Знание-сила, 2005 № 08 (938)

Фавориты Луны

Возможно, так будут выглядеть первые поселения на Луне: простые, экономичные конструкции

Будет ли 2026 год, год столетнего юбилея журнала "Знание — сила", Международным годом Луны?

Президент США Джордж Буш объявил приоритетной целью Америки "возвращение на Луну". На этот раз дело не ограничится краткой прогулкой. Люди придут на Луну всерьез и надолго. Мы уже писали пару лет назад (см. "ЗС" 4/03) о планах коммерческого использования Луны, но материалы, появляющиеся в российской и зарубежной печати, заставили нас вновь обратиться к этой теме. В публикациях предчувствие скорой удачи весьма неожиданно рифмуется с сожалениями о неудаче, постигшей проекты первых поселений на Луне, которые еще тридцать лет назад разрабатывались в СССР. В предлагаемом обзоре использованы материалы, появившиеся в прошлом году на страницах журналов "Bild der Wissenschaft" и "Spiegel", а также фрагменты опубликованного на страницах "Новой газеты" интервью с Александром Егоровым, заместителем генерального конструктора КБ общего машиностроения.

Когда в декабре 1972 года геолог Харрисон Шмитт отправился на прогулку по Луне, он был в восторге от увиденного. "Эй, смотрите-ка! Здесь даже грунт оранжевый!" — прокричал он. На Земле это — признак вулканической активности. На Луне такая находка была сродни сенсации. Но в Центре управления полетом остались неумолимы. Харрисон Шмитт — первый ученый, побывавший на Луне (остальные одиннадцать астронавтов были военными летчиками) — успел взять на память лишь несколько образцов этого странного грунта. "Ничего, вернемся!" — сказал один из его коллег.

Пионеры космонавтики. Слева направо: К. Э. Циолковский (СССР), Г. Оберт (Германия), Р.Х. Годдард (США)

Возвращение на Луну затянулось. Экономисты и политики все чаще называли лунную программу США, поглотившую почти сто миллиардов долларов, "чистым безумием". Лишь через три десятилетия после полета "Аполлона-17" интерес к новым экспедициям на Луну постепенно пробуждается.

В последние годы все ведущие космические державы заявили о подготовке к пилотируемому полету на Луну Президент Буш уже выступил с обращением к нации, декларируя новый этап развития мировой экономики — гонку космических инвестиций.

"За последние тридцать лет нога человека ни разу не касалась другой планеты, а человек не бывал от Земли дальше, чем на расстоянии 386 миль, — это примерно как от Вашингтона до Бостона. Пришло время совершить новые шаги, — сказал Джордж Буш. — Человеческий род устремляется в небеса за тем же, за чем он устремлялся в открытое море на поиски неизвестных земель. Мы исследуем космос, потому что это укрепляет и возвышает наш дух. Так давайте же продолжим это путешествие".

В ближайшие годы возобновятся исследования Луны с помощью автоматических станций. К 2015 голу власти США намечают отправить на Луну пилотируемый корабль, а к 2020 году — создать на ней постоянную базу, в том числе для организации экспедиций к другим планетам Солнечной системы.

Разумеется, вызов, брошенный президентом США, принят в России. В "Росавиакосмосе" тоже говорят о необходимости полета на Луну и создании там постоянной базы.

Так, в январе 2004 года, комментируя громкие заявления Буша, первый заместитель главы "Росавиакосмоса" Николай Моисеев отметил, что к 2015 году будет разработана Федеральная космическая программа, куда, возможно, войдут и проекты исследования Луны и Марса. По словам Моисеева, "со стороны ученых поступает много инициатив (! —А. В.) по организации экспедиций на Луну и Марс, однако пока неизвестно, какая из них будет включена в федеральную программу".

Роальд Кремнев, первый заместитель генерального директора НПО имени Лавочкина, сообщил: "Если Россия примет решение восстановить лунную программу, нам потребуется год на создание эскизного проекта нового лунохода и еще два-три года на строительство аппарата". Вообще же создавать поселение на Луне "наиболее разумно в тесной международной кооперации, как в проекте МКС".

В европейском сообществе также не отказываются от прежних планов — достичь Луны к 2025 году. Однако лишь в 2015 году руководители ЕС должны дать согласие на эксперимент, который ряд европейских стран вообще не поддерживает. Тогда будет окончательно решена судьба пилотируемых экспедиций на Луну и Марс.

А почему бы через два-три десятилетия не провести Международный год Луны? Это послужило бы мощным стимулом к изучению и освоению этой соседней планеты, подобно тому как проведение Международного геофизического года в 1957 - 1958 годах стало поводом к строительству научных станций в Антарктиде. Разве мыслимо было такое еще во времена Роберта Скотта? Тогда казалось, что выжить в Антарктиде едва ли возможно. Зато после 1957 года шестой континент Земли был освоен на удивление быстро (о современных исследованиях Антарктиды см. "ЗС" 1/04). Не ожидает ли та же судьба наш "седьмой континент" — Луну?

"Да, лунные города — это реально, это возможно. Ио наш опыт подтверждает: осуществить этот грандиозный проект по силам всему человечеству, а не отдельной стране" ("Новая газета").

Так в июле 1969 года журнал "Time" объяснял читателям принципы полета на Луну

А зачем это нужно? Для кого они, лунные города? Кто у нас фавориты Луны? Сразу вспоминаются астрономы. Луна — идеальное место для обсерваторий, особенно для размещения радиотелескопов. Она всегда обращена к Земле одной и той же стороной. Поэтому на обратной стороне Луны ученым не будет мешать излучение, создаваемое наземной техникой. Кроме того, на Луне нет атмосферной ряби, мешающей наблюдать за звездным небом. Здесь можно было бы разместить новые мощные телескопы и воочию следить за мириадами планет, обращающихся вокруг звезд.

Луна станет также идеальным местом для организации перелета к Марсу, ведь из-за ее малой силы притяжения осуществлять запуск пилотируемых кораблей и зондов будет экономичнее, чем с Земли. Луна может стать местом запуска спутников связи и телевизионных спутников, правда, в том случае, если топливо для их запуска, как и сами спутники, будут изготавливать на Луне.

Исследуя Луну, геологи узнают много нового о происхождении и строении Солнечной системы, а также о ранней истории жизни на Земле. Сегодня Луну все чаще называют "архивом земной истории". По меткому замечанию одного из астрономов, Луна — это "пыльный чердак Земли". Если поверхность нашей планеты непрестанно подвергается процессам эрозии, если извержения вулканов и движения литосферных плит неизбежно меняют ее облик, то поверхность Луны многие миллионы лет пребывает в неизменном виде. Луна — своего рода "космическое ископаемое". Она полна свидетельств о далеком прошлом Земли; она усеяна обломками земной породы (подробнее об этом смотрите статью М. Вартбурга).

Уже первые экспедиции на Луну принесли ряд открытий. До этого большинство ученых полагали, что кратеры на Луне имеют вулканическое происхождение. Лишь после исследования образцов лунной породы, доставленных на Землю, стало ясно, что кратеры образовались в результате падения метеоритов. По признанию многих астрономов, Луна — образцовая модель планет земной группы. Открытия, сделанные на Луне, вполне применимы, например, к Земле и Марсу. Так, анализируя плотность расположения кратеров на Луне, ученые разработали метод, позволяющий по одним лишь фотографиям планеты определить возраст ее поверхности. Метод этот можно применить ко многим другим телам Солнечной системы.

Самая большая загадка Луны — это ее происхождение. Да, сейчас большинство ученых считают, что Луна образовалась потому, что некая планета, сблизившись с Землей, вырвала из нее огромный кусок. В пользу этой гипотезы говорит и то, что состав земной мантии схож с составом Луны. Впрочем, до сих пор все космические аппараты совершали посадку в районе лунного экватора. Поэтому рассуждения о природе Луне так же ненадежны, как попытки воссоздать геологическую историю Земли по нескольким ящикам камней, вывезенных из Конго. Так что не отброшены окончательно и другие гипотезы о происхождении Луны. Например, Земля и Луна могли естественным образом одновременно сформироваться на одном и том же участке газопылевого облака. Правда, сразу возникает вопрос: почему возле Марса и Венеры не появилось своей Луны?

Наша же Луна поможет заглянуть не только в глубину времен или даль галактик, но и в тайны материи. Среди тех, кого увлекает строительство базы на Луне, есть и физики-теоретики. Луна стала бы идеальным местом для создания лаборатории по исследованию элементарных частиц. Там можно было бы соорудить гигантский ускоритель, какой никогда не построить на Земле. Ведь, по признанию экспертов, самая дорогая часть любого ускорителя — это специальное оборудование, позволяющее создавать вакуум. На Луне вакуум уже создан. В принципе физики могли бы заставить поток частиц двигаться вокруг Луны — устроить лунные "кругосветные гонки". Для этого было бы достаточно установить через каждую пару километров магнитные катушки вдоль всей Луны — вдоль трассы будущих "гонок". Эти катушки фокусировали бы поток частиц, создавая узконаправленный луч. На лунном "ускорителе" можно было бы смоделировать даже условия, царившие во Вселенной в момент ее зарождения.

"Луну можно было бы использовать как гигантскую платформу для проектов, связанных с изучением Земли. Например, следить за метеоусловиями... Если на Луне; к примеру, поставить телекамеру, можно одновременно увидеть и зафиксировать облачность над целым полушарием Земли" ("Новая газета").

Луна интересна и с экономической точки зрения. Она богата полезными ископаемыми; к тому же их легче добывать, чем у нас на планете. В экспедиции, запланированной на 2008 год, НАСА как раз и займется разведкой ресурсов Луны. Недаром ее поверхность будет впервые сфотографирована в цвете. Луна ведь выглядит не такой уныло-серой планетой, как мы привыкли считать. Ее палитра изобилует самыми разными оттенками вплоть до оранжевого. По цветовым вкраплениям можно отыскивать на Луне, например, месторождения железа или титана.

Некоторые из лунных ископаемых весьма редки на Земле. Так, лунная пыль содержит много иридия. Очевидно, в грунте есть и гелий-3, приносимый сюда солнечным ветром. Эксперты оценивают его количество в миллион тонн и даже планируют, как наладить его доставку на Землю с помощью небольших транспортных ракет. На Земле этот изотоп гелия встречается крайне редко. Используя его, можно было бы осуществить давнюю мечту физиков — получать энергию с помощью термоядерной реакции слияния гелия-3 и дейтерия. Реакторы данного типа работают при гораздо более низкой начальной температуре. Они являются экологически более чистыми, чем прежние модели реакторов, в которых соединяются тритий и дейтерий. На гелиевых реакторах меньше радиоактивных отходов. Впрочем, пока те и другие реакторы очень далеки от промышленного использования. Создание рентабельной термоядерной установки — одна из задач науки в XXI веке.

Наконец, нельзя забывать и о планах военных. В комментарии к речи Буша, опубликованном на сайте "Грани.ру", говорилось, что, возможно, еще одной целью программы станет создание на Луне постоянной американской военной базы. Эта идея не нова.

"Наши военные предполагали: Луна — идеальный командный пункт, недосягаемый с Земли. Интересно, что позже мы узнали: аналогичные планы вынашивали американцы. Эти разработки обе стороны держали в строжайшей тайне" ("Новая газета").

А тем временем люди строят лунные города. Строят уже десятки лет на Земле.

"Под Ташкентом мы нашли участок, похожий на лунный ландшафт, на котором преобладали базальтовые породы, характерные для Луны. Организовали там филиал нашего КБ для создания полигона по испытанию модулей лунной базы. Идею лунодрома активно поддерживал первый секретарь ЦК Узбекистана Рашидов, ему очень хотелось иметь свой космический полигон, был же у Казахстана — Байконур... Но работы над лунным поселением было решено законсервировать, затраты были неподъемны для советской экономики".

Однако работы продолжаются. За рубежом. Еще пару лет назад проектирование лунных станций и жилых модулей — эффектных сферических или цилиндрических конструкций из алюминия, достигающих от 10 до 40 метров в поперечнике, — считалось в НАСА курьезом, не относящимся к "мейнстриму" исследований. После памятного заявления Буша все переменилось. Лунная архитектура стала темой научных дискуссий.

Уже планируется строить города на Луне в три этапа. Лунные модули первого поколения целиком собираются на Земле; в готовом виде их доставят на Луну. Модули второго поколения будут собирать на Луне из нескольких конструкций. Лишь жилые дома третьего поколения будут полностью, от начала до конца, изготавливать и возводить на Луне из имеющихся там материалов, например, расплавляя лунную породу и заливая расплав в специальные формы.

Жилые модули могут быть также надувными. Уже много лет подобные конструкции проектирует американский архитектор Крис Кеннеди. По его словам, надувной дом представляет собой двухэтажную конструкцию. Высота каждого этажа — 2,5 метра; общая площадь — 550 квадратных метров. В сложенном виде подобный дом уместится в любой ракете. Оболочка дома насчитывает два десятка слоев. Такие стены выдержат даже попадание микрометеоритов диаметром до двух сантиметров; те застрянут в пенистых наружных слоях оболочки.

Прочные надувные конструкции мало чем напоминают фантастические "лунные отели" прошлых лет, например, "Лунный Хилтон" британского архитектора Питера Инстона — здание высотой 300 метров, рассчитанное на 5000 мест, со школой, церковью и больницей. Или проект нидерландского архитектора Ханса-Юргена Ромбо, обещавший "легкую жизнь" на Луне: комнаты с гарантированным видом на Землю: плошадка для гольфа, где мяч будет улетать на рекордное расстояние; фирменная одежда — костюмы летучих мышей, в которых туристы будут парить, подобно известному киногерою.

Первые дома на Луне, как метко заметил американский архитектор Хаим Бенаройя, будут похожи "не на многоэтажные семизвездные отели, а на консервные банки, вкопанные в землю". Вкопанные потому; что лунные станции надо защищать от космического излучения, беспрепятственно проникающего к поверхности Луны. Уровень излучения там в 60 раз выше допустимой нормы для обычного человека и в семь раз выше нормы, положенной астронавту. Не встречают никаких препятствий и микрометеориты. На территории, равной по площади футбольному полю, такой метеорит падает в среднем раз в год. Подобный удар смертельно опасен для человека.

Защитить людей поможет реголит. Лунные моря покрыты мощным слоем этого минерала, похожего на мокрый песок. Архитекторы предлагают закрывать жилые дома штабелями мешков, наполненных реголитом; высота штабелей составит примерно три метра. Реголитовые стены компенсируют также резкие температурные перепады от ста градусов мороза ночью до 150 градусов жары днем — и это в течение одного лунного месяца, за 28 дней!

Впрочем, с реголитом свои проблемы. Тончайшая пыль проникает в любую трещину и легко накапливает электрические заряды. Астронавты, побывавшие на Луне, вспоминали, что их сапоги и костюмы были постоянно покрыты толстым слоем пыли. Население лунной станции наверняка будет жаловаться, что пыль, подобно наждачной бумаге, стачивает клапаны, шарниры, подшипники, портит электронику, протирает скафандры.

Идет строительство лунной базы. Пока на экране компьютера

Астрономам, изучающим Луну, приходится по-прежнему иметь дело с фотографиями, сделанными в 1960-е годы; их разрешающая способность составляет около 300 метров. Конечно, снимки, сделанные участниками экспедиции "Аполлон", очень детальны, но охватывают лишь отдельные участки поверхности Луны.

Нам предстоит заново создавать карту нашей соседки. Она нужна, что-бы подготовиться к новым экспедициям на нее, а также выбрать место для строительства лунной станции.

Особый интерес у ученых вызывает в последнее время Южный полюс Луны. Некоторые астрономы называют его "самым уникальным местом в Солнечной системе". Здесь расположен крупнейший кратер, обнаруженный на планетах и спутниках, — кратер Айткена диаметром 2500 километров и глубиной 12 тысяч метров. Рядом находится пик Вечного света. Он назван так потому, что его всегда освещает Солнце. Его именуют также "горой из огня и льда". Рядом с вечно освещенной вершиной лежит территория, куда никогда не попадают солнечные лучи.

Полярные области Луны интересны еще и тем, что температурные перепады здесь минимальны. В тех районах, где никогда не заходит Солнце, можно будет круглые сутки вырабатывать энергию с помощью солярных элементов. В то же время в кратерах километровой глубины царят мрак и вечная мерзлота. На их дне — например, на дне кратера Айткена — температура неизменно составляет около минус 230 градусов Цельсия. Там до сих пор может сохраняться водяной лед, попавший туда в незапамятные времена после падения комет. По данным, полученным в 1990-е годы зондами "Клементина" и "Лунар Проспектор", массив лунной пыли, устилающий эти кратеры, содержит до одного процента льда. Всего, по опенкам ученых, на Луне его можно найти до шести миллиардов тонн. На первых порах лед станет источником питьевой воды для будущих колонистов.

Все на Луне надо начинать с нуля — с самого элементарного, с воды и воздуха, которого там нет. В любом жилом лунном модуле надо создать свою атмосферу с кислородом и азотом в привычных нам пропорциях и с таким же давлением, как на Земле. В Москве, в НИИ медицинско-биологических проблем космонавтики, разработан "космический воздух" для будущих поселений на Марсе и Луне. Это — негорючая смесь из кислорода и аргона. Первые опыты прошли успешно. По словам российского ученого Бориса Павлова, с 2006 года начнутся длительные испытания, которые и позволят прояснить, можно ли использовать эту смесь в домах космических колонистов.

"Где бы мы ни строили лунную базу; она должна находиться на расстоянии не менее километра от места посадки спускаемого аппарата, — говорит менеджер НАСА Уэндел Мендел, — ведь из-за малой силы притяжения Луны здешние камни и пыль в момент старта и посадки космических кораблей превращаются в опаснейшие снаряды".

Значит, на Луне нужно не только строить космодром и жилую базу, но и прокладывать трассы, связывающие их. Опыт, накопленный нашими луноходами, показал, что передвигаться по поверхности Луны довольно неудобно. Инженеры предлагают построить подвесную канатную дорогу, чтобы доставлять тяжелые грузы из одного пункта Луны в другой. Малая сила притяжения Луны благоприятствует этому.

...Планы будущих экспедиции постепенно проясняются. Непонятно лишь одно: как США собираются финансировать лунный проект? По оценкам европейских специалистов, он обойдется примерно в 150 миллиардов евро. Сами сотрудники НАСА полагают, что проект должен быть международным.

В начале семидесятых годов многие тоже верили, что Луна скоро будет заселена. Но этого не произошло. Последнее десятилетие и вовсе прошло под знаком Марса, и лишь теперь человек возвращается на Луну: Какой знак поставить в конце этой фразы? Вопросительный? Точку? Многоточие? Что возобладает? Скепсис? Уверенность? Или сознание того, что гонку космических инвестиций пока рано начинать, даже если на этом настаивают "многие ученые", готовые внести коррективы в Федеральную космическую программу?

Михаил Вартбург