Луната и Марс като обекти на колонизация, Наука и живот
Списанието е добавено в количката.
Луната и Марс като обекти на колонизация
"...Надявам се, че моите творби, може би скоро, а може би в далечно бъдеще, ще дадат планини от хляб и бездна от сила..."К. Е. Циолковски.
Пълноценното изследване на Луната и Марс, а не рекордните полети заради приоритета, виждат бъдещето на родната космонавтика в Държавния научно-производствен център „Хруничев“, едно от водещите предприятия в българската ракетно-космическа индустрия (там се произвежда ракетата-носител „Протон“ и се разработва фамилията ракети-носители „Ангара“). На проведените в началото на тази година XXXV Академични четения по космонавтика (Корольовские четения) Центърът на Хруничев представи космическа програма, предназначена за 30 години.
Според специалистите на Центъра завладяването на други планети трябва да започне със създаването на монтажна платформа в ниска околоземна орбита. Именно в станцията на корабостроителницата ще се изграждат междупланетни кораби от отделни модули - приблизително по същия начин, по който е построена Международната космическа станция (МКС).
Следващият етап е разгръщането на лунната орбитална станция (LOS). Базата в орбита около нашия естествен спътник ще ни позволи да изследваме Луната и да контролираме автоматите на нейната повърхност без забавяне на сигнала (сигналът пътува от Земята до Луната за малко повече от секунда). Освен това именно от него впоследствие ще се извършват кацания на повърхността на Луната. След това в най-интересните от научна гледна точка региони на Луната ще бъдат създадени бази, които могат да се посещават. С течение на времето базите ще станат постоянно обитаеми и ще започне следващият етап - индустриалното използване на местните ресурси за поддържане на живота на астронавтите и зареждане на кораби.
А Луната има какво да ни предложи. Например в състава на неговия реголит (разпрашен слой почва върхуповърхност) включва много химични елементи - кислород (40%), силиций (20%), желязо (5-10%), алуминий (10%), калций (10%), дори титан (3%) и магнезий (5%). Разбира се, всички тези съкровища все още трябва да бъдат добивани. Всъщност на Земята рудата, съдържаща по-малко от 25% желязо, се нарича бедна, а по-малко от 16% изобщо не го смятат.
Нови данни, получени от българския уред LEND (LEND - Lunar Exploration Neutron Detector, или неутронен детектор за изследване на Луната), който е част от научното оборудване на американската сонда LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter - лунна орбитална сонда), показват наличието в реголита на водород, най-доброто гориво за течни ракетни двигатели (LRE). Водородът от своя страна може да показва наличието на воден лед, тоест вода и кислород за нуждите на лунната база.
Друг елемент, който е част от реголита и представлява голям интерес за човечеството, е известният хелий-3, отлично "гориво" за бъдещи термоядрени електроцентрали. Реакцията 3 He + D → 4 He + p има редица предимства: нисък неутронен поток, неактивни материали за синтез, липса на радиоактивно изпускане при авария с разхерметизация на активната зона. При термоядрения синтез, когато един тон хелий-3 реагира с 0,67 тона деутерий, се освобождава енергия, която е еквивалентна на изгарянето на 15 милиона тона нефт. За съжаление на Земята почти няма хелий-3, а на Луната могат да бъдат открити до 10 милиона тона от него (виж "Наука и живот" № 8, 2004 г.). Трябва да се отбележи, че има две големи пречки пред въвеждането на термоядрена енергия: липсата на работещи реактори и изключително ниската концентрация на хелий-3 в реголита, около грам на 100 тона.
Слънчевата радиация, която не е отслабена от атмосферата - 1367 W / m², вакуумът и липсата на радиосмущения също могат условно да бъдат приписани на лунните ресурсиот Земята от другата страна на нашия спътник (което може да бъде полезно за изграждането на радиотелескопи).
Но да се върнем към плановете на Центъра. М. В. Хруничев. За развитието на Марс беше предложен приблизително същият план като за Луната: станция в орбита, отделни кацания, първо временна база, след това постоянна, след това използване на местни ресурси, тъй като на Марс има не по-малко от тях, отколкото на Луната. Атмосферата на планетата съдържа въглероден диоксид (95%) и азот (3%). Основната съставка на почвата е силициев диоксид (20–25%), съдържащ добавка на хидрати на железен оксид (до 15%). Елементният състав на марсианската почва е доминиран от силиций (20%), желязо (12%), присъстват алуминий и магнезий. Съвсем наскоро на Марс беше открит воден лед.
През 60-те години плановете стават много по-скромни - марсианска експедиция на един кораб с ядрен ракетен двигател (NRE) е насрочена за 1981 г. Масата на междупланетния комплекс в околоземна орбита трябваше да бъде 1500 тона. Но след многократни посещения на астронавти на Луната като част от програмата "Аполо" и победа в космическата надпревара, финансирането на "марсианските планове" в Съединените щати беше ограничено.
У нас са проектирали и експедиции до Марс. Съществува мнение, че съветската лунна ракета Н-1 първоначално е била замислена именно за доставка на компоненти на междупланетен космически кораб до околоземна орбита (вж. "Наука и живот" № 4, 5, 1994 г.). Според проучванията на отдел OKB-1 (известното Кралско конструкторско бюро, сега RSC Energia), завършени в края на 50-те години на миналия век, за сглобяването на междупланетния комплекс са били необходими 25 изстрелвания на H-1.
Първите етапи на проектите включваха варианти за кораби с течни ракетни двигатели, но по-късно те бяха изоставени в полза на електрически ракетни двигатели (ЕР) с ядрен източник на енергия (виж "Наука и живот" № 7,2007). Днес Центърът М. В. Хруничев на XXXV академични лекции по космонавтика предлага двурежимен ядрен ракетен двигател (ЯРД) за междупланетен космически кораб. Той може да работи както като директен ядрен двигател, така и като източник на енергия за цяла батерия от десетки електрически ракетни двигатели с ниска тяга (EPR).
В близост до планети, където е необходима голяма тяга за преодоляване на гравитацията, силно нагрятият водород се изпомпва през ядрото на реактора и се изхвърля през дюза в космоса, както в конвенционален реактивен двигател. В междупланетното пространство реакторът работи като атомна електроцентрала (АЕЦ). Този режим изисква огромни радиатори за охлаждане на работното вещество (топлината в космоса може да се изхвърля само чрез радиация), турбини и генератори на енергия. Електрическите ракетни двигатели с ниска тяга имат изключително висок специфичен импулс (и следователно минимален разход на гориво (вж. Наука и живот, № 9, 1999 г.). Разбира се, създаването на двурежимен NRE е доста трудна задача, но в неговия проект няма нищо фундаментално нереализируемо.
Според плановете на Центъра марсианският експедиционен комплекс трябва да се състои от пилотиран космически кораб (MPK) и товарен космически кораб (MGK) с маса приблизително 700 и 250 тона съответно в околоземна орбита. Части от междупланетни кораби ще бъдат извеждани в околоземната орбита с помощта на ракети-носители от семейството "Ангара" или нова ракетно-космическа система за многократно използване (MRKS) с първа степен, работеща на метан и кислород, която се разработва от Централния научноизследователски институт по машиностроене.
Специалистите на Центъра оцениха и икономическата съставка на проекта. Според тях цялата тридесетгодишна програма за изследване на Луната и Марс ще струва 4,8 трилиона рубли (по цени от 2010 г.), или 160 млрд.долара (само с 1,5-2 повече от цялата програма на МКС).
И въпреки че някои експерти смятат оценката за подценена, сумата е голяма само на пръв поглед. За сравнение: това е обемът на депозитите на Сбербанк България, или малко под половината от фондовите инвестиции в българската икономика през изминалата година. Може да се прецени и по друг начин: 4,8 трилиона рубли са 55 000 рубли от всеки работоспособен българин. Ако сумата е разпределена за цялата програма (30 години) - само 150 рубли на месец. Много малка цена за бъдещето!