ЧТО ТАКОЕ ЛУНА И ЗАЧЕМ ОНА НУЖНА?

КАК ПОПАСТЬ НА ЛУНУ

Каждый раз, когда речь заходит о полетах на Луну, практически сразу возникает самый главный и самый неприятный космический вопрос: зачем? Зачем нужно лететь на Луну, тратить годы и миллиарды долларов на создание новых космических кораблей, ракет-носителей и скафандров?

А ведь действительно: зачем нужно лететь на Луну сейчас, если американцы более полувека назад сделали это уже шесть раз? Что добавит новое путешествие — еще один флаг, сотни фотографий и несколько часов видео? Попробуем ответить на этот вопрос.

Лонгрид 1

Идеальный полигон

Человечеству повезло. У нашей планеты на чрезвычайно близком по космическим меркам расстоянии есть естественный спутник — Луна. Это второй по яркости объект на земном небосводе после Солнца и пятый по величине естественный спутник планеты Солнечной системы. Луна большая, находится очень близко — чем не идеальный полигон для отработки полетов в дальний космос? Именно при помощи Луны человечество может опробовать стыковки, работу посадочных модулей, действие скафандров для выхода на поверхность.

К настоящему времени мировая космонавтика успела не так много. Да, на околоземной орбите постоянно работает Международная космическая станция, а с конца 2021 г. начнет действовать китайская многомодульная космическая станция.

Вид на Землю с МКС

И хотя можно часто услышать, что ничем полезным космонавты на орбитальной станции не занимаются, но на самом деле это совсем не так. Главное, что делает мировая космонавтика, запуская и поддерживая в работе орбитальные станции, — это наработка опыта

Не имея постоянного опыта по поддержке действующих космических рукотворных объектов, нельзя даже говорить о дальнейшем покорении космоса. Это как со спортзалом: не научившись делать простые, пусть и не особо эффектно выглядящие кувырки и не освоив работу с грифом от штанги, начинать пробовать сложные акробатические упражнения и работать с максимальным весом просто опасно.

Так же и в космосе: если вы не можете поддерживать в рабочем состоянии станцию, находящуюся в 400 км от Земли, то почему вы думаете, что с марсианской колонией будет проще и интереснее?

Создание, а самое главное, поддержание такой колонии обойдется для Земли во много раз дороже, чем Международная космическая станция или ее китайский аналог. Потребуется огромное количество различных операций на орбите Марса, делать которые будет очень сложно из-за большой задержки сигнала, составляющей от 3 до 20 минут в одну сторону. И если сейчас на МКС можно спокойно разговаривать с экипажем, то на орбите Марса нормального разговора уже не получится, придется обмениваться по очереди видео с вопросами и ответами.

По сравнению со сложностями Марса, Луна вообще кажется достаточно простым вариантом. Вот и нужно ее развивать, чтобы наработать требуемый опыт, довести до ума технологии стыковки, торможения, посадки, дозаправки в космосе.

Лунная орбитальная станция

Постройка орбитальной станции на окололунной орбите позволит функционировать будущим проектам — лунной базе и лунной обсерватории. В любой момент космонавты смогут, подготовив и заправив посадочный модуль, высадиться на поверхность Луны для того, чтобы отремонтировать установленную на Луне технику или проверить процессы производства будущих лунных баз, которые наверняка станут создаваться в автоматическом или полуавтоматическом режиме. С такой базой высадка на Луну станет безопасной и в чем-то даже рутинной операцией, появится возможность высаживать космонавтов столько раз, сколько это требуется для миссии, и так же просто забирать их обратно. То же самое касается и возвращения с Луны.

Даже если миссия столкнется на Луне с проблемами или сложностями, от высадившегося экипажа потребуется лишь добраться до отправленного заранее посадочного модуля и нажать на кнопку автоматического полета к орбитальной станции

Такая станция станет удобной точкой старта для большинства межпланетных миссий. Туда будут прибывать космические корабли, заправляться, стыковаться с топливными модулями и стартовать в нужном направлении: это гораздо проще, чем делать это на Земле или земной орбите. Даже автоматическая стыковка не потребуется: большинство операций смогут делать роботизированные руки, управляемые работающими на станции космонавтами.

То есть Луна — это не просто «ворота» в дальний космос, а очень удобный перевалочный пункт, которым смогут воспользоваться самые разные частные и государственные космические агентства.

Репортаж Роскосмоса об освоении Луны

Ради науки

К сожалению, современные ученые знают о Луне еще недостаточно. За все время люди смогли доставить грунт с Луны лишь девять раз. Сначала СССР удалось совершить три удачные миссии «Луна-16», «Луна-20» и «Луна-24», доставив из трех районов Луны (Моря Изобилия, материкового района вблизи кратера Амегино и Моря Кризисов) чуть больше 300 г лунного грунта — реголита. Естественно, что грунт был выбран именно с того места, куда приземлились станции, а это сильно сужает возможности.

Американские астронавты привозили лунный грунт на Землю шесть раз во время большой лунной программы «Аполлон». В отличие от автоматической станции, астронавты могли выбирать, какие куски лунной породы кажутся им наиболее интересными. Для этого еще на Земле они проходили специальные геологические курсы, как отличить перспективный камень от обыкновенного, а в одну из миссий «Аполлон» даже полетел настоящий геолог. За шесть миссий американцам удалось привезти на Землю более 382 кг реголита.

ПАМЯТНИК НА ЛУНЕ

Во время последней лунной миссии, длившейся почти трое суток, астронавты специальным буром пробурили колонку глубиной 2,4 м. Такие колонки очень интересны для ученых, потому что в них видны слои постепенного формирования лунной поверхности, и можно понять, как выглядела поверхность Луны несколько тысяч или даже миллионов лет назад. В колонке, привезенной американскими астронавтами, ученые насчитали 58 слоев.

Астронавты — люди увлекающиеся, а когда геологи рассказали им, как важны образцы лунного грунта, они устроили за ними настоящую «охоту». Однажды астронавты даже соврали центру управления, сказав, что на лунном ровере (маленьком электромобильчике для перемещения по Луне) проблемы с ремнями безопасности.

На самом деле в это время они остановились, чтобы подобрать приглянувшийся им камень. Камень оказался действительно очень примечательным. Исследования показали, что этому образцу более 4 млрд лет, камень даже получил собственное название — «Камень бытия».

Последний раз образцы с Луны привозила советская станция «Луна-24» в 1976 г., и с тех пор коллекция образцов лунного грунта не пополнялась. Возможно, именно сейчас пришло время вновь привезти грунт с Луны, чтобы помочь ученым, наконец, определить, как именно появилась Луна. К настоящему времени существует несколько теорий.

«Экономически оправданным использование внеземных ресурсов является только при их применении непосредственно в космосе. Расходы, связанные с добычей и доставкой сырого ресурса, будь то редкоземельные или драгоценные металлы, из космического пространства на Землю, делают такое предприятие экономически нерентабельным. Другой вопрос — создание товаров с высокой добавленной стоимостью непосредственно в космосе: от крупногабаритных конструкций до заводов, производящих товары, которые возможно создать только в условиях микрогравитации: например, биопечати запасных человеческих органов. Использование внеземных ресурсов экономически выгодно только вне Земли, поэтому риски, связанные с ценами на редкоземельные элементы, представляются крайне надуманными»

Иван Косенков, проектный менеджер фонда «Сколково» по космическому направлению

Первая лунная обсерватория

У современных обсерваторий много проблем:

Засветка от городов
Самолеты
Большое количество спутников, расчерчивающих яркими трассерами ночное небо

Но одну проблему не получится устранить никак — это земная атмосфера. Она бережет жизнь на нашей планете с помощью многокилометрового слоя газовой оболочки. Но именно этот слой и мешает астрономам наблюдать за ночным небом.

Впрочем, решение есть: обсерваторию можно разместить на Луне. Это очень удобно, ведь на Луне нет атмосферного искажения по причине отсутствия атмосферы, нет тектонических процессов, способных помешать подземными толчками наблюдениям, а близость к Земле позволит управлять телескопом с минимальной задержкой. Если на Луне появится наземная база, то одним из первых ее модулей станет полноценная обсерватория

В 1972 г. во время американской миссии «Аполлон-16» на поверхности Луны уже была установлена небольшая мобильная обсерватория, доставленная туда астронавтами. Камера для исследований в далеком ультрафиолетовом свете и спектрограф, присоединенные к восьмисантиметровому телескопу, сфотографировали Землю, туманности различного типа, звездные скопления и Большое Магелланово Облако. В то время передача данных на Землю была большей проблемой, чем сейчас, поэтому обсерватория сделала несколько снимков на кассету, которую забрали с собой астронавты и доставили на Землю. Так оказалось проще, чем создавать систему передачи данных.

БОЛЬШАЯ ЛУННАЯ СВАЛКА

Современная лунная обсерватория передавать кассету не потребует. Она будет управляться астрономами с Земли, удаленно. Скорее всего, обсерватория будет выполнена как единый модуль, больше всего похожий на современные орбитальные телескопы, только с возможностью мягкой посадки на лунную поверхность. После посадки модуль обсерватории будет вручную активирован космонавтами и подготовлен к работе. Вряд ли станция приземлится идеально ровно, поэтому, возможно, потребуется более точная настройка и юстировка.

Впоследствии небольшую обсерваторию предлагается заменить на гораздо более серьезный телескоп, собранный из изготовленных прямо на Луне деталей. Сегменты зеркала будут отливать прямо из реголита, а сверху наносить алюминиевый отражающий слой, после чего из отлитых деталей собирать телескоп с пятидесятиметровым многосегментным зеркалом. Такой проект был представлен инженерами NASA еще в 2008 г. Правда, и сейчас он выглядит очень фантастическим и вряд ли начнет реализовываться в ближайшие десятилетия.

Лунная обсерватория поможет человечеству лучше изучить Вселенную. Астрономические обсерватории, размещенные на поверхности Луны, будут иметь значительное преимущество перед земными. Там можно будет получить более качественные снимки даже тех объектов, которые уже многократно изучались

Кроме того, благодаря низкой угловой скорости вращения неба, лунные телескопы смогут гораздо проще следить за выбранным объектом и снимать его с большей выдержкой, а это позволит более эффективно наблюдать за удаленными звездами и экзопланетами. Отдельно стоит отметить возможность создания лунного радиотелескопа-интерферометра DALI. Ученые предполагают, что строительство такого телескопа в кратере Циолковский на обратной стороне Луны позволит проникнуть в тайну юности нашей Вселенной — «темную эпоху», проходившую в первые сотни миллионов лет после Большого взрыва.

Дополнительные материалы

Вы пролетели лонгрид 1!

Вперед

Все уроки

Присоединяйтесь к космочату в Telegram!

Как попасть на луну

В ближайшие годы нас ждет удивительное зрелище: сразу несколько государств и частных компаний поставили своей целью новую высадку на поверхность Луны. Почему так произошло и что мешало поставить такую цель раньше? Кто первым достигнет Луны и зачем человечеству нужно такое достижение?