→

Według wielu naukowców Księżyc jest jednym z najatrakcyjniejszych obiektów kosmicznych do potencjalnej kolonizacji. Jest to całkiem logiczne, ponieważ dziś Księżyc jest jedynym ciałem niebieskim, które człowiekowi udało się odwiedzić. Poza tym jest to najbliższy cel podróży, do którego lot będzie minimalnie kosztowny (lot trwa trzy dni). Wreszcie Księżyc jest najdokładniej zbadanym obiektem kosmicznym.

Kolonizacja Księżyca otworzy przed ludzkością nowe horyzonty możliwości: na powierzchni satelity można zbudować obserwatoria w celu uzyskania dokładniejszych danych, satelitę można następnie wykorzystać jako „punkt przeładunkowy” dla lotów na inne planety, przedsiębiorstw przemysłowych można tu budować i można tu również prowadzić wydobycie (żelazo, aluminium, tytan i rzadki hel-3). Ponadto w związku z kolonizacją Księżyca nie można nie rozważyć możliwości rozwoju turystyki kosmicznej

Najbliższe plany ludzkości obejmują budowę na powierzchni Księżyca bazy wydobywającej rzadki w warunkach ziemskich izotop – hel-3 (wykorzystywany w energetyce jądrowej). Najbardziej obiecujące plany mają rosyjscy naukowcy, którzy planują ukończenie budowy stałej stacji na Księżycu do 2015 roku. Oprócz Rosji w najbliższej przyszłości roszczenia do księżycowych bogactw będą rościły sobie takie kraje jak USA, Chiny i Japonia.

Pomimo tego, że kolonizację Księżyca rozważa się dopiero w przyszłości, ludzkości udało się już podjąć pewne kroki w celu realizacji tego planu. Do chwili obecnej powstały już szczegółowe mapy powierzchni Księżyca, wskazujące lokalizację różnych minerałów. Różne kraje, takie jak Chiny, Japonia i Indie, wystrzeliły już pierwsze sztuczne satelity księżycowe, za pomocą których prowadzone są badania powierzchni Księżyca. Jednak ze względu na deficyty budżetowe wiele krajów odmawia podjęcia działań w celu zorganizowania załogowego lotu na Księżyc (np. od 2011 r. wstrzymano finansowanie programu NASA). Niemniej jednak Ameryka już pracuje nad nowym projektem – „awatarami” – w ramach którego planowana jest wyprawa na powierzchnię satelity robotycznych awatarów.

Warto jednak przyjrzeć się bliżej negatywnym czynnikom, które mogą przeszkodzić w realizacji planu kolonizacji satelity. Na przykład z powodu braku atmosfery powierzchnia Księżyca jest całkowicie niezabezpieczona przed promieniowaniem słonecznym, a także przed bombardowaniem powierzchni przez meteoryty. W przypadku promieniowania naukowcy opracowują specjalne kombinezony ochronne, a także projektują możliwe schrony przed promieniowaniem, które można by zbudować na Księżycu. Kolejnym poważnym problemem jest promieniowanie rentgenowskie: jeśli astronauta spędzi na Księżycu ponad 100 godzin, istnieje 10-procentowe ryzyko otrzymania niebezpiecznej dawki. Warto również zwrócić uwagę na tak niekorzystny czynnik, jak pył księżycowy, który składa się z ostrych cząstek z ładunkiem elektrostatycznym. Pył przyczynia się do szybkiego zużycia sprzętu, a jeśli przedostanie się do płuc człowieka, może być bardzo niebezpieczny dla zdrowia.

Kolonizacja Księżyca to zasiedlenie Księżyca przez człowieka, będące tematem zarówno dzieł science fiction, jak i rzeczywistych planów budowy zamieszkałych baz na Księżycu.

Artykuł zajmie Ci 10 minut.

Szybki rozwój technologii kosmicznej pozwala sądzić, że kolonizacja kosmosu jest celem w pełni osiągalnym i uzasadnionym. Ze względu na bliskość Ziemi (trzy dni lotu, 380 000 km) i dość dobrą znajomość krajobrazu, Księżyc od dawna był uważany za kandydata do utworzenia kolonii ludzkiej. Ale chociaż radzieckie programy Luna i Łunochod, a nieco później amerykański program Apollo, wykazały praktyczną wykonalność lotu na Księżyc (choć były to projekty bardzo drogie), to jednocześnie ostudziły entuzjazm dla stworzenia kolonii księżycowej. Wynikało to z faktu, że analiza próbek pyłu przywiezionych przez astronautów wykazała bardzo niską zawartość lekkich pierwiastków niezbędnych do podtrzymania życia.

Mimo to, wraz z rozwojem astronautyki i spadkiem kosztów lotów kosmicznych, Księżyc wydaje się niezwykle atrakcyjnym obiektem do kolonizacji. Dla naukowców baza księżycowa jest wyjątkowym miejscem do prowadzenia badań naukowych z zakresu planetologii, astronomii, kosmologii, biologii kosmicznej i innych dyscyplin. Badanie skorupy Księżyca może dostarczyć odpowiedzi na najważniejsze pytania dotyczące powstawania i dalszej ewolucji Układu Słonecznego, układu Ziemia-Księżyc i pojawienia się życia. Brak atmosfery i mniejsza grawitacja umożliwiają budowę na powierzchni Księżyca obserwatoriów wyposażonych w teleskopy optyczne i radiowe zdolne do uzyskiwania znacznie bardziej szczegółowych i wyraźnych obrazów odległych rejonów Wszechświata niż jest to możliwe na Ziemi oraz utrzymywanie i modernizację takich teleskopów jest znacznie łatwiejsze niż obserwatoria orbitalne.

Terraformowany Księżyc widziany z Ziemi

Księżyc kryje w sobie także różnorodne minerały, w tym metale cenne dla przemysłu – żelazo, aluminium, tytan; Ponadto w powierzchniowej warstwie gleby księżycowej zgromadził się regolit, izotop rzadki na Ziemi hel-3, które można wykorzystać jako paliwo do zaawansowanych reaktorów termojądrowych. Obecnie opracowywane są metody przemysłowej produkcji metali, tlenu i helu-3 z regolitu; Odkryto złoża lodu wodnego.

Głęboka próżnia i dostępność taniej energii słonecznej otwierają nowe horyzonty dla elektroniki, metalurgii, obróbki metali i materiałoznawstwa. Faktycznie warunki do obróbki metali i tworzenia urządzeń mikroelektronicznych na Ziemi są mniej korzystne ze względu na dużą ilość wolnego tlenu w atmosferze, co pogarsza jakość odlewania i spawania, uniemożliwiając uzyskanie ultraczystych stopów i podłoża mikroukładów w dużych ilościach. Również interesujące wysyłanie na Księżyc szkodliwych i niebezpiecznych gałęzi przemysłu.

Księżyc dzięki swoim imponującym krajobrazom i egzotyce wygląda także na bardzo prawdopodobny obiekt turystyki kosmicznej, który może przyciągnąć znaczne środki na jego rozwój, pomóc w popularyzacji podróży kosmicznych i zapewnić napływ ludzi do eksploracji powierzchni Księżyca . Turystyka kosmiczna będzie wymagała określonych rozwiązań infrastrukturalnych. Rozwój infrastruktury ułatwi z kolei szerszą penetrację Księżyca przez człowieka.

Istnieją plany wykorzystania baz księżycowych do celów wojskowych, aby kontrolować przestrzeń blisko Ziemi i zapewnić dominację w kosmosie.

Dyrektor Instytutu Badań Kosmicznych Rosyjskiej Akademii Nauk Lew Zeleny uważa, że ​​okołobiegunowe regiony Księżyca można wykorzystać do umieszczenia rosyjskiej lub międzynarodowej bazy naukowej.

Hel-3 w planach eksploracji Księżyca

W styczniu 2006 roku Nikołaj Sewastyanow, były prezes Korporacji Rakietowo-Kosmicznej Energia, oficjalnie ogłosił, że głównym celem rosyjskiego programu kosmicznego będzie wydobycie helu-3 z Księżyca poprzez obróbkę księżycowego regolitu. „Planujemy stworzyć stałą stację na Księżycu do 2015 roku (nie mieliśmy czasu), a w 2020 roku na ziemskim satelicie może rozpocząć się przemysłowa produkcja rzadkiego izotopu, helu-3”. Na Księżyc poleci statek kosmiczny wielokrotnego użytku Clipper, a holownik międzyorbitalny Parom zacznie mu pomagać w budowie Bazy Księżycowej. Jednak dane z „oficjalnego oświadczenia” pozostały na sumieniu N.N. Sewastyanowa, ponieważ Rosja nie uznaje istnienia programu księżycowego takiego jak amerykański. O innych źródłach finansowania na razie nic nie wiadomo.

Przedstawiciele amerykańskiej Narodowej Agencji Kosmicznej i Aeronautycznej (NASA) również uważają obecność helu-3 w minerałach księżycowych za poważny powód rozwoju satelity. Jednocześnie NASA planuje wykonać tam pierwszy lot nie wcześniej niż w 2018 roku. Chiny i Japonia również planują budowę baz księżycowych, ale najprawdopodobniej stanie się to w latach 20. XXI wieku.

Utworzenie stacji to nie tylko kwestia nauki i prestiżu państwa, ale także korzyści komercyjnej. Hel-3 to rzadki izotop, wart około 1200 dolarów za litr gazu, a na Księżycu jest go miliony kilogramów (wg minimalnych szacunków - 500 tysięcy ton). Hel-3 jest potrzebny w energii jądrowej - aby rozpocząć reakcję termojądrową.

Naukowcy uważają, że hel-3 można zastosować w reaktorach termojądrowych. Aby zapewnić energię całej populacji Ziemi w ciągu roku– wynika z obliczeń naukowców z Instytutu Geochemii i Chemii Analitycznej im. V.I. Vernadsky RAS, jest to konieczne w przybliżeniu 30 ton hel-3. Koszt dostarczenia go na Ziemię będzie kilkadziesiąt razy niższy niż energia elektryczna wytwarzana obecnie w elektrowniach jądrowych.

Przy stosowaniu helu-3 nie powstają długożyciowe odpady promieniotwórcze, dlatego też problem ich utylizacji, tak dotkliwy w przypadku eksploatacji reaktorów wykorzystujących rozszczepienie ciężkich jąder, sam znika.

Jednak plany te są również poważnie krytykowane. Faktem jest, że aby zapalić reakcję termojądrową deuter + hel-3, konieczne jest podgrzanie izotopów do temperatury miliarda stopni i rozwiązanie problemu zamknięcia plazmy nagrzanej do takiej temperatury. Obecny poziom technologiczny pozwala na zatrzymanie plazmy nagrzanej zaledwie do kilkuset milionów stopni w reakcji deuter + tryt, podczas gdy prawie cała energia uzyskana podczas reakcji termojądrowej jest zużywana na zamknięcie plazmy. Dlatego wielu czołowych naukowców, na przykład akademik Roald Sagdeev, który skrytykował plany Sewastjanowa, uważa reaktory na hel-3 za kwestię odległej przyszłości. Bardziej realistyczny z ich punktu widzenia jest rozwój tlenu na Księżycu, metalurgia, tworzenie i wystrzeliwanie statków kosmicznych, w tym satelitów, stacji międzyplanetarnych i załogowych statków kosmicznych.

Na powierzchni Księżyca (misje Deep Impact (DC), Cassini (SC), Chandrayaan-1) i pod jego powierzchnią (misja LCROSS) w rejonie biegunów odkryto wodę w postaci lodu, w ilościach co w dużym stopniu zależy od oświetlenia Słońca. Obecność wody jest bardzo ważna dla potencjalnej bazy księżycowej.

Elektrownie księżycowe

Według NASA kluczowe technologie mają poziom gotowości technologicznej 7/10. Rozważana jest możliwość wyprodukowania dużej ilości energii elektrycznej równej 1 PW. Jednocześnie koszt kompleksu księżycowego szacuje się na około 200 bilionów dolarów amerykańskich. Jednocześnie koszt wytworzenia porównywalnej ilości energii elektrycznej z naziemnych elektrowni słonecznych wynosi 8 000 bilionów dolarów, naziemnych reaktorów termojądrowych – 3 300 bilionów dolarów, a naziemnych elektrowni węglowych – 1 500 bilionów dolarów.

Praktyczne kroki

Bazy księżycowe w pierwszym „wyścigu księżycowym”

Podczas pierwszego „wyścigu na Księżyc” w latach 60. XX wieku (oraz nieco wcześniej i później) dwa kosmiczne supermocarstwa – USA i ZSRR – miały plany budowy baz księżycowych, które nie zostały zrealizowane.

W Stanach Zjednoczonych opracowywane były wstępne projekty księżycowych baz wojskowych Lunex Project i Project Horizon, były też propozycje techniczne księżycowej bazy Wernhera von Brauna.

W pierwszej połowie lat 70. pod ręką Akademik V.P. Naukowcy z Barminy, Moskwy i Leningradu opracowali projekt długoterminowej bazy księżycowej, w którym w szczególności badali możliwość nasypania zamieszkałych konstrukcji za pomocą ukierunkowanej eksplozji w celu ochrony przed promieniowaniem kosmicznym (wynalazki A.I. Melua z wykorzystaniem technologii Alfreda Nobla). Bardziej szczegółowo, uwzględniając modele pojazdów ekspedycyjnych i modułów załogowych, opracowano projekt dla bazy księżycowej ZSRR „Zvezda”, który miał być realizowany w latach 70. i 80. XX wieku. jako rozwinięcie radzieckiego programu księżycowego, który został ograniczony po przegranej przez ZSRR „wyścigu księżycowym” ze Stanami Zjednoczonymi.

W październiku 1989 roku na 40. Kongresie Międzynarodowej Federacji Aeronautycznej pracownicy NASA Michael Duke, szef Wydziału Badań nad Układem Słonecznym w Johnson Space Center w Houston, i John Niehoff z Science Applications International Corporation (SAIC) zaprezentowali projekt księżycowego stacja Księżycowa Oaza. Do chwili obecnej projekt ten uznawany jest za bardzo rozwinięty i nie pozbawiony zainteresowania szeregiem podstawowych rozwiązań, zarówno oryginalnych, jak i realistycznych. Dziesięcioletni projekt Lunar Oasis składał się z trzech etapów i obejmował łącznie 30 lotów, z których połowa była obsadzona załogą (po 14 ton ładunku każdy); bezzałogowe starty oszacowano na 20 ton ładunku każdy.

Autorzy szacują, że koszt projektu będzie równy czterem programom Apollo, czyli około 550 miliardów dolarów według cen z 2011 roku. Biorąc pod uwagę, że czas realizacji programu miał być bardzo znaczny (10 lat), roczny koszt jego realizacji wyniósłby ok. 50 miliardów dolarów.Dla porównania możemy wskazać, że w 2011 roku koszty utrzymania wojsk amerykańskich w Afganistanie sięgnęły 6,7 dolarów miliardów dolarów miesięcznie, czyli 80 miliardów dolarów rocznie.

Rosyjski program księżycowy XXI wieku

W 2007 roku Rosja ogłosiła możliwość zorganizowania od 2025 roku lotów na Księżyc, w przypadku finansowania z własnego lub programu międzynarodowego, i dalszego tworzenia na nim bazy.

W 2014 roku dowiedział się o projekcie koncepcji rosyjskiego programu księżycowego, który przewidywał trzy etapy:

I etap 2016-2025. Polega ona na wysłaniu na Księżyc automatycznych stacji międzyplanetarnych „Łuna-25”, „Łuna-26”, „Łuna-27” i „Łuna-28”. Będą musieli określić skład i właściwości fizykochemiczne księżycowego regolitu polarnego z lodem wodnym i innymi lotnymi związkami. Ponadto zadaniem urządzeń będzie wybranie najbardziej perspektywicznego obszaru w rejonie południowego bieguna Księżyca pod przyszłe rozmieszczenie tam poligonu testowego i bazy księżycowej.
Etap 2 2028-2030. Obejmuje misje załogowe mające na celu okrążenie Księżyca bez lądowania na jego powierzchni.
Etap 3 2030-2040. Obejmuje lądowanie astronautów w rejonie potencjalnej lokalizacji księżycowego poligonu testowego i rozmieszczenie pierwszych elementów infrastruktury z materiału księżycowego. W szczególności proponuje się rozpoczęcie budowy elementów księżycowego obserwatorium astronomicznego, a także obiektów monitorowania Ziemi.
Do 2050 planowana jest budowa bazy mieszkalnej i terenu wydobywczego.

Problemy

Długoterminowa obecność człowieka na Księżycu będzie wymagała rozwiązania szeregu problemów. Zatem ziemska atmosfera i pole magnetyczne zatrzymują większość promieniowania słonecznego. Wiele mikrometeorytów również spala się w atmosferze. Na Księżycu bez rozwiązania problemów związanych z promieniowaniem i meteorytami nie da się stworzyć warunków do normalnej kolonizacji. Podczas rozbłysków słonecznych powstaje strumień protonów i innych cząstek, który może stanowić zagrożenie dla astronautów. Cząsteczki te nie są jednak zbyt penetrujące i ochrona przed nimi jest problemem do rozwiązania. Ponadto cząstki te mają małą prędkość, co oznacza, że ​​mają czas na ukrycie się w schronach przeciwradiacyjnych. Znacznie większym problemem jest twarde promieniowanie rentgenowskie. Obliczenia wykazały, że po 100 godzinach na powierzchni Księżyca istnieje 10% szans, że astronauta otrzyma dawkę niebezpieczną dla zdrowia (0,1 szara). W przypadku rozbłysku słonecznego niebezpieczna dawka może zostać otrzymana w ciągu kilku minut.

Oddzielny problem stanowi pył księżycowy. Pył księżycowy składa się z ostrych cząstek (ponieważ nie ma efektu wygładzającego erozji), a także ma ładunek elektrostatyczny. W rezultacie pył księżycowy przenika wszędzie i działając ściernie, zmniejsza żywotność mechanizmów. A jeśli dostanie się do płuc, staje się zagrożeniem dla zdrowia ludzkiego.

Komercjalizacja również nie jest oczywista. Nie ma jeszcze potrzeby stosowania dużych ilości helu-3. Nauka nie była jeszcze w stanie uzyskać kontroli nad reakcją termojądrową. Najbardziej obiecującym projektem w tym zakresie jest wielkoskalowy międzynarodowy reaktor eksperymentalny ITER, którego ukończenie ma nastąpić w 2018 r. Potem nastąpi około dwudziestu lat eksperymentów. Według najbardziej optymistycznych prognoz przemysłowe wykorzystanie syntezy termojądrowej spodziewane jest nie wcześniej niż w 2050 roku. W związku z tym do tego czasu ekstrakcja helu-3 nie będzie przedmiotem zainteresowania przemysłu. Turystyki kosmicznej nie można również nazwać siłą napędową eksploracji Księżyca, ponieważ inwestycji wymaganych na tym etapie nie można w rozsądnym czasie zwrócić w drodze turystyki, jak pokazują doświadczenia turystyki kosmicznej na ISS, z której dochody nie nie pokryje nawet niewielkiej części kosztów utrzymania stacji.

Taki stan rzeczy skłania do propozycji (por. Robert Zabrin „Przypadek Marsa”), aby eksplorację kosmosu rozpocząć natychmiast od Marsa. O tym przeczytacie w innym artykule - =)

Informacje zaczerpnięte z Wikipedii.

Sukces chińskiej misji księżycowej zmusił amerykańskich naukowców do zastanowienia się nad zaletami i wadami kolonizacji satelity Ziemi. Ale ogólnie rzecz biorąc, badacze są skłonni jak najszybciej skolonizować Księżyc, ponieważ jest to zarówno eksperyment, przygotowanie do lotu na Marsa, jak i możliwe korzyści ekonomiczne. Jednak walka o zasoby Seleny jest nieunikniona.

Sukces chińskiej misji księżycowej zmusił amerykańskich planetologów do poszukiwania zachęt, które wzbudziłyby zaniepokojenie lokalnych polityków rozwojem satelity Ziemi. Artykuł na ten temat w magazynie New Space opublikował Christopher McKay z NASA. Uważa, że ​​Stany Zjednoczone pilnie muszą zbudować bazę na Księżycu i zorganizować regularne loty tam i z powrotem.

Zdaniem McKaya wznowienie załogowego programu księżycowego zwiększyłoby przede wszystkim międzynarodowe wpływy Stanów Zjednoczonych. „W nadchodzących dziesięcioleciach na powierzchni Księżyca będzie można wyraźnie zaobserwować znaczną aktywność” – pisze planetolog. „Narodowe interesy kraju na Księżycu nakazują NASA utrzymać długoterminową i ciągłą obecność państwa amerykańskiego na ziemskim satelicie przed misjami międzynarodowymi i prywatnymi.”

Naukowiec porusza taki temat jak turystyka kosmiczna. „Czy prywatne firmy będą mogły zabierać turystów, aby obejrzeli ślady Neila Armstronga?” – pyta. „Jak blisko nich dotrą? Kto ustala zasady?”

Tyle, że z przepisami nie jest to jasne... Rząd USA zaproponował kiedyś zakaz zbliżania się do pierwszych śladów człowieka na Księżycu na odległość mniejszą niż pół kilometra. I nie chodzi tylko o bezpieczeństwo tych wydruków. Zgodnie z Traktatem o przestrzeni kosmicznej z 1967 r. żaden kraj nie może rościć sobie praw do satelity Ziemi ani jakiejkolwiek jego części.

Ale czy jest to możliwe, jeśli Księżyc zacznie się badać w praktyce? Załóżmy, że jeśli Chińczykom uda się w ciągu piętnastu lat stworzyć bazę księżycową, prawdopodobnie będzie ona zlokalizowana w pobliżu jednego z dużych kraterów z zapasami lodu wodnego – aby zaopatrywać kolonistów w wodę. Prywatne firmy, takie jak Bigelow Aerospace, planują rozpocząć eksploatację złóż irydu i platyny na Księżycu. A co jeśli jakaś konkurencyjna firma lub całe państwo będzie chciało eksploatować to samo źródło wody lub to samo złoże? Przecież zgodnie z obowiązującym prawem wydaje się, że ani jedno, ani drugie nie ma prawa do wyłącznej eksploatacji tych zasobów...

Traktat z 1967 r. został zainicjowany przez ZSRR, aby zapobiec ewentualnej budowie amerykańskiej bazy wojskowej na Księżycu i rozmieszczeniu tam broni nuklearnej. Ale w tamtych czasach nie było mowy o całkowitej kolonizacji satelity - nie było możliwości technologicznych. Jednak teraz Japonia i Chiny rozmawiają o proponowanej budowie własnych obiektów na Księżycu. W takim przypadku ich status prawny będzie bardzo trudny do uregulowania. Można tego dokonać jedynie za pośrednictwem instytucji międzynarodowych, w szczególności ONZ, co może nie być takie proste. Ponadto samo istnienie bazy może stanowić użyteczny „efekt uboczny” dla Stanów Zjednoczonych: będą tam gromadzić się turyści, rozpoczną się także badania geologiczne i wydobycie.

Dla prywatnych przedsiębiorstw satelitarna eksploracja powierzchni jest zbyt droga. Potrzebne jest miejsce, w którym mogliby stacjonować „skauci”. Inwestycje rządowe też by nie zaszkodziły. Dlatego obecność bazy państwowej „przyciągnie” prywatne firmy na Księżyc. Na bazie będzie można także wybudować stacje tankowania, gdyż znajdująca się tam woda zawiera wodór i tlen. Pomoże to obniżyć koszty dostarczania ładunku na głęboką orbitę.

Oczywiście, pisze McKay, praca stałej bazy księżycowej doprowadzi do coraz większej liczby nowych odkryć. Na przykład naukowcy w końcu zrozumieją naturę aktywności geologicznej satelity. Dlatego zakłada się, że w szczelinach zamarzniętej lawy, które pokrywają powierzchnię Księżyca, mogą znajdować się również pokłady lodu kometarnego, który może zapewnić ludziom wodę, tlen do oddychania i energię.

Stacjonarna baza księżycowa stanie się także eksperymentem na przetrwanie człowieka w warunkach zmniejszonej grawitacji. Według ekspertów długotrwały brak grawitacji może powodować dysfunkcję nerek i innych ważnych narządów. Jeśli wyślemy astronautów bezpośrednio na Marsa (jak niektórzy sugerują), ewakuacja ich stamtąd w przypadku nieprzewidzianych sytuacji będzie możliwa dopiero po sześciu miesiącach. W przypadku Luny ta operacja zajmie nie więcej niż trzy dni.

Kolonizacja Księżyca wcale nie jest tak kosztownym projektem, jak nam się wydawało w latach 60. i 70. ubiegłego wieku, kiedy realizowano misje Apollo – dodaje Christopher McKay. Przecież po pierwsze produkcja statków kosmicznych stała się tańsza, a po drugie wraz z pojawieniem się drukarek trójwymiarowych produkcja wszelkich niezbędnych narzędzi w obecności niezbędnych surowców przestała być problemem. Po trzecie, ostatnie badania wykazały, że możliwa jest masowa produkcja betonu i innych materiałów z surowców księżycowych.

„Nie jest to dużo bardziej skomplikowane niż zaopatrzenie i obsługa stacji orbitalnej” – mówi McKay o projekcie księżycowym. Jeśli chcemy kontynuować eksplorację kosmosu przez ludzi, a nie przez maszyny, to pierwszym etapem powinien być Księżyc – najbliższa nam „planeta”, jest tego pewien.

Wykazali praktyczną wykonalność lotu na Księżyc (choć był to bardzo kosztowny projekt), jednocześnie ostudząc zapał do stworzenia kolonii księżycowej. Wynikało to z faktu, że analiza próbek pyłu dostarczonych przez astronautów wykazała bardzo niską zawartość pierwiastków lekkich [ ], niezbędne do utrzymania podtrzymywania życia.

Mimo to, wraz z rozwojem astronautyki i spadkiem kosztów lotów kosmicznych, Księżyc wydaje się być głównym obiektem założenia bazy. Dla naukowców baza księżycowa jest wyjątkowym miejscem do prowadzenia badań naukowych z zakresu planetologii, astronomii, kosmologii, biologii kosmicznej i innych dyscyplin. Badanie skorupy Księżyca może dostarczyć odpowiedzi na najważniejsze pytania dotyczące powstawania i dalszej ewolucji Układu Słonecznego, układu Ziemia-Księżyc i pojawienia się życia. Brak atmosfery i mniejsza grawitacja umożliwiają budowę na powierzchni Księżyca obserwatoriów wyposażonych w teleskopy optyczne i radiowe, zdolnych do uzyskiwania znacznie bardziej szczegółowych i wyraźnych obrazów odległych rejonów Wszechświata niż jest to możliwe na Ziemi oraz utrzymywania i modernizacja takich teleskopów jest znacznie łatwiejsza niż obserwatoriów orbitalnych.

Księżyc kryje w sobie także różnorodne minerały, w tym metale cenne dla przemysłu – żelazo, aluminium, tytan; Ponadto w powierzchniowej warstwie gleby księżycowej zgromadził się regolit, rzadki na Ziemi izotop helu-3, który może zostać wykorzystany jako paliwo do obiecujących reaktorów termojądrowych. Obecnie opracowywane są metody przemysłowej produkcji metali, tlenu i helu-3 z regolitu; Odkryto złoża lodu wodnego.

Głęboka próżnia i dostępność taniej energii słonecznej otwierają nowe horyzonty dla elektroniki, metalurgii, obróbki metali i materiałoznawstwa. Faktycznie warunki do obróbki metali i tworzenia urządzeń mikroelektronicznych na Ziemi są mniej korzystne ze względu na dużą ilość wolnego tlenu w atmosferze, co pogarsza jakość odlewania i spawania, uniemożliwiając uzyskanie ultraczystych stopów i podłoża mikroukładów w dużych ilościach. Interesujące jest także wysyłanie na Księżyc szkodliwych i niebezpiecznych gałęzi przemysłu.

Księżyc dzięki swoim imponującym krajobrazom i egzotyce wygląda także na bardzo prawdopodobny obiekt turystyki kosmicznej, który może przyciągnąć znaczne środki na jego rozwój, pomóc w popularyzacji podróży kosmicznych i zapewnić napływ ludzi do eksploracji powierzchni Księżyca . Turystyka kosmiczna będzie wymagała określonych rozwiązań infrastrukturalnych. Rozwój infrastruktury ułatwi z kolei szerszą penetrację Księżyca przez człowieka.

Istnieją plany wykorzystania baz księżycowych do celów wojskowych, aby kontrolować przestrzeń blisko Ziemi i zapewnić dominację w kosmosie.

Hel-3 w planach eksploracji Księżyca

Utworzenie stacji to nie tylko kwestia nauki i prestiżu państwa, ale także korzyści komercyjnej. Hel-3 to rzadki izotop, kosztujący około 1200 dolarów za litr gazu, niezbędny w energetyce jądrowej do zainicjowania reakcji termojądrowej. Na Księżycu jego ilość szacuje się na tysiące ton (według minimalnych szacunków - 500 tysięcy ton). Gęstość ciekłego helu-3 w temperaturze wrzenia i pod normalnym ciśnieniem wynosi 59 g/l, a w postaci gazowej jest około 1000 razy mniejsza, dlatego 1 kilogram kosztuje ponad 20 milionów dolarów, a cały hel kosztuje ponad 10 biliardów dolarów (około 500 obecnego PKB USA).

Przy stosowaniu helu-3 nie powstają długożyciowe odpady radioaktywne, dlatego też problem ich utylizacji, tak dotkliwy podczas eksploatacji ciężkich reaktorów rozszczepienia jądrowego, sam znika.

Jednak plany te są również poważnie krytykowane. Faktem jest, że aby zapalić reakcję termojądrową deuter + hel-3, konieczne jest podgrzanie izotopów do temperatury miliarda stopni i rozwiązanie problemu zamknięcia plazmy nagrzanej do takiej temperatury. Obecny poziom technologii pozwala na zatrzymanie w reakcji deuter + tryt plazmy nagrzanej zaledwie do kilkuset milionów stopni, podczas gdy prawie cała energia uzyskana podczas reakcji termojądrowej jest zużywana na zamknięcie plazmy (patrz ITER). Dlatego wielu czołowych naukowców, na przykład akademik Roald Sagdeev, który skrytykował plany Sewastjanowa, uważa reaktory na hel-3 za kwestię odległej przyszłości. Bardziej realistyczny z ich punktu widzenia jest rozwój tlenu na Księżycu, metalurgia, tworzenie i wystrzeliwanie statków kosmicznych, w tym satelitów, stacji międzyplanetarnych i załogowych statków kosmicznych.

Woda

Elektrownie księżycowe

Według NASA kluczowe technologie mają poziom gotowości technologicznej 7/10. Rozważana jest możliwość wyprodukowania dużej ilości energii elektrycznej równej 1 W. W której szacuje się koszt kompleksu księżycowego około 200 bilionów dolarów. W tym samym czasie koszt produkcji porównywalny wolumen energii elektrycznej z naziemnych elektrowni słonecznych – 8000 bilionów dolarów, naziemnych reaktorów termojądrowych – 3300 bilionów dolarów, naziemnych elektrowni węglowych – 1500 bilionów dolarów.

Praktyczne kroki

Bazy księżycowe w pierwszym „wyścigu księżycowym”

Obrazy zewnętrzne
Projekty baz księżycowych
	Szkic procesu budowy bazy księżycowej według projektu opracowanego przez inżynierów General Electric

W Stanach Zjednoczonych opracowywane były wstępne projekty księżycowych baz wojskowych Lunex Project i Project Horizon, były też propozycje techniczne księżycowej bazy Wernhera von Brauna.

W pierwszej połowie lat 70. pod ręką Akademik V.P. Barmin, naukowcy z Moskwy i Leningradu opracowali projekt długoterminowej bazy księżycowej, w którym w szczególności badali możliwość nasypania zamieszkałych konstrukcji za pomocą ukierunkowanej eksplozji w celu ochrony przed promieniowaniem kosmicznym (wynalazki A.I. Melua przy użyciu Alfreda Nobla technologie). Bardziej szczegółowo, uwzględniając modele pojazdów ekspedycyjnych i modułów załogowych, opracowano projekt dla bazy księżycowej ZSRR „Zvezda”, który miał być realizowany w latach 70. i 80. XX wieku. jako rozwinięcie radzieckiego programu księżycowego, który został ograniczony po przegranej przez ZSRR „wyścigu księżycowym” z USA.

Księżycowa oaza

W październiku 1989 roku na 40. Kongresie Międzynarodowej Federacji Aeronautycznej pracownicy NASA Michael Duke, szef Wydziału Badań nad Układem Słonecznym w Johnson Space Center w Houston, i John Niehoff z Science Applications International Corporation (SAIC) zaprezentowali projekt księżycowego stacja Księżycowa Oaza. Do chwili obecnej projekt ten uznawany jest za bardzo rozbudowany i ciekawy pod względem szeregu podstawowych rozwiązań, zarówno oryginalnych, jak i realistycznych. Dziesięcioletni projekt Lunar Oasis składał się z trzech etapów i obejmował łącznie 30 lotów, z których połowa była obsadzona załogą (po 14 ton ładunku każdy); bezzałogowe starty oszacowano na 20 ton ładunku każdy.

Autorzy szacują, że koszt projektu będzie równy czterem programom Apollo, czyli około 550 miliardów dolarów według cen z 2011 roku. Biorąc pod uwagę, że czas realizacji programu miał być bardzo znaczny (10 lat), roczny koszt jego realizacji wyniósłby ok. 50 miliardów dolarów.Dla porównania możemy wskazać, że w 2011 roku koszty utrzymania wojsk amerykańskich w Afganistanie sięgnęły 6,7 dolarów miliardów dolarów miesięcznie, czyli 80 miliardów dolarów rocznie.

Bazy księżycowe w „Wyścigu Księżyca” XXI wieku

Do 2050 roku planowana jest budowa bazy mieszkalnej i poligonu.

Projekt europejski

Problemy

Promieniowanie

Długoterminowa obecność człowieka na Księżycu będzie wymagała rozwiązania szeregu problemów. Zatem ziemska atmosfera i pole magnetyczne zatrzymują większość promieniowania słonecznego. Wiele mikrometeorytów również spala się w atmosferze. Na Księżycu bez rozwiązania problemów związanych z promieniowaniem i meteorytami nie da się stworzyć warunków do normalnej kolonizacji. Podczas rozbłysków słonecznych powstaje strumień protonów i innych cząstek, który może stanowić zagrożenie dla astronautów. Cząsteczki te nie są jednak zbyt penetrujące i ochrona przed nimi jest problemem do rozwiązania. Ponadto cząstki te mają małą prędkość, co oznacza, że ​​mają czas na ukrycie się w schronach przeciwradiacyjnych. Znacznie większym problemem jest twarde promieniowanie rentgenowskie. Obliczenia wykazały, że po 100 godzinach na powierzchni Księżyca istnieje 10% szans, że astronauta otrzyma dawkę niebezpieczną dla zdrowia ( 0,1 Szary). W przypadku rozbłysku słonecznego niebezpieczna dawka może zostać otrzymana w ciągu kilku minut.

Szef wydziału bezpieczeństwa radiologicznego załogowych lotów kosmicznych Instytutu Problemów Biomedycznych Rosyjskiej Akademii Nauk Wiaczesław Szurszakow w rozmowie z mediami powiedział, że podczas misji na Księżyc dawki promieniowania są dopuszczalne. Według opublikowanych danych na temat amerykańskich załóg księżycowych dziesięciodniowa misja odpowiada lotowi na orbicie okołoziemskiej przez 20 dni: całkowita dawka wynosi około 12 mSv. W oparciu o aktualną wiedzę na temat promieniowania kosmicznego specjaliści z Instytutu Problemów Biomedycznych Rosyjskiej Akademii Nauk umożliwiają lot na Księżyc trwający od kilku tygodni do dwóch miesięcy.

Księżycowy pył

Oddzielny problem stanowi pył księżycowy. Pył księżycowy składa się z ostrych cząstek (ponieważ nie ma efektu wygładzającego erozji), a także ma ładunek elektrostatyczny. W rezultacie pył księżycowy przenika wszędzie i działając ściernie, skraca żywotność mechanizmów (a jeśli przedostanie się do płuc, staje się śmiertelnym zagrożeniem dla zdrowia ludzkiego i może powodować raka płuc).

Komponent komercyjny

Komercjalizacja również nie jest oczywista. Nie ma jeszcze potrzeby stosowania dużych ilości helu-3. Nauka nie była jeszcze w stanie uzyskać kontroli nad reakcją termojądrową. Najbardziej obiecującym projektem w tym zakresie w tej chwili (połowa 2019 r.) jest wielkoskalowy międzynarodowy reaktor eksperymentalny ITER, którego ukończenie ma nastąpić do 2025 r. Potem nastąpi około 20 lat eksperymentów. Według najbardziej optymistycznych prognoz przemysłowe wykorzystanie syntezy termojądrowej spodziewane jest nie wcześniej niż w 2050 roku. W związku z tym do tego czasu ekstrakcja helu-3 nie będzie przedmiotem zainteresowania przemysłu. Turystyki kosmicznej nie można również nazwać siłą napędową eksploracji Księżyca, ponieważ inwestycji wymaganych na tym etapie nie można w rozsądnym czasie zwrócić w drodze turystyki, jak pokazują doświadczenia turystyki kosmicznej na ISS, z której dochody nie nie pokryje nawet niewielkiej części kosztów utrzymania stacji. [ ]

Taki stan rzeczy skłania do propozycji (por. Robert Zubrin „Przypadek Marsa”), aby eksplorację kosmosu rozpocząć natychmiast od Marsa.

Filmografia

Zobacz też

Notatki

1. Arthura Clarke’a. Rzuć na Księżyc
2. Łysenko MP, Catterfeld G.N., Melua A.I. O strefowości gleb na Księżycu // Izv. Wszystko.Geogr. O-va. - 1981. - T. 113. - s. 438-441.
3. Akademik B. E. Chertok „Kosmonautyka w XXI wieku” (nieokreślony) (niedostępny link). Pobrano 22 lutego 2009 r. Zarchiwizowano 25 lutego 2009 r.
4. Bieguny księżycowe mogłyby stać się obserwatoriami: naukowiec (nieokreślony) . RIA Nowosti (1 lutego 2012). Pobrano 2 lutego 2012 r. Zarchiwizowano 31 maja 2012 r.
5. Do 2015 roku Rosja utworzy stację na Księżycu, Kommersant.ru, 25.01.2006.
6. Christina Reed (Świat Odkryć). Skutki kryzysu helu-3 (nieokreślony) (19 lutego 2011). Zarchiwizowane od oryginału w dniu 9 lutego 2012 r.
7. Wiadomości 3D. Kolonizacja Układu Słonecznego zostaje anulowana (nieokreślony) (4 marca 2007). Źródło 26 maja 2007.
8. Przyniesiony przez wiatr słoneczny (nieokreślony) . Ekspert (19 listopada 2007). Zarchiwizowane od oryginału w dniu 9 lutego 2012 r.
9. Popularna mechanika. Sensacja księżycowa. (nieokreślony) . PopMech (25 września 2009).

Frankfurter Allgemeine Zeitung: Panie Reiter, Rosja także chce uczestniczyć w tworzeniu stacji kosmicznej na orbicie księżycowej. Na spotkaniu w Adelajdzie szef rosyjskiej agencji kosmicznej Roscosmos Igor Komarow podpisał umowę z NASA. Czy ta decyzja Cię zaskoczyła?

Thomas Reiter: Dla nas ta decyzja Rosji nie była zaskoczeniem. W wyniku zainteresowania mediów tą decyzją może się wydawać, że Rosja i Ameryka zaczną teraz tworzyć Deep Space Gateway. Tak naprawdę pięciu partnerów ISS – Ameryka, Rosja, Europa, Japonia i Kanada – pracowało nad tą koncepcją przez trzy lata. Niezależnie od tego nasz pozaziemski punkt obserwacyjny na niskiej orbicie okołoziemskiej, ISS, będzie działał co najmniej do połowy następnej dekady. Decyzja o tym, co stanie się z ISS po 2024 r., musi zostać rozstrzygnięta przed końcem tej dekady. Z naukowego punktu widzenia po tym nadal będzie potrzeba badań w przestrzeni kosmicznej. Jeśli chodzi o Deep Space Gateway, elementy stacji w pobliżu Księżyca i jej wyposażenie techniczne są regularnie omawiane na spotkaniach roboczych. Oczywiście Roscosmos wziął udział w tej dyskusji. Jednak Rosja nie przedstawiła jeszcze własnych propozycji dotyczących tej stacji księżycowej. Dzięki porozumieniu między Roskosmosem a NASA rosyjska agencja kosmiczna stworzyła formalną podstawę do wniesienia konkretnego wkładu.

— Jaki udział weźmie Europa w Deep Space Gateway?

— Od 2012 roku ESA buduje dwa moduły serwisowe dla amerykańskiej kapsuły kosmicznej Orion. Orion będzie statkiem kosmicznym, którym astronauci, a teraz także kosmonauci, polecą do Deep Space Gateway, a tym samym na Księżyc.

— A zatem także europejscy astronauci?

- Tak, to jest nasz cel. Dla Europejskiej Agencji Kosmicznej jej udział w pracach stacji księżycowej ma podwójne znaczenie. Po pierwsze, jest to nasz pierwszy udział w załogowych lotach kosmicznych poza lotami niskoorbitalnymi wokół Ziemi. Po drugie, nasz udział w Deep Space Gateway zrekompensuje nasze koszty produkcji ISS do 2024 roku. Oprócz modułów serwisowych są oczywiście inne elementy konstrukcyjne, za pomocą których moglibyśmy przyczynić się do powstania stacji księżycowej.

© Wikipedia, NASA

- I co to jest?

— Jedną z opcji byłby element silnika do stacji księżycowej. Byłby to silnik jonowy o mocy 20 kilowatów. Drugim elementem byłby moduł z terminalem komunikacyjnym, zbiornikami paliwa, śluzą powietrzną na ładunek naukowy oraz nowy adapter, do którego mógłby dokować statek kosmiczny. Można sobie wyobrazić także blok mieszkalny.

Kontekst

Najjaśniejsza gwiazda na niebie należy do Rosji

ABC.es 27.07.2017

Ameryka wróci na Księżyc i poleci dalej

„Wall Street Journal”, 10.05.2017

Przestrzeń nie zna granic

CBŚ 10.01.2017

Czy Ameryka została ominięta w kosmosie?

„The New Yorker” z 10.06.2017 r

NASA i Rosja zgadzają się na współpracę

Kosmos 28.09.2017
W tym przypadku ESA mogłaby wykorzystać doświadczenie z modułem Columbus na ISS. W razie potrzeby moglibyśmy opracować ten moduł wspólnie z japońską agencją kosmiczną Jaxa. Decyzja, które z nich zostaną faktycznie wdrożone, należy do krajów członkowskich ESA.

— Kiedy mogłoby się rozpocząć najwcześniejsze tworzenie Deep Space Gateway?

— Niektóre elementy są już w fazie rozwoju. Obejmuje to, wraz z Orionem, nowy amerykański pojazd nośny – tak zwany Space Launch System (SLS). Pierwszy lot SLS zaplanowano na 2019 rok. Następnie planowane jest wyniesienie na orbitę księżycową kapsuły Orion wraz z europejskim modułem serwisowym. Budowa stacji księżycowej, zgodnie z obecnymi planami, rozpocznie się w 2022 roku wraz z drugim lotem kapsuły Orion. Poszczególne części zostaną następnie wystrzelone jedna po drugiej na orbitę księżycową i tam zamontowane. Podobnie jak to było z ISS. Ale odległość ta będzie teraz wynosić prawie 400 tysięcy kilometrów zamiast 400 kilometrów, jak w przypadku ISS. Oczywiście oznacza to bardzo szczególne wyzwania. Cieszymy się, że Rosja płynie teraz z nami na tej samej łodzi. Rosja ma duże doświadczenie w budowie stacji kosmicznych i długotrwałych lotach kosmicznych.

— Łatwiej byłoby polecieć na Marsa z Księżyca. Nie byłoby potrzeby pokonywania grawitacji.

- Całkowita racja. Wszystkie scenariusze lotów na naszą najbliższą planetę opierają się na budowie statku kosmicznego na Marsa w kosmosie. Wyposażony w silnik jonowy mógłby na przykład wystartować z orbity Księżyca. Używanie tego typu silników wymaga znacznie mniej paliwa niż konwencjonalne silniki chemiczne. Zwiększyłoby to ładowność statku kosmicznego.

— Jak plany budowy stacji kosmicznej na orbicie księżycowej, będącej odskocznią do lotu na Marsa, łączą się z planami stworzenia bazy na Księżycu, o czym marzą agencje kosmiczne?

„Obydwa plany doskonale ze sobą współgrają. W ostatnich dziesięcioleciach w Stanach Zjednoczonych nieustannie mówiło się o powrocie człowieka na Księżyc. Pragnienie to tradycyjnie było bardziej obecne wśród rządów Republikanów niż wśród Demokratów, którzy opowiadają się za Marsem jako kolejnym celem amerykańskiej eksploracji kosmosu. Desygnowany na administratora NASA Jim Bridenstine niedawno opowiedział się zdecydowanie za powrotem na Księżyc.

Multimedia

NASA 28.08.2017

Sekrety programu kosmicznego ZSRR

FTD Facts 03.07.2017 Perspektywa stałego zamieszkania w księżycowej wiosce, ogłoszona publicznie dwa lata temu przez dyrektora generalnego ESA Jana Wörnera, spotkała się z dużym zainteresowaniem naszych międzynarodowych partnerów. Łącznie z Rosją. Za pomocą Deep Space Gateway możliwe byłoby zarówno zaludnienie ziemskiego satelity, jak i odbycie lotu na Marsa.

„Główne agencje kosmiczne są oczywiście tego samego zdania co do kolejnych kroków w przestrzeni kosmicznej. Czy politycy tacy jak na przykład Donald Trump zgodzą się z tym?

- Chcielibyśmy tego. Z amerykańskim prezydentem zapewne nie będzie to taka łatwa sprawa. Z niecierpliwością czekam, jak Stany Zjednoczone zareagują na propozycje Igora Komarowa dotyczące zaangażowania w budowę stacji księżycowej takich krajów jak Chiny, Indie, Brazylia czy RPA. W przeciwieństwie do Europy, Ameryka zawsze była bardzo powściągliwa, jeśli chodzi o współpracę z Chinami.

Mam nadzieję, że stosunki między Ameryką a Chinami w zakresie lotów kosmicznych ulegną poprawie. Europa mogłaby pełnić tu rolę mediatora. Nie należy jednak łudzić się, że pod rządami Trumpa stanowisko kierownictwa politycznego szybko się zmieni.

Materiały InoSMI zawierają oceny wyłącznie mediów zagranicznych i nie odzwierciedlają stanowiska redakcji InoSMI.