Уральский следопыт, 1979-04

ГЕОЛОГ НА ЛУНЕ

Федор КРЕНДЕЛЕВ

Доктор геолого-минералогических наук

Земля – колыбель разума,

но нельзя жить вечно в колыбели.

Эти слова Циолковского стали особенно актуальными после того, как опустился и выдал первую информацию замечательный автомат «Луна-16», а затем и «Луноход-1». После прилунения космического модуля и выхода Нейла Армстронга стало ясным, что кратковременные высадки на нашей спутнице должны смениться постоянными поселениями. И нет сомнения, что первый выход на другие тела Солнечной системы для создания обсерватории вне Земли будет осуществлен на нашу ближайшую соседку – Луну.

Несмотря на то, что геологическая информация, полученная за время исследования Луны автоматами, во много раз больше накопленной за всю историю человечества, она во многом случайна. Нужно длительное пребывание на Луне геолога. Ведь и создание, например, лунной обсерватории требует строительных материалов, а их нужно разыскать. Не таскать же железобетон с Земли!

Из чего и как строить лунные обсерватории? Где, какие участки наиболее подходящие для строительства надежных зданий на Луне?

Одна группа ученых полагает, что лунные обсерватории будут располагаться на поверхности нашего спутника и монтироваться из конструкций, доставляемых с Земли. Главными элементами строительства будут детали кораблей, опускающихся на Луну. В этом варианте надо разрешить парадоксальную проблему: ракеты должны быть максимально легкими, а на Луне дл я защиты от радиации нужны толстостенные конструкции.

Другие предлагают использовать особенности лунного рельефа – кратерные воронки, чтобы накрыть их крышей и таким образом уменьшить количество строительного материала. На купол подлунной обсерватории можно насыпать и уплотнить лунный грунт. Но есть ли такие места, в которых можно добывать грунт? Ответит геолог.

Можно предложить и другой вариант. Скажем, обсерватория размещается в штольне или в боковой стенке кратера. Тогда нужны инженерный поиск подходящей ниши и определение скальных выемок, свойств пород (трещиноватость, коэффициент расширения, прочность, проницаемость, радиоактивность, степень выветрелости и т. п.).

И вовсе не обязательно, чтоб вся обсерватория была защищена от всяких невзгод (вакуума, перепада температур, радиации, метеоритных ударов и т. д). Многие приборы, аппаратура, установки, предприятия могут располагаться на поверхности. Но жилая часть обсерватории должна быть надежно защищена и комфортна.

Я отношусь к тем ученым, которые считают, что жилье должно располагаться под поверхностью Луны и тем самым надежно защищено от радиации, резкого и глубокого перепада температур. На какой глубине располагается зона постоянных температур на Луне и какие это температуры? На какой глубине располагать жилые помещения? И на эти вопросы пока нет ответа, и тут без геолога не обойтись.

Создание обсерватории на Луне – сложная проблема. Кроме положительных факторов (отсутствие ветровой нагрузки на конструкции, уменьшенная в шесть раз величина силы тяжести) есть и серьезные трудности. Это отсутствие атмосферы, высокое радиационное поле, глубокий вакуум, вследствие чего все работы можно производить только в скафандрах или в специальных машинах, защищенных от вакуума. На Луне другой спектральный состав солнечного луча, не профильтрованного земной атмосферой, поэтому нужно предусмотреть защиту глаз, фильтруя свет через экраны. Скорее всего, это будут водные фильтры, а в закрытых помещениях лампы должны быть дневного света, как в метро.

В помещение, предназначенное для жизни и отдыха бригады, будет земной биосферой в миниатюре. Эксперименты, проведенные в Институте физики им. Л. В Киренского в Красноярске, а также в Агрофизическом институте им. А. Ф. Иоффе в Ленинграде, доказали, что замкнутый цикл вполне возможен, если комплекс в избытке обеспечен энергией. Существование четырех исследователей в замкнутом пространстве на Земле (опыт красноярцев) было возможно при 80 кубометрах объема на человека.

Для бригады лунных жителей помещение должно быть существенно больше, так как нужно иметь резерв на случай аварии или выключения хотя бы части растений и животных из системы (поломка в системе энергообеспечения, эпидемия, болезнь, мор и т. п.). Следовательно, объем искусственной биосферы в расчете на 50 человек должен составить около 40 тысяч кубометров. Собрать такую обсерваторию из привозных материалов, конечно же, не просто. Поскольку самую малую поверхность при одинаковом объеме имеет шар, то эта форма может рассматриваться как лучшая. И диаметр шара составит 35-40 м

Мне представляется, что подлунную сферу для жилья лучше всего получить ядерным взрывом. Заряд может быть размещен в скважине (может быть, в щели), для чего должен быть достав пен космический аппарат с буровым устройством и энергетической установкой. Может быть, после взрыва следует в образовавшиеся полости поместить эластичную полимерную массу и мгновенно надуть ее.ля закрепления полости. Это только идея, которая нуждается в обосновании и проверке на Земле. В СССР есть районы, пригодные для моделирования подобных взрывов.

Идея опирается на тот факт, что первая автоматическая буровая установка уже работала ча Луне и пробурила первую неглубокую скважину. Но ведь и первый планер пролетел только десятки Метров, а теперь современный самолет может без посадки облететь земной шар. Уже сейчас на на1ей планете – десятки подземных камер, созданных атомными взрывами в скважине. В таких камерах хранятся газ, нефть, осуществляются технологические процессы извлечения полезных компонентов из руд. Там не опасны обвалы. Именно поэтому закрепление стенок камеры – наиважнейшая проблема. Наверно, возможен вариант оплавления стенок взрывом.

Скважина во время бурения должна изучаться. Какова твердость пород, их насыщенность газами, нет ли льдов, радиоактивности? И снова мы приходим к необходимости визита на Луну геолога широкого профиля (геолога-съемщика, вулканолога, геофизика, геохимика, инженера-изыскателя). Эпоха разовых полетов на Луну закончится, как только такая камера появится, и наступит эра колонизации Селены. Камера может соединяться шахтой и подъемниками с поверхностью Луны, где будут размещены шлюзовые камеры, солнечные батареи, антенные поля, телескопы, установки, для которых полезен глубокий вакуум, смена температур, облучение частицами высоких энергий. Солнечные батареи должны быть разбросаны широко по Луне для уловления солнечных лучей. Электрические кабели будут тонкими, так как при лунных холодах металлы могут приобрести сверхпроводимость. Лунные грунты – хорошие изоляторы, а сверхнизкая температура будет поддерживаться самой природой. Энергия в таком случае будет поступать постоянно, так как облаков на нашей спутнице нет. Когда обсерватория, а лучше сказать поселение, будет обеспечена энергией в избытке, тогда можно будет думать об обеспечении собственными ресурсами воздуха, воды и пищи. Для этого тоже необходим геологический поиск. Что же искать в первую очередь?

Геолог должен найти карбонаты, которые могут встречаться в виде карбонатитов, или пород, сходных с наземными сынныритами, найденными в зоне БАМа. В этих же щелочных породах могут быть обнаружены фосфаты-нитраты и даже водосодержащие силикаты. Нагревание карбонатов даст в камере углекислоту, необходимую для развития растений. Тем самым, доставленные с Земли запасы углекислоты могут быть не только истощены, но и увеличены. Иными словами, воспроизводство может оказаться расширенным. Растения выделяют из углекислоты свободный кислород.

Проблема почв на Луне тоже немаловажная. Лунная пыль как субстрат для произрастания живых растений не очень удобна. В условиях космического облучения многие элементы становятся радиоактивными, что может повлиять на наследственные признаки земных растений и животных. Поэтому на Луне придется отыскивать породы типа перлитов или водосодержащих обсидианов – для гидропонного выращивания растений. Хорош и вспученный вермикулит, или аналоги керамзита, применявшегося красноярцами в опыте.

На Луне вполне возможен поиск полезных ископаемых. Это могут быть месторождения медно-никелевых сульфидных руд, алмазоносных кимберлитов, исландского шпата.

Полезным ископаемым может оказаться сама лунная пыль. Ею можно заполнять пространство между листами металлов, и это будет· изолирующая конструкция. Этот сыпучий материал может быть наполнителем пенопластов. Было предложено не пользовать для строительства лунных дорог и наполнения трещин и пустот смесь вулканических пеплов с серой, нахождение которой там не запрещается теорией. Не будет никаких запретов для производства на Луне цемента, если там найдутся карбонаты.

Главнейшими полезными ископаемыми на Луне, так же, как и на Земле, будет вода, а скорее всего лед, который может скрываться на каких-то глубинах. Не меньше заботы будет доставлять добыча воздуха, но о производстве углекислоты мы уже говорили.

В будущем главной задачей геологов на Луне станет исследование… Земли. Появятся «антиастрономы», которые в телескопы будут наблюдать не звездное небо, а нашу матушку-Землю. И геолог сможет расшифровать особенность строения земной коры. Он увидит целое полушарие нашей планеты, а за сутки перед его глазами пройдет весь земной шар. Геолог с Луны рассмотрит каждый его участок с любой степенью детальности в заданной части видимого спектра, а также в инфракрасном, ультрафиолетовом, рентгеновском диапазоне излучений, чтобы просветить земную кору – дать ее расшифровку на разных глубинах. Он увидит, правы ли сторонники так называемой плитной тектоники, действительно ли движутся материки и блоки континентов. Он сможет понять, действительно ли на дне Байкала просвечивают конуса недавно извергавшихся вулканов. Он сумеет измерить температурное поле земной коры и сопоставить его с картой размещения крупнейших рудных месторождений и полей, крупных соляных и угольных бассейнов. И еще многое увидит профессиональный глаз геолога.

Он сможет построить модель Земли, постарается понять ее форму. Для меня всегда было неясным, почему о форме Земли судят по уровенной поверхности, занимаемой водой. Как доказать, что формы Геонда и Океанаида совпадают? Средние глубины Северного Ледовитого океана почти на три километра мельче, чем остальных океанов на экваторе. Корабль, идущий от Берингова пролива, карабкается на водную гору, или дно под ним уходит вниз? Можно поставить лазерные отражатели по нулевому меридиану, проходящему по океанам, и где-нибудь через Западносибирскую низменность – долину Ганга, чтоб сравнить форму Геоида и Океаноида. Такие измерения можно произвести только с Луны.

Громадное поле деятельности открывается для экспериментальной минералогии. Совершенно ясно, что для выращивания бездефектных кристаллов на Земле нужен постоянный глубокий вакуум, а на Луне все это можно будет делать в естественном вакууме, то есть бесплатно. Можно надеяться вырастить кристаллы, не содержащие никаких включений газов и жидкости.

Совершенно нео6озримые перспективы открываются перед метеоритчиками и теми, кто изучает космическую пыль, кометы. Только на Луне можно надеяться поймать метеорит и космическую пыль такими, какие они есть там, в глубинах космоса, то есть не окнеленными и не оплавленными при прохождении через атмосферу.

С Луны также гораздо удобнее изучать поля распределения радиоактивных элементов в земной коре.

Я уже не говорю о наблюдениях за земной погодой, океаническими течениями, имеющими прямое отношение к геологическим процессам. Ведь вода и ветер образовали многие осадочные толщи, в особенности в океанах и в пустынях.

Исключительные возможности открываются перед исследователями-геоморфологами, изучающими изменение береговых линий, высоты горных хребтов, влияние отработки полезных ископаемых на движение земной коры, поскольку измерения из космоса расстояний, а следовательно, вертикальных перемещений земной коры или ее отдельных блоков весьма точные. Представляю изумление и гордость геолога, который невооруженным глазом увидит, как дышит береговая линия морей и океанов, синие прожилки рек, белые шапки горных и полярных снегов!