În industria spațială, disputa eternă dintre fizicieni și lirici a fost transformată în secolul 21 într-o dezbatere despre ceea ce este mai important pentru umanitate - astronautica automată sau echipată?
Susținătorii „automatizării” fac apel la costurile relativ mici ale creării și lansării dispozitivelor, care prezintă un mare beneficiu atât pentru știința fundamentală, cât și pentru rezolvarea problemelor aplicate pe Pământ. Și adversarii lor, visând la timpul în care „urmele noastre vor rămâne pe cărările prăfuite ale planetelor îndepărtate”, susțin că explorarea spațiului cosmic este imposibilă și inexpedientă fără activitate umană.
Unde vom zbura?
În Rusia, această discuție are un fundal financiar foarte serios. Nu este un secret pentru nimeni că bugetul cosmonauticii interne este mult mai puțin comparat nu numai cu Statele Unite și Europa, ci și cu un membru atât de tânăr al clubului spațial precum China. Și direcțiile în care industria este chemată să lucreze în țara noastră sunt multe: pe lângă participarea la programul Stației Spațiale Internaționale (ISS), acesta este sistemul global de navigație prin satelit GLONASS și sateliții de comunicații, teledetecția Pământului, navă spațială meteorologică, științifică, ca să nu mai vorbim despre militare și cu dublă utilizare. Așadar, trebuie să împărtășim acest „trishkin caftan” financiar pentru a nu jigni pe nimeni (deși în cele din urmă toată lumea se dovedește a fi jignită oricum, deoarece fondurile alocate pentru dezvoltarea normală a industriei nu sunt în mod clar suficiente).
Recent, șeful Agenției Spațiale Federale (Roscosmos) Vladimir Popovkin a spus că ponderea astronauticii cu personal în bugetul departamentului său este foarte mare (48%) și ar trebui redusă la 30%. În același timp, el a clarificat că Rusia își va respecta cu strictețe obligațiile care îi revin în temeiul programului ISS (după încetarea zborurilor de navetă în acest an, doar navele spațiale rusești Soyuz vor asigura echipajelor să orbiteze). Pe ce vom economisi atunci? Despre cercetări științifice sau despre evoluții promițătoare? Pentru a răspunde la această întrebare, este necesar să înțelegem strategia de dezvoltare a astronauticii cu echipaj intern pentru următoarele decenii.
Potrivit lui Nikolai Panichkin, primul director general adjunct al TsNIIMash (care a acționat ca purtător de cuvânt al institutului științific și expert al Roscosmos), astăzi este greșit să numărăm activitățile spațiale timp de 10-15 ani: „Sarcinile cercetării fundamentale în profunzime spațiul, explorarea Lunii și a lui Marte sunt atât de grandioase încât este necesar să planificăm cel puțin 50 de ani. Chinezii încearcă să privească înainte o sută de ani.
Deci, unde vom zbura în viitorul apropiat - spre orbita apropiată a pământului, spre lună sau spre Marte?
A șaptea parte a lumii
Patriarhul industriei spațiale, cel mai apropiat asociat al genialului designer Serghei Korolev, academician al Academiei Ruse de Științe Boris Chertok este convins că principala sarcină a cosmonauticii mondiale ar trebui să fie alăturarea Lunii cu Pământul. La deschiderea congresului planetar al participanților la zboruri spațiale, care a avut loc la Moscova la începutul lunii septembrie, el a spus: „Așa cum avem Europa, Asia, America de Sud și de Nord, Australia, trebuie să existe o altă parte a lumii - Luna."
Astăzi, multe țări, în primul rând Statele Unite și China, vorbesc despre ambițiile lor pentru satelitul Pământului. Nikolai Panichkin afirmă: „Când s-a decis întrebarea, ce a venit mai întâi - Luna sau Marte, au existat opinii diferite. Institutul nostru crede că, totuși, stabilind un obiectiv îndepărtat - Marte, trebuie să trecem prin Lună. Pe aceasta, o mulțime de lucruri nu au fost încă explorate. Pe Lună, este posibil să se creeze baze pentru efectuarea cercetărilor în spațiul adânc, pentru a dezvolta tehnologii pentru un zbor către Marte. Prin urmare, planificând un zbor cu echipaj către această planetă până în 2045, trebuie să stabilim avanposturi pe Lună până în 2030. Și în perioada 2030-2040, creați baza pentru explorarea pe scară largă a Lunii cu baze și laboratoare de cercetare."
Primul director general adjunct al TsNIIMash consideră că, atunci când implementează proiecte lunare, merită atenție ideea creării unui depozit pentru alimente și combustibil pe orbita apropiată a pământului. Pe ISS, este puțin probabil să fie pus în aplicare, deoarece stația ar trebui să înceteze să funcționeze în jurul anului 2020. Iar expedițiile lunare la scară largă vor începe după 2020. Și un alt aspect important este subliniat de specialistul rus: „Când institutul propune această strategie, o corelăm cu planuri strategice similare ale Chinei și Americii. Desigur, cursa lunii trebuie să fie pașnică. După cum se știe, armele nucleare nu pot fi testate și desfășurate în spațiu. Dacă în viitorul apropiat cosmonauții, astronauții și taikonauții încep să se așeze pe Lună, ar trebui să construiască locuințe acolo, laboratoare științifice, întreprinderi pentru extragerea de minerale valoroase și nu baze militare."
Dezvoltarea resurselor naturale ale lunii este o sarcină prioritară, mulți oameni de știință sunt convinși. Deci, potrivit academicianului Academiei de Științe din Rusia Erik Galimov, mineralele lunare pot salva omenirea de criza energetică globală. Tritiul livrat pe Pământ din corpul celest cel mai apropiat de el poate fi utilizat pentru fuziunea termonucleară. În plus, este foarte tentant să transformăm Luna într-un avanpost pentru explorarea spațiului profund, o bază pentru monitorizarea pericolelor de asteroizi, monitorizarea dezvoltării situațiilor critice de pe planeta noastră.
Cea mai strălucitoare (și controversată!) Idee este încă utilizarea heliului-3 disponibil pe Lună, care nu este pe Pământ. Principalul său avantaj, spune Galimov, este că este „combustibil ecologic”. Astfel, dispare problema eliminării deșeurilor radioactive, care este flagelul energiei nucleare. Potrivit calculelor omului de știință, necesitatea anuală a întregii omeniri de heliu-3 în viitor va fi de 100 de tone. Pentru a le obține, este necesar să deschideți un strat de trei metri de sol lunar cu o suprafață de 75 pe 60 de kilometri. Mai mult, paradoxal, întregul ciclu - de la producție până la livrarea pe Pământ - va costa de aproximativ zece ori mai ieftin decât utilizarea hidrocarburilor (ținând cont de prețurile existente la petrol).
„Experții occidentali propun să construiască reactoare cu heliu direct pe Lună, ceea ce va reduce și mai mult costul generării de energie curată”, notează academicianul. Rezervele de heliu-3 de pe Lună sunt enorme - aproximativ un milion de tone: suficiente pentru întreaga omenire de mai bine de o mie de ani.
Dar, pentru a începe extragerea heliului-3 pe Lună în 15-20 de ani, este necesar să începeți explorarea geologică acum, cartografierea zonelor îmbogățite și expuse Soarelui și crearea instalațiilor pilot de inginerie, spune Galimov. Nu există sarcini complexe de inginerie pentru implementarea acestui program, singura întrebare este investiția. Beneficiile de la acestea sunt evidente. O tonă de heliu-3 în echivalent energetic este egală cu 20 de milioane de tone de petrol, adică, la prețurile actuale, costă mai mult de 20 de miliarde de dolari. Iar costurile de transport pentru livrarea unei tone pe Pământ se vor ridica la numai 20-40 milioane dolari. Conform calculelor specialiștilor, pentru a satisface nevoile Rusiei, industria energetică va avea nevoie de 20 de tone de heliu-3 pe an, iar pentru întregul Pământ - de zece ori mai mult. O tonă de heliu-3 este suficientă pentru o funcționare anuală a unei centrale electrice de 10 GW (10 milioane kW). Pentru a extrage o tonă de heliu-3 pe Lună, va fi necesar să deschideți și să procesați un sit adânc de trei metri pe o suprafață de 10-15 kilometri pătrați. Potrivit experților, costul proiectului este de 25-35 miliarde dolari.
Ideea utilizării heliului-3 are însă adversari. Principalul lor argument este că, înainte de a crea baze pentru extragerea acestui element pe Lună și de a investi fonduri considerabile în proiect, este necesar să se stabilească fuziunea termonucleară pe Pământ la scară industrială, ceea ce nu a fost încă posibil.
Proiecte rusești
Oricum ar fi, din punct de vedere tehnic, sarcina de a transforma luna într-o sursă de minerale poate fi rezolvată în următorii ani, oamenii de știință ruși sunt convinși. Astfel, mai multe întreprinderi naționale de vârf și-au anunțat disponibilitatea și planurile specifice pentru dezvoltarea unui satelit Pământesc.
Automatele ar trebui să fie primele care „colonizează” Luna, potrivit Asociației științifice și de producție Lavochkin, principalul ONG național în domeniul explorării spațiului cu ajutorul vehiculelor automate. Acolo, împreună cu China, se dezvoltă un proiect care este conceput pentru a pune bazele dezvoltării industriale a lunii.
Potrivit specialiștilor întreprinderii, în primul rând, este necesar să se investigheze un corp ceresc folosind mijloace automate și să se creeze un loc de testare lunar, care în viitor va deveni un element al unei mari baze locuite. Ar trebui să includă un complex mobil de rover lunare ușoare și grele, telecomunicații, complexe astrofizice și de aterizare, antene mari și alte elemente. În plus, este planificată formarea unei constelații de nave spațiale pe o orbită aproape lunară pentru comunicare și teledetecție a suprafeței.
Proiectul este planificat să fie implementat în trei etape. Mai întâi, cu ajutorul vehiculelor ușoare, selectați regiunile optime de pe Lună pentru rezolvarea celor mai interesante probleme științifice și aplicate, apoi desfășurați constelația orbitală. În etapa finală, roverii lunari grei vor merge la satelitul Pământului, care va determina cele mai interesante puncte pentru aterizare și prelevarea de probe de sol.
Conceputul, în opinia dezvoltatorilor de proiecte, nu va necesita investiții foarte mari, deoarece vehiculele de lansare cu conversie ușoară de tipul Rokot sau Zenit pot fi utilizate pentru lansarea vehiculelor (cu excepția roverilor lunari grei).
Șeful companiei spațiale cu echipaj rus, SP Korolev Rocket and Space Corporation (RSC) Energia, este gata să preia bagheta explorării lunare. Potrivit specialiștilor săi, ISS va juca un rol important în crearea bazei lunare, care ar trebui să se transforme în cele din urmă într-un port spațial internațional. Chiar dacă după 2020 țările partenere din programul ISS decid să nu își extindă operațiunea, este planificată construirea unei platforme pe baza segmentului rus pentru asamblarea structurilor viitoarei baze lunare pe orbită.
Pentru a livra oameni și mărfuri pe orbită, se dezvoltă un sistem de transport promițător, care va consta dintr-o navă spațială de bază și mai multe dintre modificările sale. Versiunea de bază este o navă de transport cu echipaj de nouă generație. Este conceput pentru a deservi stațiile orbitale - pentru a trimite echipaje și încărcături către acestea cu întoarcerea ulterioară pe Pământ, precum și pentru a fi utilizate ca navă de salvare.
Noul sistem pilot este fundamental diferit de nava spațială Soyuz existentă, în primul rând în ceea ce privește noile tehnologii. Nava promițătoare va fi construită conform principiului de proiectare Lego (adică conform principiului modular). Dacă este necesar să zburați pe o orbită aproape de pământ, va fi utilizată o navă spațială pentru a oferi acces rapid la stație. Dacă sarcinile devin mai complicate și sunt necesare zboruri în afara spațiului apropiat de pământ, complexul poate fi modernizat cu un compartiment utilitar cu capacitatea de a reveni pe Pământ.
Energia se așteaptă ca modificările navei spațiale să facă posibilă efectuarea de expediții pe Lună, întreținerea și repararea sateliților, efectuarea de zboruri autonome de până la o lună pentru a efectua diverse cercetări și experimente, precum și livrarea și returnarea o cantitate crescută de marfă într-o versiune returnabilă a mărfurilor fără pilot. Sistemul reduce volumul de lucru al echipajului, în plus, datorită sistemului de aterizare cu jet de parașută, precizia de aterizare va fi de doar doi kilometri.
Conform planurilor stabilite în Programul Spațial Federal până în 2020, prima lansare a noii nave spațiale cu echipaj va avea loc în 2018 de la cosmodromul Vostochny, care se construiește în regiunea Amur.
Dacă Rusia la nivel de stat decide totuși să dezvolte minerale pe Lună, Energia va putea oferi un singur complex reutilizabil de transport și spațiu de încărcare care să servească dezvoltarea industrială a unui corp ceresc. Astfel, noua navă (care nu și-a primit încă numele oficial), care va înlocui Soyuz, împreună cu remorcherul interorbital Parom dezvoltat de RKK, va asigura transportul de până la 10 tone de marfă, ceea ce va reduce semnificativ costurile de transport. Drept urmare, Rusia va putea, de asemenea, să ofere servicii comerciale pentru trimiterea de mărfuri în spațiu, inclusiv cele voluminoase.
Parom este o navă spațială care va fi lansată de un vehicul de lansare pe orbita terestră joasă (aproximativ 200 km altitudine). Apoi, un alt vehicul de lansare va livra un container cu încărcătură într-un punct dat de pe acesta. Remorcherul atrage cu el și îl mută la destinație, de exemplu, într-o stație orbitală. Este posibil să lansezi un container pe orbită cu aproape orice transportator intern sau străin.
Cu toate acestea, odată cu finanțarea existentă în prezent pentru industria spațială, crearea unei baze lunare și dezvoltarea industrială a unui satelit Pământ sunt proiecte ale unui viitor destul de îndepărtat. Planurile pentru zboruri către luna turiștilor cu ajutorul navei spațiale Soyuz modificate par mult mai realiste, potrivit Roskosmos. Împreună cu compania americană Space Adventures, departamentul rus dezvoltă un nou traseu turistic în spațiu și intenționează să trimită pământenii într-un tur turistic al Lunii în cinci ani.
O altă companie internă bine cunoscută, Centrul de Cercetare și Producție Spațială de Stat Khrunichev (GKNPTs), este, de asemenea, gata să contribuie la dezvoltarea unui corp ceresc. Potrivit specialiștilor GKNPT, programul lunar ar trebui să fie precedat de prima etapă apropiată de Pământ, care va fi implementată folosind experiența ISS. Pe baza stației, după 2020, se planifică crearea unui ansamblu orbital echipat și a unui complex operațional pentru viitoarele expediții către alte planete, precum și, eventual, complexe turistice.
Potrivit oamenilor de știință, programul lunar nu ar trebui să repete ceea ce s-a făcut deja în secolul trecut. Este planificată crearea unei stații permanente pe orbita unui satelit Pământ și apoi o bază pe suprafața sa. Desfășurarea unei stații lunare, formată din două module, va asigura nu numai o expediție către aceasta, ci și returnarea încărcăturii pe Pământ. Va necesita, de asemenea, o navă spațială cu echipaj cu un echipaj de cel puțin patru persoane, capabilă să fie în zbor autonom timp de până la 14 zile, precum și un modul de stație orbitală lunară și un vehicul de aterizare și decolare. Următorul pas ar trebui să fie o bază permanentă pe suprafața lunară, cu toată infrastructura care să asigure șederea a patru persoane în prima etapă, apoi să crească numărul de module de bază și să o echipeze cu o centrală electrică, un modul gateway și altele facilitățile necesare.
Programe de club spațial
Rusia
În cadrul conceptului pentru dezvoltarea explorării spațiale cu echipaj rus până în 2040, sunt avute în vedere un program de explorare a Lunii (2025–2030) și zboruri către Marte (2035–2040). Sarcina actuală a dezvoltării unui satelit al Pământului este crearea unei baze lunare, iar un astfel de program la scară largă ar trebui să se desfășoare în cadrul cooperării internaționale, sunt convinși de Roscosmos.
Ca parte a primei etape a programului de explorare lunară în 2013-2014, este planificată lansarea sateliților lunari Luna-Glob și Luna-Resource, a declarat șeful ONP-ului Lavochkin, Viktor Khartov. Sarcinile misiunii Luna-Glob sunt de a zbura în jurul lunii, de a pregăti și de a selecta site-uri pentru roverul lunar, pentru alte complexe inginerești și științifice, care vor deveni baza viitoarei baze, precum și studierea nucleului lunii folosind instrumente speciale. dispozitive de foraj - penetratori (în această privință, cooperarea este posibilă cu Japonia, deoarece specialiștii japonezi dezvoltă cu succes penetratori de mult timp).
A doua etapă prevede livrarea unui laborator științific - un rover lunar pe lună pentru o gamă largă de experimente științifice și tehnologice. În această etapă, India, China și țările europene sunt invitate să coopereze. Este planificat ca indienii, în cadrul misiunii Chandrayan-2, să furnizeze o rachetă și un modul de zbor, precum și să lanseze de la cosmodromul lor. Rusia va pregăti un modul de aterizare, un rover lunar de 400 de kilograme și echipamente științifice.
Potrivit lui Viktor Khartov, în viitor (după 2015) este planificat proiectul rus Luna-Resource / 2, care prevede crearea unei platforme de aterizare unificate, un rover lunar cu rază lungă de acțiune, o rachetă de decolare de pe Lună, mijloace pentru încărcarea și stocarea probelor de sol lunar livrate pe Pământ, precum și implementarea aterizării de înaltă precizie pe farul situat pe Lună. În același timp, este planificată efectuarea livrării probelor de sol lunar colectate folosind roverul lunar în zone preselectate de interes științific.
Proiectul Luna-Resource / 2 va fi a treia etapă a programului lunar rus. Ca parte a acestuia, este planificată efectuarea a două expediții: prima va livra un rover lunar de cercetare greu pe suprafața lunară pentru a efectua cercetări de contact și prelevarea de probe de sol lunar, iar a doua - o rachetă de decolare pentru a returna probele de sol la pământ.
Crearea unei baze automate va permite rezolvarea unui număr de probleme în interesul unui program lunar echipat, care prevede că după 2026 oamenii vor zbura spre Lună. Între 2027 și 2032, este planificată crearea unui centru special de cercetare „Lunar Proving Ground” pe Lună, deja conceput pentru munca cosmonauților.
Statele Unite ale Americii
În ianuarie 2004, președintele american George W. Bush a anunțat obiectivul NASA de a „reveni” pe Lună până în 2020. Americanii au planificat să dispună de navete învechite pentru a elibera fonduri până în 2010. Până în 2015, NASA trebuia să desfășoare un nou program Constellation similar programului Apollo modernizat și extins. Principalele componente ale proiectului sunt vehiculul de lansare Ares-1, care este o dezvoltare a rapelului cu propulsor solid al navei, nava spațială Orion cu echipaj de până la cinci până la șase persoane, modulul Altair, conceput pentru aterizarea pe suprafața lunară și decolarea de pe aceasta, scenă pentru evadarea de pe Pământ (EOF), precum și transportatorul greu „Ares-5”, conceput pentru a lansa EOF în orbita apropiată a pământului împreună cu „Altair”. Scopul programului Constellation a fost să zboare spre Lună (nu mai devreme de 2012), și apoi să aterizeze pe suprafața sa (nu mai devreme de 2020).
Cu toate acestea, noua administrație americană, condusă de Barack Obama, a anunțat anul acesta sfârșitul programului Constelației, considerându-l prea costisitor. După ce a redus programul lunar, administrația Obama a decis în paralel să extindă finanțarea pentru funcționarea segmentului SUA al ISS până în 2020. În același timp, autoritățile americane au decis să încurajeze eforturile companiilor private de a construi și de a opera nave spațiale cu echipaj.
China
Programul chinez de studiu lunar este împărțit în mod convențional în trei părți. În timpul primei din 2007, nava spațială Chang'e-1 a fost lansată cu succes. A lucrat pe orbita lunară timp de 16 luni. Rezultatul a fost o hartă 3D de înaltă rezoluție a suprafeței sale. În 2010, un al doilea aparat de cercetare a fost trimis pe Lună pentru a fotografia zone, într-una dintre care Chang'e-3 va trebui să aterizeze.
A doua etapă a programului de cercetare pentru un satelit natural al Pământului implică livrarea unui vehicul autopropulsat la suprafața acestuia. Ca parte a celei de-a treia faze (2017), o altă instalație va merge pe Lună, a cărei sarcină principală va fi livrarea de probe de rocă lunară pe Pământ. China intenționează să-și trimită astronauții către satelitul Pământ după 2020. În viitor, este planificată crearea unei stații locuibile acolo.
India
India are, de asemenea, un program național lunar. În noiembrie 2008, această țară a lansat luna artificială „Chandrayan-1”. O sondă automată a fost trimisă de la aceasta la suprafața satelitului natural al Pământului, care a studiat compoziția atmosferei și a prelevat probe de sol.
În cooperare cu Roscosmos, India dezvoltă proiectul Chandrayan-2, care are în vedere trimiterea unei nave spațiale pe Lună folosind vehiculul de lansare indian GSLV, format din două module lunare - un modul orbital și unul de aterizare.
Lansarea primei nave spațiale pilotate este programată pentru 2016. La bord, potrivit șefului Organizației Indiene de Cercetare Spațială (ISRO) Kumaraswamy Radhakrishnan, doi astronauți vor merge în spațiu, care vor petrece șapte zile pe orbita pământului. Astfel, India va deveni al patrulea stat (după Rusia, Statele Unite și China) care efectuează zboruri spațiale cu echipaj.
Japonia
Japonia își dezvoltă programul lunar. Deci, în 1990, prima sondă a fost trimisă pe Lună, iar în 2007 satelitul artificial Kaguya a fost lansat acolo cu 15 instrumente științifice și doi sateliți - Okinawa și Ouna la bord (a funcționat pe orbita Lunii mai mult de un an). În 2012-2013, a fost planificată lansarea următorului aparat automat, până în 2020 - un zbor cu echipaj către Lună și, până în 2025-2030 - crearea unei baze lunare cu echipaj. Cu toate acestea, anul trecut, Japonia a decis să abandoneze programul lunar echipat din cauza deficitelor bugetare.
