ПОРА СТРОИТЬ ЗАВОДЫ НА ЛУНЕ

НАД ФАНТАСТИЧЕСКИМ ПРОЕКТОМ ПРОМЫШЛЕННОГО ОСВОЕНИЯ СЕЛЕНЫ, ОКАЗЫВАЕТСЯ, УЖЕ ТРУДЯТСЯ РОССИЙСКИЕ СПЕЦИАЛИСТЫ

 

Ученые и конструкторы ведущих отечественных космических предприятий, КБ и НИИ, в том числе Центра имени Келдыша, РКК "Энергия", ЦНИИМАШа, Центра имени Хруничева, приступили к разработкам беспрецедентной транспортной системы, которая должна обеспечить постоянный грузопоток по трассе Земля - Луна - Земля. Без этого невозможно будет начинать индустриальное освоение Луны. О принципиальных подходах в решении масштабной, планетарной задачи рассказывает Виталий Семенов - главный конструктор Центра имени Келдыша.

 

КОЛОНИЗАЦИЯ НОЧНОГО СВЕТИЛА

 

Превращение Луны в сырьевую базу нашей планеты возможно только в том случае, если это будет экономически выгодно, подчеркивает мой собеседник. Первые, предварительные оценки подтверждают: да, через несколько десятилетий станет востребованной добыча на Селене и транспортировка на Землю редкоземельных металлов, в том числе скандия, самария, иттрия, лантана и других, а также сверхчистых алюминия, кремния. И дело не только в том, что уже сейчас они стоят очень дорого, но цена их будет и дальше расти. Не менее важно и другое: некоторые виды полезных ископаемых в недалекой перспективе окажутся на нашей планете остро дефицитными. А ведь редкоземельные металлы используются в важнейших отраслях - при изготовлении лазеров, в атомной, электронной промышленности. Не обходится без них и производство особых сортов стекла, специальных сталей, модифицированных чугунов, жаростойких сплавов, магнитов... Специалисты считают, что без использования лунных кладовых наша цивилизация на определенном, достаточно близком этапе развития обойтись уже не сможет.

Лунные предприятия по добыче и переработке сырья будут оснащены высокопроизводительными роботами и новейшим автоматическим оборудованием, чтобы свести к минимуму численность обслуживающего персонала. Уровень современной техники позволяет успешно решить эту задачу. А вот наиболее трудная и дорогостоящая часть проекта - доставка оборудования на Луну и с нее готовой продукции на Землю. Главный вопрос: какой должна быть космическая транспортная система?

"Нерационально, чрезвычайно дорого напрямую, одноразовыми ракетами, отправлять поток грузов по космической трассе протяженностью 380 тысяч километров, - говорит Виталий Семенов. - Оптимальной здесь является другая схема. Вначале надо собрать две орбитальные станции: одна будет вращаться вокруг Земли, другая - вокруг Луны. А далее грузопоток предлагается разделить на три этапа. Вначале контейнеры с промышленными роботами, оборудованием перебрасываются на околоземную орбиту вблизи космической станции. При этом должны быть задействованы многоразовые ракеты. Второй этап: новый транспортный элемент - солнечный буксир (его называют и паромом) - переправит контейнеры с околоземной орбиты на окололунную вблизи другой станции. И наконец финальный аккорд: отправленные грузы будут бережно опущены на поверхность нашего ночного светила.

По каждому этапу имеются серьезные наработки, непреодолимых технических трудностей не осталось. Кстати, многие решения взяты из готового на 35 процентов пилотируемого марсианского проекта, о котором подробно рассказывалось в "Труде" (18 июля и 18 марта 2006-го, 31 и 17 марта 2005-го).

 

РАКЕТНЫЕ СТУПЕНИ БУДУТ ПРИЗЕМЛЯТЬСЯ, КАК САМОЛЕТЫ

 

Сколько времени потребуется на создание сравнительно дешевых в эксплуатации многоразовых ракет? Оказывается, не так много. Еще в 2001 - 2003 годах в нашей стране был разработан аванпроект двухступенчатой многоразовой ракеты РН-35 грузоподъемностью на околоземной орбите 35 тонн. Этим весьма заинтересовались французы. Они намереваются подключиться к проекту. Появилось даже новое название ракеты, если она будет создаваться в рамках совместной программы, - "Урал".

На публикуемом рисунке - один из вариантов РН-35. Напоминает некий симбиоз самолета и ракеты. Первая ступень - по форме типичный самолет: имеет крылья, хвостовое оперение. А вот двигатели здесь - и ракетные, и самолетные. Этот удивительный "гибрид" прикрепляется сбоку, вертикально, ко второй ракетной ступени, похожей на большую сигару.

При старте включаются сразу все ракетные двигатели - и первой, и второй ступеней. На высоте порядка 40 километров первая отделяется и летит обратно на космодром. Приземляется, как самолет, выпустив шасси, на специальной посадочной полосе. Отличие в данном случае от шаттла в том, что "гибриду" не надо мощной теплозащиты, ибо летит он из стратосферы, а не из космоса.

Вторая ступень продолжает подъем и выводит груз в космос. Ею можно и пожертвовать (простой бак, стоит не так уж дорого). А можно тоже отправить на космодром. Но тогда нужна специальная внешняя защита, которая примет на себя тепловой удар. Такие проектные варианты разработаны. Но если обе ступени будут многоразового использования, то масса выводимого в космос груза составит не 35, а 15 - 17 тонн.

Одновременно идет работа над новыми, метановыми двигателями. В кислороде будет сгорать не ядовитый гептил и не керосин, а метан. Уже в 2015-м, как записано в Федеральной космической программе, планируется начать испытания нового носителя РН-35. Это будет лишь первым этапом. Затем на ее основе планируется создать еще более мощную многоразовую ракету РН-70 грузоподъемностью 70 тонн. Каждый носитель должен выдержать 100 стартов. Многократное использование ракет и двигателей значительно снизит расходы на эксплуатацию космической транспортной системы. Сегодня стоимость выведения на низкую траекторию одного килограмма полезной нагрузки составляет 2,5 - 10 тысяч долларов (на шаттле - 25 тысяч), а многократно используемые ракеты позволят снизить затраты сначала до тысячи, затем до 300 - 500 долларов за килограмм. Это будет означать революцию в космоплавании.

 

СОЛНЕЧНЫЙ ПАРОМ НЕ БЫСТР, НО ДЕШЕВ

 

"Хитом" следующего десятилетия в космонавтике станет солнечный паром, задача которого - курсировать между Землей и Луной, точнее между околоземной и окололунной орбитами. "Солнечным" его называют потому, что паром должен работать на энергии, излучаемой нашим дневным светилом. Две огромные, по 140 метров в длину, солнечные батареи из аморфного кремния будут преобразовывать потоки солнечных лучей в электричество. Оно необходимо для того, чтобы внутри двигателя создавать электромагнитное поле, в котором будет разгоняться ионизированная плазма, состоящая из заряженных частиц газа ксенона. Вырывающаяся в космос струя плазмы и является "толкателем", движителем солнечного буксира.

Но скорость он будет набирать не очень быстро. Зато энергия - бесплатная. От окрестностей Земли до Луны паром должен лететь 2 месяца, обратно - месяц. Продолжительность полета одинакова и для пилотируемого, и для грузового рейса. Общая мощность электрических двигателей - 1000 киловатт. Между прочим, похожие плазменные "моторы"-киловаттники уже работают на спутниках, например, серии "Экспресс". В наземных условиях прошли испытания движки мощностью 5 киловатт. Именно 200 таких плазменных установок суммарной массой в две тонны предполагается смонтировать на солнечном буксире. Как раз и получится 1000 киловатт. Для каждого полета к Луне и обратно потребуется 35 тонн ксенона. В специальных баллонах его будут регулярно доставлять с космодрома на околоземную станцию.

На пароме будут, естественно, жилой и грузовой отсеки. Они разместятся в герметичном модуле из алюминиево-магниевого сплава. Длина - 18 метров, диаметр - 4. Модуль займет центральное положение между двумя панелями солнечных батарей. При старте с околоземной орбиты масса парома составит 70 тонн. В окрестности Луны буксир привезет 23 тонны полезного груза. В соответствии с разработанным конструкторами графиком солнечный паром может быть выведен в космос уже в 2013 году.

 

ЛУННЫЙ КОРАБЛЬ НА ТРЕХ ЧЕЛОВЕК

 

Для доставки на Селену космонавтов на первом этапе будет создан специальный 4-тонный корабль. Он должен стать постоянным связующим звеном между летающей вокруг Луны орбитальной станцией и базой, построенной непосредственно на ночном светиле. В качестве топлива во время прилунения и взлета предполагается использовать экологически чистые водород и кислород. Уместно напомнить: двигатели американских посадочных аппаратов "Аполлон", на которых три с лишним десятилетия назад прилунялись астронавты, работали на ядовитом аэрозине-50 и четырехокиси азота. Еще одно отличие - американские аппараты были одноразовыми, а проектируемые корабли будут многократного использования.

"Важно отметить, - говорит Виталий Семенов, - что топливо для взлетно-посадочных кораблей будет добываться на Луне: водород - из риголита, а кислород - из окислов железа, имеющихся в составе лунного грунта. Кислород будет храниться на лунной базе в сжиженном виде. Для перевода газа в жидкое состояние надо будет построить холодильный комплекс. Понятно, обеспечивать базу энергией будет электростанция. На первом этапе - солнечная, в дальнейшем - атомная. Все эти наработки уже есть в проекте марсианской пилотируемой экспедиции".

Полезные ископаемые на Луне будут добываться открытым способом, в карьерах. Роботизированный комплекс погрузит породу на транспортер, который доставит ее в перерабатывающий цех. Готовая продукция будет доставляться на Землю по известной схеме: сначала на окололунную станцию, затем солнечным буксиром - на орбитальный комплекс вблизи Земли и оттуда - на космодром.

- Индустриальную колонизацию Луны, если говорить о технических аспектах, можно начать уже в 2016 - 2018 годах, - завершает свой увлекательный рассказ главный конструктор. - До приема в эксплуатацию многоразового носителя РН-35 грузопоток обеспечат ракеты "Протон" или ожидаемая в скором времени "Ангара". Интерес к нашему лунному проекту проявляет ряд европейских и азиатских стран. Стоимость первой пилотируемой экспедиции оценивается примерно в два миллиарда долларов. Создание базы и промышленных цехов, карьеров обойдется дороже. Но в перспективе затраты окупятся и разработка лунных кладовых будет приносить прибыль. Не сомневаюсь, промышленные предприятия появятся на Селене в 2040 - 2050 годах. Но начинать подготовку к этому надо уже сегодня...

Головачев Виталий обозреватель "Труда"