Подопытный спутник. NASA протестирует на Луне технологии для колонизации Марса

  • Юлия Чайка

NASA продолжает продвигать Луну, как испытательный полигон для современных технологий, которые нужны нам, чтобы продвигаться дальше.

"Если бы Бог хотел, чтобы человек стал космическим видом, он дал бы ему Луну."

Знаменитый немецкий инженер ракетных двигателей Крафт Эрике произнес эти слова в 1984 году, желая подчеркнуть тот факт, что мы можем использовать Луну в качестве трамплина для распространения человеческой цивилизации по остальной  части Солнечной системы, пишет Mit Technology Review.

С момента последней миссии "Аполлона" на Луну прошло более десяти лет. Эрике наблюдал за тем, как NASA и остальная космическая программа США отступают от надежд исследовать более отдаленные миры, такие как Марс, и вместо этого сосредотачиваются на орбите Земли.

Тем не менее, на данный момент Америка опять добивается возвращения на Луну с миссией "Артемида",  амбициозная цель которой  - отправить астронавтов к 2024 году. Но для Белого дома и NASA эта миссия нечто большее, чем просто возвращение людей на поверхность Луны, поскольку она  также является идеальной базой для разработки последующей программы полета на Марс.

Для обоих направлений цель состоит не просто в том, чтобы прилететь на Луну и вернуться обратно на Землю, а в том, чтобы создать необходимые условия для постоянного местожительства, чтобы люди могли там работать и развиваться.

"Мы возвращаемся на Луну за научными открытиями, экономическими выгодами и вдохновением для нового поколения исследований. По мере того, как мы создаем устойчивые условия для местожительства на Луне, мы также стремимся к первым шагам человека на Красной планете", - заявил 21 сентября директор NASA Джим Брайденстайн.

Однако пока не совсем ясно, как это все должно работать. Наиболее важные проекты, которые, как предполагается, должны запустить "Artemis" - ракету следующего поколения Space Launch System и капсулу экипажа Orion, еще не завершены.

Большинство экспертов согласны с тем, что программе недостаточно финансирования. Более того, NASA еще даже не выбрала лунный посадочный модуль. Но даже если мы доберемся до Луны в 2024 году, где гарантии того, что дальше произойдет колонизация Марса?

"Самая большая проблема, с которой мы сейчас сталкиваемся, заключается в том, что мы не знаем, как жить и продуктивно работать за пределами Земли" , -  говорит Клайв Нил, инженер из Университета Нотр-Дам и эксперт по исследованию Луны.

Технологии, необходимые для длительных работ в космосе, еще никогда должным образом не тестировались. Ведь обязательно нужно учитывать суровые марсианские условия, с более низким уровнем  температуры и гравитации, с более высоким уровнем радиации, а также недостатком воды и кислорода.

"На заднем дворе у нас есть собственная лаборатория, где мы сможем испытать эти условия", - отмечает Нил.

Он и его коллеги недавно создали новый отчет, выпущенный правозащитной группой Exlore Mars, продвигающей устойчивое исследование космоса. В отчете указаны десятки видов деятельности и технологий, необходимых для исследования Марса, которые могут быть разработаны и протестированы с помощью миссии "Артемида" и текущих исследований Луны.

Почти сразу после запуска "Артемиды 3", на Луне можно будет протестировать некоторые важные для Марса вещи. Система жизнеобеспечения находится в верхней части этого списка, поскольку люди никогда раньше не создавали долговременные жилища на другой планете.

 И хотя исследователи будут применять многое из того, что они узнали из длительных миссий на Международной космической станции, им все равно нужно убедиться, что лунная база и база на Марсе cмогут обеспечить такие основные потребности, как еда, вода и пристанище.

"Я думаю, что ключевым моментом будет погружение большего количества людей в лунную среду", - говорит Джо Кэссади, исполнительный директор по космическим операциям Aerojet Rocketdyne и один из ведущих редакторов отчета Explore Mars.

Важным моментом является сбор опыта и данных от множества разных астронавтов в ходе миссий, которые будут длиться месяцами. Этот опыт поможет инженерам построить среду обитания, скафандры и наземные транспортные системы, подходящие для людей.

Но чтобы эти среды обитания могли прослужить долго, нужно построить что-то достаточно устойчивое. Пусковые окна для миссий на Марс (когда планета находится ближе всего к Земле) появляются только каждые 26 месяцев, поэтому для любой миссии на Красную планету в оба конца потребуется некоторое время ожидания.

Если путешествие займет, скажем, 273 дня тогда на Марсе придется провести как минимум три-четыре месяца, прежде чем станет возможным отправиться обратно домой. И тут есть два варианта: либо взять с собой достаточно продовольствия, чтобы хватило на все эти месяцы, либо искать внеземные ресурсы. И первый вариант вряд ли сработает.

"Важно использовать только местные ресурсы. Попытка взять с собой все, что может помочь обезопасить астронавтов на Марсе, попросту не сработает", - подчеркивает Нил.

Жизненно важным ресурсом будет водяной лед. Он мог бы снабжать водой и кислородом системы жизнеобеспечения, а также расщепляться на водород и кислород для использования в качестве ракетного топлива. Также его можно использовать в качестве защиты от космической радиации и микрометеоритной бомбардировки.

На Марсе много льда. По мнению ученых на Луне тоже, что делает ее идеальной средой для тестирования технологий, которые нужны, чтобы исследовать эти запасы, добывать их, очищать и превращать во что-то, что может помочь сохранять жизнеобеспечение будущего поселения.

"Луна - более экстремальная среда обитания. А это означает, что если на ней что-то сработает, значит, сработает и на Марсе», - говорит Нил.

Наличие водяного льда также несколько усиливает аргумент в пользу запуска двигательной установки космического корабля на основе водорода, а не метана. В отчете говорится, что водород можно получить локально в обоих мирах, в то время, как метан производится из местных ресурсов только на Марсе, где атмосфера, насыщенная углекислым газом, обеспечивает готовый источник углерода. В результате чего, любое производство метана на Луне потребует импорта источника углерода.

В отчете также рекомендуется использовать системы питания, которые не полностью зависят от солнца. На Марсе, с его большим расстоянием и пыльной атмосферой, солнечным батареям будет сложнее превращать солнечный свет в энергию.

Ядерная энергетика кажется наиболее очевидным подходом. Для обеспечения функционирования пристанища на Луне, не потребуется слишком много энергии, вместо этого она будет нужна для выполнения горных работ, необходимых для сбора и обработки водяного льда. Эксперты горнодобывающей промышленности сказали Нилу, что они, вероятно, будут искать системы, которые смогут обеспечивать мощность в мегаваттном диапазоне.

"Это был тревожный звонок, поскольку люди в планетарном мире не имеют таких связей с горнодобывающей промышленностью", - говорит Нил.

Солнечная энергия в этом случае будет скорее резервным источником энергии, чем основным.

Луна также является лучшим местом для имитации миссии на Марс, особенно когда речь идет о Gateway, планируемой космической станции, разработанной для лунной орбиты.

По сути, она будет служить плацдармом для любых миссий NASA на поверхность Луны (как с экипажем, так и с роботами), а также для дальнейших полетов на Марс. Первые три элемента Gateway (силовой, двигательный и жилой модуль) планируют запустить в 2023 году.

В своем отчете Кэссади и его коллеги предположили, что один из подходов может заключаться в том, чтобы экипаж оставался на лунной космической станции Gateway в течение 60-90 дней, провел имитацию миссии на Марс на поверхности Луны в течение 30 с лишним дней, а затем, перед тем, как вернуться домой, завершил еще одно пребывание на Gateway в течение 90 дней.

Это будет сжатая версия миссии на Марс. Она будет имитировать изменяющиеся условия микрогравитации, с которыми можно столкнуться в таком путешествии, и даст астронавтам представление о том, какой может быть марсианская миссия. В новом проекте NASA "Артемида" говорится, что операционная система Gateway-to-Surface аналогична тому, как может работать полет на Марс, с возможностью экипажа оставаться на орбите и развертываться на поверхности.

 Кроме того, поселение на Марсе будет трудновыполнимой задачей, если ученые не разработают автономные системы, которые не будут нуждаться в тщательном контроле. Наземные команды обслуживания способны управлять объектами на Луне практически в реальном времени, но задержка связи с Земли на Марс может достигать 22,4 минут.

"Если вдруг на Марсе произойдет катастрофа, подобная той, что произошла с "Аполлоном-13", там не будет команды инженеров, которая смогла бы диагностировать и решить проблему в реальном времени", - подчеркивает Кейси Драйер, эксперт по космической политике из Планетарного общества.

Луна - единственная хорошая среда, в которой можно по-настоящему протестировать и усовершенствовать автоматизированные системы, способные надежно работать без человеческого контроля.

Существуют опасения насчет того, что космическая программа США может столкнуться с резким изменением приоритетов после ноябрьских выборов, как это случалось в прошлые годы. Но пока Демократическая партия, похоже, все еще выступает за миссию.

Формулировка в программе партии 2020 года гласит: "Мы поддерживаем работу NASA по возвращению американцев на Луну и достижению Марса, совершая этим самым следующий шаг в исследовании нашей Солнечной системы».

Дрейер отмечает, что разработка Space Launch System и Orion почти завершена. Кроме того, Gateway пользуется большой международной поддержкой: Европа, Япония, Канада и, возможно, Россия, готовы сыграть свою роль в ее развитии.

В новом плане "Артемиды" лучше, чем когда-либо, объясняется, как  к 2024 году NASA намеревается вернуть людей на Луну, но при этом очень мало говорится о том, как она будет соответствовать технологическим критериям для устойчивой лунной базы, которая поможет добраться до Марса.

Даже в то время, когда слова Эрике ближе, чем когда-либо, к воплощению в жизнь, нам потребуется еще много решимости, чтобы совершить прыжок с Луны на Красную планету.