9 марта Россия и Китай подписали меморандум о сотрудничестве по созданию международной научной лунной станции.

"В рамках проекта Россия и Китай, используя свой опыт в области космической науки, создания и использования космической техники и космических технологий, будут вести тесное сотрудничество в планировании, обосновании, проектировании, разработке, реализации, эксплуатации проекта создания МНЛС, включая его презентацию мировому космическому сообществу", - говорится в сообщении Роскосмоса.

Можно почти не сомневаться, что российско-китайский проект является ответом на американо-европейский (плюс Япония, Австралия и ОАЭ) проект "Артемида", конечной целью которого также является создание лунной базы.

Иными словами, мы стоим на пороге новой лунной гонки - причем в формате, удивительно напоминающем аналогичную кампанию времен холодной войны. Однако есть и существенные различия между тогдашней и нынешней ситуацией-прежде всего, в научно-технической сфере.

Как и для чего ведущие мировые державы хотят колонизировать Луну, поняла "Страна".

Американская "Артемида" - наследница "Аполлона"

О "возвращении на Луну" в США говорили время от времени уже давно, но в 2019 году разговоры наконец обрели конкретику: теперь уже бывший президент США Дональд Трамп официально поручил НАСА организовать новый полет астронавтов на Луну, который должен стать первым посещением Луны человеком с 1972 года, когда состоялась последняя, шестая посадка на спутник Земли в рамках миссии "Аполлон-17".

• Эскиз космического корабля "Орион", на котором американцы хотят полететь на Луну*

Программа "Артемида" делится на 10 этапов: например, высадка на Луну запланирована на 2024 год-55-ю годовщину первой высадки на Луну в рамках миссии "Аполлон-11" в 1969 году. Дальнейшие планы включают создание космической станции на орбите Луны, а к 2028 году-постоянной станции на поверхности спутника Земли со сроком службы 15 лет.

Звучит амбициозно, но удастся ли завершить эту программу?

Итак, судьба ракеты-носителя, которую планируется использовать в этом проекте, непростая. Новая сверхтяжелая ракета SLS разрабатывается компанией Boeing с 2011 года.

Первый беспилотный запуск изначально был запланирован на 2017 год, затем его перенесли на 2019, 2020 и, наконец, на конец 2021 года. Именно эта дата считается "рабочей" на сегодняшний день, но есть сомнения, что полет все-таки состоится.

Так, огневые испытания ракетных двигателей в январе 2021 года пришлось прервать из-за нарушения параметров безопасности: вместо стандартных восьми минут двигатель проработал всего 67 секунд. Впоследствии были выявлены проблемы в работе клапанов, которые планировалось устранить к 26 февраля и провести новые испытания. Увы, мы не успели вовремя. Сейчас март, и новая дата еще не объявлена.

Еще одним слабым местом проекта является его политический аспект. И "Артемида", и ее предшественница, программа "Созвездие", были инициативой президентов-республиканцев Трампа и Буша. Более того"демократ" Барак Обама, сменивший Буша в Белом доме, попросту закрыл программу Constellation.

С Артемидой этого, похоже, не происходит: новый президент США Джо Байден заявил, что поддерживает реализацию программы.

Однако одной поддержки в таких вещах недостаточно: освоение космоса требует огромных инвестиций, и будет ли финансирование лунной гонки приоритетом администрации Байдена, особенно в трудные коронавирусные времена, до сих пор неясно.

Российско-китайские амбиции

По данным Роскосмоса, российско-китайская лунная научная станция будет представлять собой комплекс экспериментальных исследовательских установок на поверхности и / или на орбите Луны. Он предназначен для научных исследований, в том числе исследования и использования Луны, лунных наблюдений, исследовательских экспериментов и испытаний технологий с возможностью длительной беспилотной эксплуатации с перспективой присутствия человека на Луне.

На сегодняшний день уже подписано соглашение между Роскосмосом и КНКА о сотрудничестве в координации российской миссии с орбитальным космическим аппаратом "Луна-Ресурс-1" и китайской миссией по исследованию полярной области Луны "Чанъэ-7".

Формально российская лунная программа была объявлена еще раньше американской - в 2018 году. Он предполагал полет на орбиту Луны в 2026 году, посадку в 2030 году, создание орбитальной станции и группировки искусственных спутников навигации и связи в районе 2035 года, а также создание базы к 2040 году.

Иными словами, если планы участников лунной гонки будут реализованы в срок, то российская лунная база начнет работать тогда, когда срок эксплуатации американской уже подходит к концу. Теперь временные рамки немного сдвинулись, и не в сторону ускорения программы.

Так, глава Роскосмоса Рогозин в своем Telegram-канале 6 марта заявил, что пилотируемый облет Луны запланирован на 2028 год (вместо 2026-го), хотя высадка россиян на Луну вроде бы запланирована на тот же 2030-й.

Русский корабль "Орел", эскиз

Ключевая проблема-отсутствие у России сверхтяжелой ракеты-носителя (подробнее о "ракетных" проблемах Роскосмоса мы писали в статье "Как Россия и США разворачивают битву за космос"). Аналог американской SLS, ракета "Енисей", до сих пор существует только на бумаге. Точнее, в полном смысле этого слова его даже нет: завершить проектирование "Енисея" планируется в 2021 году, а физический запуск запланирован уже на 2028 год-напомним, что американцы к этому времени уже собираются привыкнуть к своей новой лунной базе.

Чуть раньше, в 2027 году, должен состояться первый полет российского "недосверхтяжа"Ангара А5Б", благодаря которому можно будет осуществить первые испытательные полеты в рамках лунной миссии (но не сами полеты на Луну!).

Ситуация китайских партнеров России, кстати, в этом плане схожа: китайский "супертяжеловес "Чжанчжэнь-9" планируется достроить к 2027 году.

Правда, у России есть два козыря в рукаве.

Во-первых, это беспрецедентный в мире опыт создания модулей для длительного пребывания в космосе: та же Международная космическая станция, например, построена вокруг орбитального модуля "Заря", собранного в России.

Во-вторых, это проект атомного трансорбитального буксира "Нуклон", который теоретически может снизить стоимость доставки грузов с Земли на Луну и облегчить процесс создания как орбитальных, так и надводных лунных баз.

И это очень важный момент. Для сравнения, для поддержания работы Международной космической станции на нее ежегодно должно направляться около 5-10 грузовых кораблей (не считая полетов, направленных на доставку и отправку членов экипажа обратно на Землю).

При стоимости запуска одной американской ракеты SLS в диапазоне 0,8-1,6 миллиарда долларов США понятно, что проект выйдет, мягко говоря, недешевым.

Отсюда возникает естественный вопрос: для чего, собственно, сверхдержавы идут на такие расходы? Зачем нам нужна база на Луне?

Вопрос о целесообразности создания лунной базы далеко не праздный. Ведь на это будут потрачены немалые деньги, а потому хотелось бы знать, что мы получим взамен?

Например, коммерческий космический туризм, который кажется одним из самых очевидных способов заработать на освоении Луны, вряд ли позволит окупить сколько - нибудь серьезную часть затрат на проект-даже по самым оптимистичным оценкам, это может быть лишь небольшой помощью в финансировании проекта.

Во-первых, создание лунной базы-это "вещь в себе", где ценность-это сам результат.

Проще говоря, для создания лунной базы нам придется решить множество технических и технологических задач, разработать и внедрить ряд передовых технологий (робототехника, энергетика, материаловедение и т. Д.), каждая из которых может быть использована и в других областях. А лунная программа-это всего лишь обертка, объединяющая цель для работы целых кластеров ученых, инженеров и высокотехнологичных предприятий.

Второй-очевидный вопрос политического престижа и статуса передовой научной державы. В этом смысле Вторая Лунная гонка мало чем отличается от первой, имевшей место во время холодной войны. Тогда покорение Луны также не имело существенного практического смысла, и после того, как американцы "поставили галочку" в этом вопросе, проект был быстро свернут, как в США (которые уже стали первыми и не видели смысла в дальнейших тратах), так и в СССР (для которого прибытие на финишную прямую второго из двух участников выглядело вполне логичным).

Сегодня, когда международная обстановка на Земле до боли напоминает вторую серию той же холодной войны, причем с почти теми же участниками в главных ролях, логично было бы ожидать повторения космических соревнований 60-х годов в том или ином виде, и мы это действительно видим.

Но есть ли непосредственная выгода от создания лунной базы вне общего научного и политического контекста?

"Прыжковый космодром"

Одной из возможных целей строительства лунной базы может стать создание" пересадочной станции", с которой в будущем будут отправляться экспедиции на другие планеты - например, на Марс или Венеру.

Действительно, вторая космическая скорость (то есть скорость, которую необходимо придать кораблю, чтобы покинуть окрестности небесного тела) для Луны составляет всего 2,4 километра в секунду по сравнению с 11,2 километра в секунду для Земли. По сути, это означает, что космический корабль, стартовавший с Луны на Марс, потратит в 22 раза меньше топлива на разгон до второй космической скорости, чем если бы он стартовал с Земли.

В то же время, если этот корабль использует водород в качестве топлива, а кислород в качестве окислителя, то эти компоненты, скорее всего, можно будет добывать непосредственно на Луне, где он, скорее всего, будет доступен в довольно значительных количествах в районе полюсов.

У США есть аналогичный проект: в 2017 году был предложен и принят к реализации проект по созданию так называемой Лунной орбитальной платформы-Шлюза (Lunar Orbital Platform-Gateway, он же Deep Space Gateway). Однако, как следует из названия"прыжковый космодром" по американскому проекту должен располагаться на орбите нашего спутника. Однако критики проекта отмечают, что создание такой станции на поверхности Луны было бы более целесообразным из-за относительно меньших затрат на содержание объекта. Кроме того, решение проблемы получения топлива из лунной воды немыслимо без создания наземной инфраструктуры.

Во всяком случае, эта концепция является одной из наиболее перспективных практических целей создания постоянных баз на Луне и входит в перечень основных целей как российской, так и американской лунных программ.

Добыча полезных ископаемых

В научной фантастике существование постоянных космических баз, в том числе и на Луне, объясняется главным образом необходимостью добычи некоторых ценных минералов. Однако, принимая во внимание стоимость такой добычи, эти минералы определенно должны быть достаточно ценными, и, кроме того, они должны отсутствовать на Земле - или их добыча на нашей планете должна быть еще дороже.

Пока не ясно, существуют ли такие окаменелости на Луне. Точнее, действительно есть нечто необычное: изотоп гелий-3, которого на Земле вообще нет, - это "легкий гелий", каждый атом которого состоит из 2 протонов и 1 нейтрона вместо двух протонов и двух нейтронов в обычном гелии-4.

На Земле гелий-3 можно производить только искусственно, при этом стоимость производства 1 килограмма оценивается примерно в 20 миллионов долларов. Добыча и доставка гелия-3 с Луны может быть значительно дешевле, а если учесть, что предполагаемые запасы гелия-3 на Луне составляют не менее 500 000 тонн, то идея может выглядеть весьма перспективной.

Проблема в том, что пока нам гелий-3 особо не нужен: сегодня он используется в некоторых приборах (например, счетчиках нейтронов), для производства термоядерного оружия, имеет ограниченное применение в медицине (магнитно-резонансная томография) и в будущем может быть использован в сверхмощных криогенных приборах.

Однако пока спрос на это вещество невелик и измеряется сотнями граммов в год.

Спрос на гелий-3 может значительно возрасти с развитием технологий управляемого термоядерного синтеза (то есть создания термоядерных электростанций). Действительно, гелий-3-гораздо более перспективное термоядерное топливо, чем водород и его изотопы, дейтерий и тритий. Последнее представляет собой особенно большую проблему: тритий очень дорог (около 30 миллионов долларов за килограмм), кроме того, реакции с его использованием генерируют мощное нейтронное излучение, что очень неудобно. Замена трития гелием-3, добываемым на Луне, - очень перспективное направление термоядерной энергетики.

Увы, земные ученые пока не знают, как запустить такие реакции: по самым оптимистичным оценкам, это станет возможным только через 20-30 лет. Но как только это произойдет, лунный гелий-3 станет одним из самых популярных веществ на Земле, как в середине XX века это произошло с доселе "бесполезным" ураном.

И в этот момент, конечно, нам было бы неплохо освоить технологии его производства, в том числе и на Луне.

Вообще на Луне довольно много полезных ископаемых, таких как железо, алюминий, титан и так далее. Однако все они легче и дешевле доставляются на Землю. Другое дело, что Луна еще довольно слабо изучена, и мы имеем лишь очень общее представление о том, что именно там есть и что еще там может быть.

Разведка полезных ископаемых Луны-одна из целей российской лунной программы.

Лунная наука

Луна не имеет атмосферы и магнитного поля, а потому является уникальным местом для проведения широкого спектра научных исследований - в первую очередь астрономических и физических. На Луне можно проводить исследования космической среды, нашего Солнца, других планет Солнечной системы и так далее, которые нам сегодня недоступны. Кроме того, пристальное изучение самой Луны может дать уникальную информацию об истории формирования Солнечной системы и самой Земли.

И кто знает, какие научные открытия будут лежать на другом конце исследовательской цепочки - и что они могут принести нам в будущем? Однако скептики утверждают, что большинство этих исследований можно проводить с помощью автоматических космических станций - вроде тех же орбитальных телескопов и других подобных устройств.

Как бы там ни было, первые лунные базы - что русско-китайские, что американо-европейские-в первую очередь, вероятно, будут научными лабораториями.

Луна послезавтра

В более отдаленном будущем возможны и другие практические цели колонизации Луны. Сегодня они могут показаться немного фантастическими, но сколько мы видели примеров того, как то, что казалось нереальным вчера, сегодня становится полноценной частью нашей жизни?

Например, что бы вы сказали о проекте по превращению Луны в гигантскую электростанцию? Мощные солнечные батареи, расположенные вдоль экватора Луны, по оценкам, способны производить около 1 квадриллиона (миллиона миллиардов) Ватт. Стоимость строительства такого комплекса оценивается примерно в 200 миллиардов долларов, в то время как стоимость строительства солнечных станций аналогичной мощности на Земле оценивается примерно в 9 триллионов долларов, а наземных атомных электростанций-примерно в 6 миллиардов долларов.

Полученную таким образом энергию можно передавать на Землю с помощью направленных электромагнитных лучей - скажем, мощных радиоволн или лазеров.

Однако для этого сначала нужно построить на Луне мощные заводы по производству солнечных панелей в основном из местных материалов (чтобы сэкономить на их доставке с Земли). А это требует гораздо большей степени развития спутников, чем та, о которой мы говорим сегодня.

Если мы привыкнем к Луне, чтобы строить там заводы (и города с людьми, которые будут их обслуживать), то возможности действительно широки. Например, на Луне целесообразно будет наладить производство искусственного сатураталайты, которые затем будут выведены на орбиту Земли-из-за низкой гравитации Луны и высокой гравитации Земли запуск такого спутника обойдется в сотни раз дешевле, чем вывод его на орбиту с поверхности Земли. Подводя итог, можно сказать, что освоение Луны и создание там постоянной обитаемой базы-задача не только амбициозная, но и перспективная, которая может, повторяя знаменитые слова Нила Армстронга, стать гигантским скачком для всего человечества. И если не очень благоприятная международная обстановка на Земле мотивирует сверхдержавы решать эту задачу на деле, а не на словах, то такое положение дел можно только приветствовать