект Luna-Resource / 2, който предвижда създаването на унифицирана платформа за кацане, лунен марсоход с голям обсег, излитаща ракета от Луната, средства за товарене и съхраняване на проби от лунна почва, доставени на Земята, както и осъществяване на прецизно кацане на фара, разположен на Луната. Същевременно се планира да се извърши доставката на лунни почвени проби, събрани с помощта на лунния роувър, в предварително избрани области от научен интерес.
Проектът Luna-Resource / 2 ще бъде третият етап от руската лунна програма. Като част от него се планира провеждането на две експедиции: първата ще достави тежък изследователски лунен роувър на лунната повърхност, за да проведе контактни изследвания и да вземе проби от лунна почва, а втората - излитаща ракета за връщане на почвени проби към Земята.
Създаването на автоматична база ще позволи решаването на редица проблеми в интерес на пилотираната лунна програма, която предвижда, че след 2026 г. хората ще летят до Луната. От 2027 до 2032 г. се планира създаването на специален изследователски център "Лунно полигон" на Луната, вече проектиран за работата на космонавтите.
САЩ
През януари 2004 г. президентът на САЩ Джордж Буш обяви целта на НАСА да се „върне“на Луната до 2020 г. Американците планираха да изхвърлят остарелите совалки, за да освободят средства до 2010 г. До 2015 г. НАСА трябваше да внедри нова програма Constellation, подобна на модернизираната и разширена програма Apollo. Основните компоненти на проекта са ракетата-носител Ares-1, която е разработка на твърдодвигателния ускорител на совалката, пилотирания космически кораб Орион с екипаж от пет до шест души, модулът Altair, предназначен за кацане на лунна повърхност и излитане от нея, сцена за бягство от Земята (EOF), както и тежкият носител „Ares-5“, предназначен за изстрелване на EOF в околоземната орбита заедно с „Altair“. Целта на програмата Constellation е да лети до Луната (не по -рано от 2012 г.), а след това да кацне на повърхността й (не по -рано от 2020 г.).
Новата администрация на САЩ, водена от Барак Обама, тази година обяви края на програмата Constellation, считайки я за твърде скъпа. След като ограничи лунната програма, администрацията на Обама успоредно реши да удължи финансирането за функционирането на американския сегмент на МКС до 2020 г. В същото време американските власти решиха да насърчат усилията на частните компании за изграждане и експлоатация на пилотирани космически кораби.
Китай
Китайската програма за изучаване на Луната условно е разделена на три части. По време на първия през 2007 г. космическият кораб Chang'e-1 беше успешно изстрелян. Той е работил на лунната орбита 16 месеца. Резултатът беше 3D карта с висока резолюция на нейната повърхност. През 2010 г. на Луната беше изпратен втори изследователски апарат, който да снима райони, в една от които Chang'e-3 ще трябва да кацне.
Вторият етап от изследователската програма за естествен спътник на Земята включва доставката на самоходна машина на повърхността му. Като част от третата фаза (2017 г.), към Луната ще отиде друга инсталация, чиято основна задача ще бъде доставянето на проби от лунни скали на Земята. Китай възнамерява да изпрати своите астронавти на спътника на Земята след 2020 г. В бъдеще се планира там да се създаде обитаема станция.
Индия
Индия също има национална лунна програма. През ноември 2008 г. тази страна изстреля изкуствената луна "Чандраян-1". От нея е изпратена автоматична сонда към повърхността на естествения спътник на Земята, която изучава състава на атмосферата и взема проби от почвата.
В сътрудничество с Роскосмос, Индия разработва проекта Chandrayan -2, който предвижда изпращане на космически кораб на Луната с помощта на индийската ракета -носител GSLV, състояща се от два лунни модула - орбитален и модул за кацане.
Изстрелването на първия пилотиран космически кораб е насрочено за 2016 г. На борда, според ръководителя на Индийската организация за космически изследвания (ISRO) Кумарасвами Радхакришнан, в космоса ще отидат двама астронавти, които ще прекарат седем дни в нискоземна орбита. Така Индия ще стане четвъртата държава (след Русия, Съединените щати и Китай), извършваща пилотирани космически полети.
Япония
Япония разработва своята лунна програма. И така, през 1990 г. първата сонда беше изпратена на Луната, а през 2007 г. там беше изстрелян изкуственият спътник Кагуя с 15 научни инструмента и два спътника - Окинава и Оуна на борда (той работеше в орбитата на Луната повече от година). През 2012-2013 г. се планира пускането на следващия автоматичен апарат, до 2020 г. - пилотиран полет до Луната, а до 2025-2030 г. - създаването на пилотирана лунна база. Миналата година обаче Япония реши да се откаже от лунната програма с пилотиран персонал поради бюджетни дефицити.
