Земля – космос – Луна

РЕШЕНИЕ НЕКОТОРЫХ ПРОБЛЕМ ПРАКТИЧЕСКОЙ КОСМОНАВТИКИ

Обитаемые лунные базы, имеющие близкие к космическим внешние условия, располагающие научным оборудованием и определенными производственно-энергетическими возможностями, необычайно удобны для решения конкретных вопросов, связанных с дальнейшим освоением космоса.

Отработка некоторых систем космических аппаратов, а также их элементов на Луне может оказаться более целесообразной (или даже единственно возможной), чем на Земле или ее спутниках. В первую очередь это относится к наружным поверхностям, свойства которых не должны заметно меняться (оптические устройства, агрегаты терморегулирования, научные датчики) при весьма длительном влиянии факторов космической среды.

Создание наземных установок, имитирующих одновременное комплексное воздействие на испытываемый агрегат или прибор ультрафиолетового, рентгеновского и корпускулярного облучений, столкновений с микрометеоритами, глубокого вакуума, переменных температур, вряд ли возможно с нужной точностью.

Аналогичные испытания (продолжительностью до нескольких лет) необходимы также для некоторых конструкционных материалов, которые в вакууме теряют свое вещество вследствие молекулярной диффузии, при этом еще может происходить изменение отдельных свойств материалов. В лунных условиях глубокий вакуум с одновременным облучением и вариацией температур в пределах нескольких сотен градусов имеется совершенно «бесплатно».

Испытание и доводка отдельных сложных систем космических аппаратов, особенно связанных с опасностью для окружающих (радиоактивным распадом и пр.), а также научного оборудования, предназначенного для работы в космической среде, во многих случаях будут производиться на лунных базах, в естественных вакуумных лабораториях.

Нерешенных медико-биологических задач в космонавтике еще очень много; ведь экспериментальная проверка теоретических выводов началась менее десятка лет тому назад, а в недалеком будущем предстоят многолетние полеты человека к дальним небесным телам и длительное его пребывание на внеземных базах.

Необходимо при этом решить комплекс вопросов, связанных с двумя проблемами: устранение неблагоприятных воздействий космических факторов и обеспечение нормальной жизнедеятельности людей в ограниченном объеме.

Первая проблема требует изучения влияния космических факторов и разработки мероприятий, обеспечивающих безопасность при радиационном облучении, отсутствии магнитного поля, невесомости, необычном световом режиме, резком уменьшении количества внешней информации с отдельными интенсивными ее нарастаниями.

Вторая проблема заставляет нас уже сейчас заниматься подготовкой к организации круговорота веществ (сходного с происходящим в масштабах Земли) в замкнутом объеме, так как при многолетнем полете безвозвратное расходование воды, пищи и кислорода для дыхания потребовало бы совершенно фантастических количеств их запаса; кроме того, необходимо решить вопросы психологических и микробиологических трудностей.

Еще К. Э. Циолковский указал выход из этого положения – нужно обеспечить совместное существование продуктивных растений и людей: растения используют углекислый газ и другие отбросы животного мира, а дают amv кислород и продукты питания.

В течение последних лет в этих целях ученые исследуют хлореллу – одноклеточную водоросль очень высокой продуктивности, дающую высококачественную белковую массу, которую можно использовать как продукт питания. Успешно проходит работа по созданию разновидностей устойчивой к радиации хлореллы в лаборатории, руководимой членом-корреспондентом АН СССР Н. П. Дубининым.

По всей вероятности, хорошо организованный круговорот веществ (для обеспечения жизнедеятельности человека) должен включать в себя, кроме растений, также птиц и животных для получения высококачественного набора пищевых продуктов – животных и растительных белков, жиров, углеводов, витаминов, солей и микроэлементов.

Уже имеются первые обнадеживающие результаты: в нашей стране был успешно проведен уникальный медико-технический эксперимент годичной длительности, при котором три испытателя – врач Г. А. Мановцев, биолог А. Н. Божко и техник Б. Н. Улыбышев – использовали в ограниченном помещении максимально возможный круговорот воды и кислорода, а также «зеленый конвейер» оранжереи. При этом проверялось психологическое состояние испытуемых в этих сложных условиях, а также своеобразие микрофлоры в замкнутом объеме.

Естественно, что именно на Луне и околоземных обитаемых станциях человеку впервые понадобятся такие замкнутые системы; именно на них будут отработаны почти все стороны проблемы жизнеобеспечения.

Экономический эффект создания экологически замкнутого цикла существенно возрастает при его длительном функционировании – для отрезков времени, превышающих год.

При организации на Луне постоянных научных баз с персоналом, обслуживающим их, безусловно окажется целесообраным доставлять с Земли на эти базы необходимое оборудование для обеспечения работы экологически замкнутой системы, а не привозить запасы продуктов для питания членов экспедиции.

Следует отметить, что медико-биологические исследования в космосе (в том числе и на Луне) могут дать очень много для земной практики, в частности для усовершенствования медицинского оборудования, применения вычислительных машин в целях диагностики и т. д.

Использование Луны в качестве промежуточного космодрома открывает весьма заманчивые перспективы. Так, академик А. А. Благонравов считает, что «…космонавтика не только обслуживает другие науки, помогает им развиваться. Она сама представляет собой науку, которая, как и всякая другая, не может стоять на месте, а нуждается в развитии. Поэтому запуски к Луне и на Луну означают для нее качественный скачок вперед […]. Но для специфических задач космических исследований следует учитывать и возможность того, что Луна может стать вспомогательной производственно-энергетической базой для космических полетов…»

В ближайшие десятилетия изучение космоса и утилизация его ресурсов, несомненно, будут интенсивно возрастать. Это потребует организации многочисленных полетов к самым различным районам нашей Солнечной системы и большого внимания к снижению стоимости упомянутых экспедиций.

Особенно эффективным оказывается использование (при перелетах на межпланетные расстояния) топливных и энергетических ресурсов небесных тел сравнительно небольшой массы – Луны и астероидов. Так, например, дозаправка топливом на Луне космического аппарата, летящего по маршруту Земля – Марс – Земля, снижает его стартовый вес в несколько десятков раз.

Если на Луне не будет обнаружено каких-либо видов топлива (пригодных для непосредственного использования), то для его синтеза можно будет использовать воду (полученную из лунных пород), разлагая ее на водород и кислород, которые являются прекрасными компонентами ракетного топлива, обеспечивающего высокую удельную тягу.

Трудности, возникающие на Земле при хранении жидкого водорода и кислорода из-за низкой температуры их кипения, неизмеримо легче будут преодолеваться на Луне и в космическом пространстве, так как в вакууме очень резко возрастает эффективность применения теплоизоляции, что позволяет сохранять сжиженные газы практически без потерь в течение весьма длительных отрезков времени.

Благодаря техническому совершенствованию комплекса ракет-носителей и повышению их мощности происходит снижение стоимости доставки грузов на Луну.

Предполагаемое уменьшение общей стоимости отправки полезного груза с Земли на поверхность Луны представлено на рис. 12 (по данным американской печати); там же для сравнения приведена стоимость вывода груза на невысокую орбиту спутника Земли. Как видно из графика, стоимость доставки грузов на Луну за 8 лет (с 1960 года) уменьшилась почти в 100 раз и продолжает энергично падать.

Рис. 12. Предполагаемое уменьшение стоимости доставки полезного груза с Земли на невысокую орбиту спутника и на поверхность Луны (1 фунт равен 453 граммам)