Притяжение Луны

В последнее время в России звучит особенно много заявлений о необходимости активизации отечественной лунной программы. Вице-премьер Дмитрий Рогозин назвал колонизацию Луны «стратегической задачей». Глава Института космических исследований Лев Зеленый предположил, что Россия вернется на Луну в конце следующего десятилетия посредством реализации нескольких лунных миссий. В «НПО имени С.А. Лавочкина» готовятся к совместной с партнерами из Евросоюза разработке техники для российской лунной программы. Планы освоения Луны вынашивает и сколковский резидент «Лин Индастриал», реализующий в рамках космического кластера Фонда проект «Адлер».

Проект направлен на разработку и изготовление двухступенчатой ракеты-носителя (РН) космического назначения легкого класса с полезной нагрузкой до 700 килограммов (второй вариант предусматривает нагрузку до 1 тысячи килограммов) на экологически безопасных топливных компонентах. В рамках других проектов компания создает трёхступенчатую РН космического назначения «Таймыр» с полезной нагрузкой до 135 килограммов, а также двухступенчатую ракету «Алдан» с полезной нагрузкой до 100 килограммов. Оба типа ракет – сверхлегкого класса, на экологически безопасных топливных компонентах (инженеры «Лин Индастриал» предлагают использовать «коктейль» из керосина и перекиси водорода). Создание таких ракет отражает очевидную тенденцию последнего десятилетия - переход от тяжелых спутников массой несколько тонн к аппаратам микро- и нанокласса. Не исключено, что в будущем сверхлегкими ракетами можно будет доставлять на низкую околоземную орбиту или даже к Луне аппараты, необходимые для освоения спутника Земли. В материале, написанном специально для Sk.ru, Александр Ильин, генеральный конструктор «Лин Индастриал», разъяснил суть российской лунной программы со всеми ее плюсами и возможными рисками и описал, как в эти планы могут быть интегрированы разработки сколковской компании.

10 октября в конференц-зале ТАСС состоялся круглый стол на тему «Изучение ближайших планет Солнечной системы на примере освоения поверхности Луны». Представители Федерального космического агентства, РКК «Энергия», ИКИ РАН, НПО им. С.А. Лавочкина, ЦНИИмаш и «Центра Келдыша» рассказали журналистам о разработке национальной стратегии освоения нашего естественного спутника. Дополнительная информация о российской лунной программе была представлена на V Международном московском симпозиуме по исследованиям Солнечной системы, который проходил в Институте космических исследований в середине октября.

Итак, в качестве цели на ближайшие тридцать-сорок лет Россия выбирает Луну! Собрать пазл разрозненных предложений в единую картину отечественной лунной программы помогли также многочисленные проекты документов и предложений ведущих космических предприятий и отраслевых институтов.

На подлете к Луне. Иллюстрация: "Лин Индастриал".

В начале следующего года должна быть утверждена Федеральная космическая программа 2016-2025. Проекты и исследования, которые попадут в программу, получат финансирование в ближайшее десятилетие. Конечно, изменения могут быть внесены и по ходу работ, однако, обычно они связаны с новыми сроками реализации, а не с увеличением финансирования. Планы за пределами ФКП 2016-2025 рассматриваются в двух дополнительных документах: Концепции национальной программы освоения Луны и Долгосрочной программе освоения дальнего космоса. Эти документы сегодня также ещё не приняты и находятся в процессе доработки. 

На первом этапе наш естественный спутник собираются изучать только с помощью автоматических станций. В отличие от экспедиций 70-х новые отечественные лунные станции должны совершить посадку в полярной области Луны.

Национальных экспедиций к Луне в России не было очень долго – почти 40 лет. Последний советский лунный аппарат, «Луна-24», выполнил задачу по доставке грунта в августе 1976 года. Участие российских ученых в лунных программах пока ограничилось лишь установкой нейтронного детектора LEND (Lunar Exploration Neutron Detector) на американский зонд Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO). Отечественный прибор зафиксировал провалы нейтронного излучения, инициируемого космическими лучами в верхнем слое лунной поверхности. Подобные провалы указывают на наличие в лунном грунте водорода. Конечно, это могут быть различные его соединения, однако другие косвенные данные, например, наблюдения линий поглощения, сделанные американскими учеными с помощью индийского зонда «Чандраяан-1», подтверждают, что, скорее всего, это водяной лед.

Для получения доказательств наличия водяного льда в лунном грунте ученые NASA провели интересный эксперимент: падение разгонного блока (РБ) Centaur в район кратера Кабеус, где данные нейтронных детекторов показывали присутствие водорода. После столкновения РБ с Луной поднялось облако пыли. Летящий за «Центавром» мини-зонд LCROSS (Lunar CRater Observation and Sensing Satellite, «Космический аппарат для наблюдения и зондирования лунных кратеров») пролетел через него и зарегистрировал наличие около 150 кг воды в виде пара и льда в поднятом облаке. Это позволило оценить массовую долю льда в реголите примерно в 2.7--8.5%.

Измерения нейтронного излучения Луны до LRO проводили также аппараты Clementine и Lunar Prospector, однако их приборы не давали высокого пространственного разрешения. Они лишь указали, что провалы нейтронного излучения примерно связаны с полярными кратерами. Данные LRO показали, что провалы нейтронного излучения фиксируются как внутри кратеров, так и в их окрестностях. Это может означать, что запасы водяного льда есть не только в «холодных ловушках» – кратерах, в которые никогда не заглядывает Солнце - но и рядом. Как они там оказались, не вполне понятно. Ученые предполагают, что существуют механизм миграции молекул воды за счет выбивания их ионами солнечного ветра.

Факт остается фактом: водяной лед есть на поверхности - там, где солнечный свет! Для планирования будущих лунных миссий это принципиально важно - ведь очень трудно создать зонд, который будет работать в постоянной

Александр Ильин. Фото: из личного альбома

тени. Его пришлось бы снабдить мощными изотопными источниками энергии и каким-то образом обеспечивать связь с Землей после посадки в «яму». Ранее, когда ученые надеялись найти лед только в «холодных ловушках», практическая польза от такой находки была не очевидна. В затененном кратере трудно построить лунное поселение, очень трудно организовать туда автоматическую экспедицию. Когда лед был обнаружен и вокруг кратеров, сразу возникла идея, что исследования можно провести в обозримое время прямым методом – посадкой космических аппаратов.

Согласно новой Федеральной космической программе, в 2019 году зонд «Луна-25» (или «Луна-Глоб») должен прилуниться в кратере Богуславский, который расположен в южной полярной области Луны. «Луна-25» - это зонд-прототип для тренировки. По словам генерального директора НПО им. С.А. Лавочкина Виктора Владимировича Хартова, «нужно заново учиться садиться на Луну». В рамках проекта будут отработаны системы посадки и обеспечения работы на поверхности. Несмотря на тестовый характер, миссия уникальная – в отличие от советских зондов, российская автоматическая станция произведет посадку не в экваториальной, а в очень интересной для ученых полярной области Луны.

Впрочем, весьма вероятно, что на этом этапе Россия потеряет первенство в гонке к лунным полюсам. Ведь в 2016 – 2017 гг. (на два-три года раньше, чем «Луна-25») стартует индийская миссия “Чандраян-2”, в состав которой войдут орбитальный аппарат (спутник Луны) массой примерно 1400 кг и спускаемый модуль (1250 кг), включающий небольшой луноход (300 – 100 кг). В качестве места посадки спускаемого аппарата «Чандраян-2» выбраны окрестности Южного полюса Луны.

Возвращаясь к российским планам освоения Луны. Следующий аппарат, орбитальный, «Луна-26» (или «Луна-Ресурс-1 орбитальный») должен стартовать в 2021 году. Если что-то пойдет не так, запланировано повторение миссии через два года - в 2023.

Аппарат «Луна-26» будет исследовать Луну с полярной орбиты, что позволит провести глобальный обзор всей поверхности и детальные исследования районов полюсов. Срок функционирования на окололунной орбите должен составить не менее трех лет.

Кроме того, орбитальный аппарат послужит ретранслятором для следующей миссии - «Луна-27» (или «Луна-Ресурс-1 посадочный»), которая стартует в 2023 году. Если миссия 2023 года окажется неудачной, посадку собираются повторить в 2025-ом.

Масса полезной нагрузки зонда «Луна-27» достигнет 200 кг - включая европейский бур для «криогенного» (не испаряющего «летучие» вещества из грунта) бурения. Этот космический аппарат должен совершить посадку в наиболее перспективном для дальнейших исследований районе Южного полюса и обеспечить проведение программы научных исследований сроком не менее одного года. Рассматривается возможность разместить на «Луне-27» мини-луноход.

Последняя лунная станция, заложенная в ФКП 2016-2025 года, – «Луна-28» («Луна-Ресурс-2» или «Луна-Грунт»). Цель миссии - доставка в земные научные центры образцов лунного вещества из окрестности Южного полюса.

Зонд «Луна-29» - большой луноход с «криогенным» буром – отсутствует в ФКП 2016-2025, а значит, этот проект может быть реализован лишь во второй половине 20-х годов.

Согласно Федеральной космической программе 2016-2025, летные испытания нового российского космического корабля ПТК НП («Пилотируемый транспортный корабль нового поколения») должны начаться в 2021 году. В 2021-2023 годах новый КА два раза стартует к МКС в беспилотном варианте. Выводить его на орбиту предполагается с помощью РН «Ангара А5» (возможно в «укороченном» варианте, без УРМ II).

Также согласно ФКП 2016-2025, в 2024 году ПТК НП должен впервые выйти в космос в пилотируемом варианте и доставить космонавтов на МКС или к так называемой ППОИ – «Перспективной пилотируемой орбитальной инфраструктуре», состоящей, предположительно, из одного научно-энергетического модуля, узлового модуля, надувного жилого модуля («трансформируемого модуля»), модуля-стапеля и одного-двух свободнолетающих модулей ОКА-Т-2.

Кроме того, в рамках испытаний ПТК НП рассматривается возможность беспилотного облета Луны. РКК «Энергия» указывает сроки осуществления подобной миссии – 2021 год, а также изображена двухпусковая схема: одной РН «Ангара А5» на орбиту будет выведен кислородно-керосиновый разгонный блок ДМ-03, оснащенный стыковочным узлом и системой стыковки, а второй - космический корабль.

Элементарный расчет показывает, что по такой схеме ДМ-03 может отправить в облет Луны полезную нагрузку массой не более 10-11т. Не ясно, как эту проблему собираются решать специалисты отрасли: будут использовать для доразгона маршевую двигательную установку «лунного варианта» ПТК НП или ограничатся полетом по высокоэллиптической орбите, «не дотягивающей» до Луны?

Согласно информации РКК «Энергия», пилотируемые облеты Луны на ПТК НП должны состояться уже в 2024 году. Однако в Федеральной космической программе 2016-2025 летные испытания лунного варианта ПТК НП заложены лишь на 2025 год. И подобных расхождений в предложениях предприятий, ФКП и концепциях невероятно много. Документы напоминают лоскутное одеяло, а не единый законченный план.

Кроме того, судя по тем же данным, в 2023 году (в «концепции лунной программы» названы другие сроки – 2025 год) на окололунную орбиту планируется отправить прототип буксира с двигателями малой тяги и большим грузовым контейнером (груз – 10 т). Опять-таки неясно, будет ли это «ядерный буксир» или что-то, оснащенное большими солнечными батареями? Более логичным кажется первый вариант, однако в материалах РКК «Энергия» показан второй – с солнечными батареями. Вероятно, прототип будет иметь мощность 0,3-0,5 МВт - в 2-3 раза меньше, чем мегаваттный комплекс.

Как уже говорилось выше, лунные планы России не ограничиваются ФКП 2016-2025. Ученые и инженеры космической отрасли пытаются выработать также долгосрочную концепцию национальной программы освоения Луны до 2050 года.

Согласно Концепции национальной программы освоения Луны, уже в 2026 году должны начаться полеты сверхтяжелой ракеты с полезной нагрузкой на низкой околоземной орбите около 80 – 90 тонн. Следует отметить, что в других источниках приводятся более реальные сроки первого пуска «супертяжа» – 2028 – 2030 годы. В первом полете новая РН с помощью новых мощных разгонных блоков должна отправить беспилотный ПТК НП на орбиту вокруг Луны. 

В конце 2027-го большой космический буксир мегаваттного класса с двигателями малой тяги должен привезти на окололунную орбиту за 7-8 месяцев груз массой в 20т. Причем сам буксир запускается сверхтяжелой ракетой, а груз - «Ангарой А5». В качестве груза может выступить модуль лунной орбитальной станции или тяжелый зонд/посадочная научная платформа.

С 2028-го по 30-й планируется осуществить программу «Луна – орбита». На Луну будет отправлен многоразовый лунный автоматический корабль (МЛАК) «Корвет», а на окололунную орбиту - танкер с топливом для его заправки. Зонд сможет доставить с поверхности на ПТК НП (который будет находиться на окололунной орбите) образцы грунта. Существуют различные варианты программы, в частности, предполагающие использование луноходов. 

Люди на Луне 

Следующим этапом освоения Луны, после 2030-го года, возможно, станет строительство станции на окололунной орбите. Станция будет состоять из энергетического модуля (запуск в 2028 году), узлового модуля (запуск в 2029 году), жилого модуля (запуск в 2030 году) и складского модуля (запуск в 2031 году). Мини-станция будет функционировать в посещаемом режиме. Основными задачами станции будут обеспечение комфортных условий для жизнедеятельности космонавтов во время работы на орбите вокруг Луны, а также логистическое обеспечение лунных миссий. С 2037 года необходимо начать замену модулей станции, выработавших свой ресурс.

Долгожданные пилотируемые полёты с высадкой космонавтов на поверхность Луны должны начаться также после 2030-го года. Первые старты будут осуществляться по двухпусковой схеме с раздельным выведением связок из разгонных блоков и лунного взлётно-посадочного корабля, а также разгонных блоков и пилотируемого корабля.

Если именно этот вариант будет утвержден, то российские космонавты впервые ступят на лунную поверхность в лучшем случае через 15 лет после начала лунной программы и спустя 62 года после исторического полета Apollo-11.

Планируется осуществлять по одному пилотируемому полёту на Луну в год. С введением в эксплуатацию в 2038 году PH сверхтяжёлого класса грузоподъёмностью 150-180 тонн полеты будут осуществляться по однопусковой схеме с увеличением частоты полётов до 2-3 в год.

База на Луне. Иллюстрация: "Лин Индастриал".

Согласно Долгосрочной программе освоения дальнего космоса, параллельно с пилотируемыми экспедициями должно начаться развертывание в южной полярной области Луны так называемого «лунного полигона», в состав которого войдут автоматические научные инструменты, телескопы, прототипы устройств для использования лунных ресурсов и т.д. Полигон будет включать в себя небольшую лунную базу, так называемый форпост.

Он предназначен для жизни экипажа во время краткосрочного (до 14 суток) пребывания на поверхности Луны. В состав форпоста, вероятно, войдут следующие модули – энергетический (запуск в 2033 году), узловой (запуск в 2034), жилой (запуск в 2035), лабораторный (запуск в 2036) и складской (запуск в 2037 году). Модули будут создаваться на основе опыта эксплуатации окололунной орбитальной станции.

Строительство большой лунной базы запланировано лишь на 40-е годы XXI века. Модульный состав базы будет аналогичен составу форпоста, однако она будет обеспечивать жизнедеятельность космонавтов в течение большего срока и обладать повышенной радиационной защитой.

В 50-е годы XXI века на основе лунного опыта, а возможно и лунных ресурсов, будет осуществлен полет на Марс. Кроме того, до 2050-го года планируется доставить грунт с Фобоса (миссия «Фобос-Грунт-2» или «Бумеранг» уже заложена в ФКП 2016-2025 и будет осуществлена в 2024-2025 году) и Марса (приблизительно 2030-2035 год), создать в точке Лагранжа сборочный комплекс для многоразовых кораблей, которые будут летать по маршруту Земля-Марс, построить флот «ядерных буксиров» с электрической мощностью 4 МВт и выше.

Что почем?

Создатели Долгосрочной программы провели предварительную оценку стоимости освоения Луны. По их расчетам, в период с 2014 г. до 2025 г. ежегодные затраты составят от 16 до 320 млрд рублей (суммарные затраты за данный период составят порядка 2 трлн рублей) и будут определяться в основном затратами на создание кораблей, обитаемых модулей, межорбитальных буксиров и средств выведения.

В следующее десятилетие (2026-2035 гг.) помимо разработки и летных испытаний космических средств, задействованных в реализации лунной программы, начнется интенсивная эксплуатация космических систем. Ежегодные затраты на этом этапе составят от 290 до 690 млрд рублей (пик нагрузки приходится на 2030-2032 гг. - период начала высадки космонавтов на поверхность Луны и начала строительства лунной орбитальной станции), суммарные затраты за данный период составят почти 4,5 трлн рублей. С 2036 по 2050 год ежегодные затраты составят от 250 до 570 млрд рублей (суммарные затраты за данный период порядка 6 трлн. руб.).

Таким образом, общая стоимость программы с 2015 по 2050 годы оценивается в 12,5 трлн (!!!!) рублей. На разработку всех необходимых для реализации лунной программы космических средств (включая средства выведения и межорбитальной транспортировки) будет затрачено менее 10% от общего объема финансовых затрат (без учета затрат на летные испытания). Основная финансовая нагрузка за весь рассматриваемый период (2014-2050 гг.) приходится на эксплуатацию космической техники (свыше 60% от общего объема затрат).

Лоскутное одеяло противоречивых предложений 

«Концепция национальной программы освоения Луны» и «Долгосрочная программа освоения дальнего космоса» представляют собой не стратегию освоения нашего естественного спутника, а плохо согласованный сборник предложений различных предприятий космической отрасли, в котором соседние главы часто противоречат друг другу. Вместо законченного документа предлагается лоскутное одеяло проектов.

Главный вопрос, возникающий после ознакомления с новой российской космической стратегией – сроки. Начало активной работы запланировано лишь на 2030-ые и 2040-ые годы. Это слишком далеко, чтобы воспринимать подобные планы серьезно, подобными сроками невозможно привлечь в отрасль молодежь, трудно обеспечить контроль выполнения этапов (то есть можно отчитываться «бумагой», а не «железом»).

Существует опасение, что затягивание с реализацией лунного проекта приведет к тому, что у государства появится желание «выпрыгнуть из лунного поезда, который еле-еле ползет», и отменить программу. В случае реализации подобного негативного сценария ресурсы на разработку (а возможно и на создание) лунных средств будут потрачены впустую.

Следует также отметить, в предложенной отраслью концепции наблюдается распыление сил – вместо реализации одной задачи (например, создания лунной базы), промышленность вынуждена заниматься то программой ППОИ («Перспективная пилотируемая орбитальная инфраструктура»), то проектом «Луна – орбита», то строительством лунной орбитальной станции, необходимость которой обоснована крайне слабо. 

Особое внимание следует обратить на то, что не имеющий аналогов в мире ядерный буксир с двигателями малой тяги крайне слабо представлен в долгосрочной программе освоения дальнего космоса. А ведь именно эта уникальная разработка могла бы помочь значительно сэкономить время – для доставки тяжелых грузов (около 20 тонн) на орбиту вокруг Луны ядерным буксиром сверхтяжелый носитель не нужен. Полеты буксира по трассе околоземная орбита – окололунная орбита могли бы начаться уже в первой половине 20-х годов! 

С одной стороны, нельзя сказать, что предложенная программа будет проходить под девизом «флаг на Луне любой ценой» (первая высадка – после 30-го года), а с другой стороны – не видно и использования Луны в качестве ресурсной базы: отсутствуют предложения по многоразовой лунной транспортной системе, не прописана в качестве первоочередной задачи выработка топлива/энергии из местных ресурсов.

Мест в полярных областях Луны, на которых соблюдаются все условия необходимые для быстрого и удобного развертывания лунной базы (ровная поверхность, «вечный свет», возможное наличие линз водяного льда в затененных кратерах поблизости), не так уж и много, и за них может разгореться конкурентная борьба. Откладывая создание пилотируемой лунной инфраструктуры на 2030-е годы, а строительство базы на 2040-е, Россия может упустить приоритет и потерять лунные территории навсегда!

Тут будет более чем уместно вспомнить высказывание директора Института космических исследований РАН Льва Матвеевича Зеленого: «Я хотел бы сделать такой прогноз, что к середине XXI века разгорится конкурентная борьба за овладение районами вблизи лунных полюсов и за возможность создания лунной базы, что будет напоминать борьбу за арктический шельф, который сейчас стал зоной экономических интересов многих стран». 

Критикуя – предлагай! 

Следуя призыву подзаголовка, команда «Лин Индастриал» предлагает свой вариант проекта развертывания лунной базы – «Луна семь» (седьмая высадка человека на Луну). Благодаря помощи группы энтузиастов, среди которых есть и представители космической отрасли, нам удалось в первом приближении определить параметры, как самой базы, так и транспортной системы необходимой для её строительства. 

Лунный пейзаж. Иллюстрация: "Лин Индастриал".

Основная идея предложения - «Лететь сегодня!»: в проекте используются только те средства, создание которых возможно в ближайшем (в течение 5 лет) будущем. 

В качестве основы транспортной системы предполагается использовать модернизированную ракету «Ангара-А5». Предложены два варианта модернизации носителя: замена четырехкамерного двигателя РД0124А тягой 30 тс на УРМ II двумя двигателями РД0125А суммарной тягой 59 тс. Такая возможность не требует значительных изменений конструкции РН и уже рассматривалась ГКНПЦ им. М.В. Хруничева. Второй вариант модернизации – замена УРМ II и кислородно-водородного разгонного блока КВТК на один большой кислородно-водородный разгонный блок, что позволит значительно увеличить массу ПН на отлетной траектории к Луне. 

Для выхода на орбиту Луны и посадки в проекте используется посадочная ступень на основе существующего и отработанного РБ «Фрегат». Конечно, мы отдаем себе отчет в том, что космическая техника - не кубики детского конструктора и значительная доработка порой означает полную переделку РБ или КА. 

По предварительным расчетам, транспортная система на основе модернизированной «Ангары А5», кислородно-водородного разгонного блока и «лунного Фрегата» сможет доставить на поверхность Луны чистый груз массой 3,2 – 3,6 тонн (в зависимости от выбранного варианта модернизации РН и не включая сухую массу «лунного Фрегата» - приблизительно 1,2т).

В предложении «Луна семь» все грузы – модули базы, электростанция, негерметичный луноход, заправщики и двухместный пилотируемый корабль - должны быть вписаны в эти «кванты» массы.

Конструкция пилотируемого лунного корабля основывается на использовании корпусов спускаемого аппарата и бытового отсека «Союза». Корабль садится на поверхность Луны без топлива на обратный путь. Запас, необходимый для возвращения, должны предварительно доставить два заправщика.

Вызывает сомнения возможность «втиснуть» пилотируемый КА, состоящий из спускаемого аппарат, бытового отсека (выполняет, в том числе, и функцию шлюзовой камеры) и «лунного Фрегата» с посадочными опорами в 4,4-4,8 тонны. Ясно, что для этого потребуются высокая «весовая культура» и новая элементная база. Однако хочу напомнить, что масса маневрирующего двухместного КА Gemini, способного выполнять сближение и стыковку на орбите, составляла 3,8 тонн. 

Прямая схема полета, без стыковки на орбите Луны, при всех её недостатках имеет и ряд преимуществ. Корабль не ожидает возвращения экспедиции на орбите в течение длительного времени. Снимается проблема наличия стабильных окололунных орбит (из-за влияния Земли, Солнца и масконов под поверхностью далеко не все окололунные орбиты стабильны). Используется унифицированная посадочная платформа, как для доставки модулей базы и других грузов, так и для пилотируемого КА. Любые другие варианты транспортной системы требуют разработки новых элементов и новых КА. Отсутствуют сложные стыковочные операции у Земли или у Луны, а значит, не потребуется установка стыковочного узла и других систем для стыковки. Стартовать к Земле можно практически в любой момент. И главное, все операции осуществляются с привязкой к инфраструктуре базы, что позволяет избежать дублирования (одновременного строительства станции на орбите и базы на поверхности). 

Схема с посадкой тяжелого спускаемого аппарата на поверхность не является энергетически оптимальной. В предложении «Луна семь» были рассмотрены и «классические» варианты экспедиции со стыковкой на орбите Луны, однако они требуют создания не только отдельного легкого лунного корабля, но и лунного взлётно-посадочного модуля, а это сильно усложняет концепцию.

Рассматривается также «Луна семь V.2.0» - версия предложения, в котором для полетов на орбиту вокруг Луны используется не новый космический корабль, а модернизированный КА «Союз». В таком случае потребуется ракета-носитель с грузоподъемностью около 40 тонн на низкой околоземной орбите или многопусковая схема с многочисленными стыковками (что повышает стоимость программы и увеличивает время до начала первых полетов).

Предложение по такой ракете у «Лин Индастриал» есть. Это будет семейство модульных носителей, где основу составляет моноблочный двухступенчатый средний носитель с полезной нагрузкой 14-16 тонн, использующий компоненты топлива кислород-керосин (возможный вариант – 4хРД-191 на первой ступени и 2хРД-0125 на второй; рост серийности двигателя РД-191 благотворно скажется на себестоимости РН семейства «Ангара»).

Подобная ракета сможет заменить «украинский» «Зенит» – эксплуатироваться с наземного и морского старта. Моноблок с полезной нагрузкой 14-16 тонн помещается в железнодорожный габарит и не требует специальной транспортировки нестандартным морским или авиационным транспортом.

Путем варьирования количества модулей получаем носители на 30 тонн (2 боковых блока), 55 (3 боковых блока) и 70 тонн (4 боковых блока). С использованием водородных третьих ступеней массы полезной нагрузки доводятся до 35-40, 60-70 и 80-90 тонн соответственно.

Таким образом, есть возможность подойти к сверхтяжелому носителю в процессе коммерческой эксплуатации ракет более легких классов. Проблема экономической целесообразности сверхтяжелого носителя решается серийным производством модулей для РН других классов.

Экспедиции на окололунную орбиту с помощью модернизированного корабля «Союз» и ракеты с полезной нагрузкой 35-40 тонн могут начаться уже в 2020-2022 году. Постепенный рост грузоподъемности, позволит планомерно наращивать лунную инфраструктуру, получая новые результаты каждые 2-3 года.      

Уточню ещё раз - новая ракета относится к проекту «Луна семь V.2.0», в первоначальном предложении «Луна семь» транспортная система основана на модернизированной РН «Ангара А5».

Отлет к Луне. Иллюстрация: "Лин Индастриал".

В качестве места для развертывания первого лунного поселения (скорее, «первой палатки») выбран район южного полюса Луны – а именно гора Малаперт (Malapert mountain). Это достаточно ровное плато с прямой видимостью Земли, что обеспечивает хорошие условия для связи и является удобным местом для посадки. Гора Малаперт - это «Пик вечного света», на ней в течение 89% процентов времени присутствует солнечное освещение, а продолжительность ночи, которая случается всего несколько раз в год, не превышает 3-6 суток. Кроме того, неподалеку от места предполагаемого размещения базы находятся затененные кратеры, в которых возможно обнаружение линз водяного льда.

Расчет запасов системы жизнеобеспечения базы показывает, что при умеренной замкнутости по воде и кислороду (подобной той, что уже достигалась на орбитальных станциях), для работы экипажа из двух человек достаточно отправки одного трехтонного модуля с запасами в год (а при переходе на частичное использование местных ресурсов даже меньше). В процессе роста базы количество членов экипажа будет увеличено до четырех человек. Следовательно, потребуется ежегодная отправка двух модулей с грузами. Данные модули пристыковываются к базе и после использования запасов образуют дополнительные жилые объемы.

Предложенная схема развертывания, обеспечения и расширения базы требует не более 13 пусков тяжелых (а не сверхтяжелых!) ракет в год.

Тяжелый луноход. Иллюстрация: "Лин Индастриал".

Модули базы самоходные, оборудованы мотор-колесами, что сильно упрощает сборку лунной «первой палатки» и снимает необходимость в срочном создании лунохода-крана для перевозки.

База первого этапа включается в себя два жилых модуля с системами жизнеобеспечения и каютами космонавтов, служебный модуль (главный командный пост), научный модуль, складской модуль с запасами для первого экипажа и отдельный модуль - электростанцию.

Перед строительством базы с помощью унифицированной транспортной системы предлагается осуществить доставку за один пуск спутника связи на окололунную орбиту (после развертывания базы связь в её окрестностях может обеспечиваться с помощью башни-ретранслятора, однако на начальном этапе спутник необходим) и легких автоматических луноходов (2-3 штуки) непосредственно на плато горы Малаперт. Роверы проведут окончательный выбор места развертывания базы, а также установят радио- и световые маяки для формирования сетки координат, которая поможет осуществить точную посадку модулей, заправщиков и пилотируемых кораблей.

Для защиты экипажа базы от радиации предлагается использовать вантово-стержневую крышу, которая доставляется на Луну в сложенном состоянии. В дальнейшем на крышу, после её раскрытия, с помощью грунтомета наносится слой реголита толщиной около метра. Данный вариант предпочтительнее традиционной засыпки модулей, так как позволяет обеспечить доступ к внешней поверхности «бочек» и не создает дополнительных сложностей для наращивания базы (дополнительные модули просто заезжают под крышу и пристыковываются к основному сооружению). Кроме того, при использовании крыши сокращается количество «земляных» работ.

В предложении «Луна семь» подробно рассмотрен также негерметичный луноход базы первого этапа, оснащенный отделяемым модулем с челюстным ковшом. Проведены оценки возможности использования одного из модулей базы в качестве герметичного лунохода.

Выполнен расчет солнечной электростанции базы - большую часть её массы составляют аккумуляторные батареи, которые позволяют пережить недолгую ночь на «Пике вечного света».

В качестве основной системы связи с Землей предлагается использовать лазерную установку, подобную той, что уже была испытана во время миссии LADEE (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer). Масса аппаратуры на американском зонде составляла всего 32 кг, энергопотребление 0,5 Вт, а скорость обмена информацией достигла 20 Мб/c. На Земле для приема были использованы четыре телескопа с диаметром зеркала 40см. Конечно, в случае лунной базы потребуются и резервные каналы связи в радиодиапазоне.

Стоимость создания лунной базы «Луна семь» первого (экипаж два человека) и второго (экипаж четыре человека) этапов, по предварительной оценке, составит 550 млрд. рублей. Возможный срок реализации проекта – десять лет от начала принятия решения, из них пять лет – непосредственно развертывание базы и работа экипажей.

На третьем этапе, после появления ядерных буксиров с двигателями малой тяги и более грузоподъемных, чем “Ангара А5”, носителей, схема развертывания и снабжения базы меняется.

Также с приобретением опыта начинают вводиться новые технологии лунного строительства - надувные купола, 3D-принтеры для печати из реголита, специальная техника для создания искусственных пещер.

Цель предложенного нами проекта – закрепление за Россией одной из перспективных площадок на Луне, получение опыта строительства планетных баз и жизни на других планетах в кратчайшие сроки, тестирование отработанных на Земле технологий и методик в реальных лунных условиях, исследование Луны и поиск ресурсов. Также прорабатываются различные варианты получения прибыли – от платного телеуправления луноходами, до поставок вещества и энергии. 

Почему Луна?

Естественно, у читателя возникнет вопрос – кто мы, авторы столь амбициозного предложения, и почему столь пристальное внимание мы уделяем именно лунным планам?

Очевидно необходимость появления организации, в которой осуществляется интеграция, «завязывание» всей лунной программы. Чтобы, условно говоря, новые космические корабли, новые ракеты-носители, наземная и планетная инфраструктура создавались не сами по себе, а в соответствии с единым планом, для достижения единой цели. Сейчас программа представляет, как я уже говорил, лоскутное одеяло, отдельные её элементы слабо обоснованы. Необходим мозговой центр, управляющий смежниками и выдающий им задания. Конечно, вероятно, такой организацией станет специальное «лунное» подразделение Роскосмоса, но «Лин Индастриал» готово взвалить эту ношу на себя.

Кроме того, с нашими австралийскими партнерами мы прорабатываем план сравнительно недорого «нулевого» этапа освоения Луны с помощью робототехнических средств. Компания «Лин Индастриал» могла бы заняться осуществлением работ на этом этапе, например, предоставляя государству (или частным клиентам) подготовленные площадки с посадочными маяками на Луне. Или развернутые укрытия для модулей будущих лунных баз.

Есть у нас наработки (в них участвуют специалисты из Сибири) и по замкнутым системам жизнеобеспечения.

В коллективе «Лин Индастриал» - волонтеры из ГКНПЦ им. Хруничева, выполнявшие научно-исследовательские работы по лунным базам для ЦНИИмаш, консультанты из НПО им. Лавочкина. В распоряжении команды документы (и даже чертежи) старых советских разработок, в частности, советского проекта создания лунной базы «Барминград».

Работы по луноходу для нас ведет фирма W.E.A.S. Robotics (расшифровывается как Water, Earth, Air & Space). Коллектив фирмы работает по четырём направлениям: разработка водных, наземных, воздушных и космических роботов.

Виртуальное моделирование базы осуществляется на панорамной системе виртуальной реальности механико-математического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова. У нашей фирмы с факультетом подписан договор о сотрудничестве, в рамках которого данные проекта «Луна семь» используются для ЗD-визуального и динамического моделирования лунной базы на панорамной системе виртуальной реальности. Ещё одна цель договора - проведение совместных исследований, осуществление образовательной и просветительской деятельности в области пилотируемой и непилотируемой космонавтики. Для осуществления глобальных планов нужны люди, и, судя по всему, подготовку специалистов мы тоже вынуждены взять на себя – государство уделяет данному вопросу слишком мало внимания.

Демонстрация работы панорамной системы с успехом прошла на Фестивале науки-2014 в Ломоносовском корпусе МГУ. Дети с удовольствием катались на луноходе вокруг нашей базы. Есть планы по запуску крупного совместного образовательного проекта – сейчас обсуждаются различные вопросы, в том числе – и вопросы финансирования, конечно.

В процессе подписания договоры с НИИЯФ (Научно-исследовательский институт ядерной физики) МГУ и РКК «Энергия». В РКК мы консультировались со специалистами лётно-испытательного отдела. Идут переговоры с МИИГАиК – комплексная лаборатория исследования внеземных территорий этого вуза готова предоставить нам 3D-модели полярных областей луны.

Есть взаимодействие и с Институтом космических исследований РАН и с НПО им. Лавочкина.

Проектом заинтересовались и на международном уровне. Австралийские робототехники предложили свой вариант робототехнического обеспечения базы.

Консультации были и на других уровнях, но раскрывать подробности мы не имеем права.

Что до выбора «лунной темы», то все расписано еще в детской книге Павла Клушанцева 1965 года. Она называется «Станция Луна». Луна – первая станция на пути в Солнечную систему. Марсианская экспедиция без опоры на лунные ресурсы и лунный опыт превратится в рискованный одноразовый «флаговтык». Без закрепления на Луне дальнейшее освоение (подчеркиваю: не изучение, а именно освоение и использование внеземных ресурсов) космоса невозможно.

Ниже - сравнительная таблица преимуществ и недостатков выбора Луны или Марса в качестве цели. 

Интересы «Лин Индастриал» - в доступе к ресурсам Солнечной системы. Триллионные прибыли и превращение человечества в космическую цивилизацию – цивилизацию II типа по шкале, предложенной советским радиоастрономом Николаем Кардашевым. Для этого Луна как ресурсная база – просто необходима.

В начале 70-х годов эксперты «Римского клуба» попытались спрогнозировать дальнейшие развитие человечества. Доклад «Пределы роста», основанный на результатах компьютерного моделирования, был прочитан в 1972 году. Вывод гласил, что рост населения и производства приведет к экологической катастрофе уже в первой половине XXI века.

 

Иосиф Самуилович Шкловский в своей книге «Вселенная, жизнь, разум» проводит анализ исследований «Римского клуба» и описывает два «классических» варианта развития событий. Первый – «Что произойдет, если ничего не предпринимать»? Ответ: катастрофа после 2030 года. Второй – «Прекращение роста населения и промышленной продукции» – приведет к коллапсу через 2-3 столетия.

Советские авторы (В. А. Геловани с коллегами и В. А. Егоров) в качестве альтернативы выдвинули и рассчитали модель, в которой коллапс устраняется не остановкой роста, а разумным управлением инвестициями капитала. Вариант, предложенный советскими авторами (его можно условно назвать «социалистическим»), устанавливает на нашей планете режима космического корабля (каждый грамм вещества на учете, никаких лишних трат) и позволяет отстрочить глобальную катастрофу на столетия. Но он тоже не решает проблемы, а лишь позволяет выиграть время для полноценного выхода в космос, к ресурсам Солнечной системы.

Существуют и другие варианты – например, немедленное радикальное (в разы) сокращение численности человечества. Есть публикации, в которых доказывается, что это единственный возможный путь спасения планеты.

Не стоит также забывать и о возможности глобальных космических катастроф, например таких, как падение достаточно крупного астероида. Космическая цивилизация справится с данной проблемой, современной человечество – нет. «Челябинский болид» показал, что мы не только неспособны перехватывать подобные тела, но даже не можем их заблаговременно обнаружить. Небольшой астероид, не больше челябинского, но только летящий под углом 45 градусов, взорвался бы гораздо ниже и уничтожил бы город ударной волной.

Человечество, запертое на Земле, ограничено в пространстве и во времени. Стоит отказаться от выхода из «гравитационного колодца», и жизнь сотен поколений, тысячелетия боли, страданий, стремлений и развития рано или поздно пойдут прахом. Более ста миллиардов жизней окажутся прожитыми зря. Мы не можем допустить подобного. Поэтому мы будем бороться и поэтому «Лин Индастриал» нужна Луна.