Сибирский Государственный Университет Путей Сообщения
Кафедра химии
Перспективы освоения космоса и Луны
Выполнила: студентка группы СКС-112
Лебедянцева Ольга Игоревна
Проверила:
Простякова Т.М.
Новосибирск 2009
Содержание
Введение
1 Выгоды от освоения космоса
2 Опасности выходов в открытый космос
3 План освоения луны
4 Долговременная лунная база или перспектива 2050 года
Заключение
Список используемой литературы
Введение
Вслед за нынешней информационной волной нас ожидает индустриальная волна освоения и использование космического пространства. Осмысление этого обстоятельства, как и многих других свойств феномена космонавтики, часто приводит к возрождению и переосмыслению некоторых старых и почти забытых догадок и гипотез. Как-то на научных чтениях имени Циолковского в Калуге вспомнили о немецком экономисте и географе конца ХVIII – первой половины XIX века Иоганне Генрихе фон Тюнене, который выдвинул так называемую «волновую теорию» в экономической географии. Согласно Тюнену хозяйственное освоение всякой территории идет от города-центра к периферии. Сначала проводится нечто вроде разведки, выявляются возможности и ресурсы территории, потом туда передвигается промышленность, а город остается управляющим и координирующим центром. Нечто похожее совершается и в космосе, а центром выступает вся планета Земля, которая надолго останется средоточием управления, научной мысли, передовой техники и технологии для обживания космической «периферии», сняв с себя излишнее бремя индустрии, превратившись в экологически комфортное жилище человека.
Все это так. Но мы забыли сказать еще об одной космической отрасли, о которой, откровенно говоря, хотелось бы не упоминать вообще и особенно в этой главе, посвященной грандиозному, поистине космическому созиданию, – о военной промышленности, о милитаризации космического пространства. В 30-е годы жители нескольких городов США однажды в панике бросились из своих домов в пригороды и сельскую местность, забив шоссейные и железные дороги. Они приняли всерьез радиопостановку режиссера Орсона Уэллеса по роману Герберта Уэллса «Война миров» – о нашествии на Землю спрутообразных марсиан. Теперь все знают, что на Марсе нет не только воинственных разумных существ, но, по-видимому, даже простейших бактерий. Угроза из космоса исходит от самих землян.
В те же годы, на склоне жизни, писал свои небольшие философские эссе (сохранившиеся в рукописи) Циолковский, которого по праву можно назвать первым гуманистом космоса. По его глубокому убеждению успешное и плодотворное освоение Вселенной невозможно без солидарности и взаимопомощи людей – и выходящих в космос, и остающихся на Земле.
Исследованный к настоящему времени космос оказался безжизненным. Но он уже открывает человеку множество своих богатств – энергетических, вещественных, пространственных. Он труден для освоения, но и многообещающ. Цивилизация второго типа, о которой мы упоминали, то есть вполне развитая космическая цивилизация, каковой призвано быть человечество XXI века, несовместима с его собственными внутренними антагонизмами. Разобщенных социальных сил не хватит для овладения силами Вселенной. Мы хотели бы верить, что раскрытие грандиозности задач и возможностей, открываемых перед человечеством космической наукой и техникой, космонавтикой, будет способствовать социальному единению жителей планеты Земля на принципах гуманизма, разума, справедливости, то есть тех качеств, которые единственно достойны Homo sapiens, превращающегося в Homo cosmicus.
1
Выгоды от освоения космоса
· Экономическая
Экономическая выгода от эксплуатации космического пространства, так же как и любая другая, находится сегодня в зачаточном состоянии. В невесомости проводятся научные опыты, без всякого сомнения, дающие большую отдачу, но реально единственным серьезным с точки зрения бизнеса проектом являются коммерческие запуски спутников связи, единственное, что сейчас не только окупается, но и приносит прибыль. И это невзирая на скудеющие мировые запасы полезных ископаемых, нехватку экологически чистых источников энергии и прочего, что с легкостью могло бы дать освоенное космическое пространство. Поэтому в будущем, так или иначе, альтернативы освоению Солнечной системы нет. Скорее всего, это приведет к тому, что наиболее выгодным бизнесом на планете станут перевозки с орбиты на орбиту. И тот, кто будет контролировать этот грузопоток, будет контролировать и экономику всей планеты, так как она постепенно неизбежно, по мере истощения земных ресурсов, полностью попадет в зависимость от поступающего из космоса сырья, энергии и материалов, получение которых возможно только при наличии вакуума и невесомости. Естественно, что именно эта страна станет экономическим и военным лидером, и не только из-за тех денег, которые она будет получать за доставку на орбиту, но и потому, что ей постройка сооружений в космосе и доставка в оба конца будет обходиться намного дешевле, чем клиентам-конкурентам. А значит, и большая часть промышленности, находящейся на орбите, будет принадлежать ей. Учитывая, что только наша страна имеет опыт строительства на орбите, все строительные подряды от других стран тоже будут нашими. Поэтому Россия, если ей удастся закрепить современное состояние рынка орбитальных перевозок, будет иметь уникальный шанс навсегда опередить своих конкурентов, практически застолбив околоземное пространство и монополизировав грузоперевозки.
· Политическая
В мире всегда понимали, что первенство в космической отрасли очень много значит при построении положительного международного имиджа страны как мирового лидера. И это сегодня аксиома, не требующая обоснования.
· Военная
Как сказал маршал Жуков, <горе той стране, которая не сможет защитить свое небо>. сегодня к этому высказыванию можно смело добавить: <и околоземное пространство>. Современное использование космоса в военных целях широко известно – это и группировки спутников военного назначения, без части которых было бы невозможно высокоточное оружие, и системы раннего оповещения о ракетном нападении, и получение информации в режиме реального времени о происходящем на интересующих военных территориях, и многое другое. Широко известны и американский проект <СОИ>, идущее сейчас строительство глобальной ПРО, существенная часть которой должна находиться в космосе, эксперименты по созданию боевых лазеров космического базирования, космических бомбардировщиков и многое другое. Конечно, сейчас добиваются принятия международных соглашений о недопущении милитаризации космоса. Но посмотрите на историю международных отношений – когда и какие соглашения мешали государствам принимать меры по повышению собственной безопасности и увеличению военной мощи? Одним из ярчайших примеров последнего времени является договор о нераспространении ОМУ. На словах все за него, но как доходит до дела – каждый преследует свои, и только свои геополитические интересы. Так же с нераспространением ракетных технологий и другое, что ни возьми. А выход Америки из договора по ПРО 1972 года и из соглашений по химическому и бактериологическому оружию – так это вообще классика поведения сильного на международной арене. Американцы постоянно стараются не дать миру укрепиться в прекрасном заблуждении о возможности международной безопасности. Так что не нужно быть семи пядей во лбу, чтобы понимать: с космосом произойдет то же самое. Будут там и орудийные платформы, и орбитальные бомбардировщики, и системы глобальной ПРО. А Луну как стратегический объект вообще невозможно переоценить. Поэтому тот, кто сумеет наиболее широко использовать этот спутник для своих военно-экономических целей, получит огромные преимущества перед другими странами. Именно этим объясняются заявленные Америкой, Китаем и ЕС планы освоения в первую очередь Луны. Она, без сомнения, станет зоной пересечения разнообразных интересов ведущих мировых держав. Военные прекрасно понимают всю стратегическую выгоду нахождения оружия в космосе, поэтому, видимо, нас еще ждет космическая гонка вооружений, неизбежная, к сожалению, как смена времен года.
· Научная
Научную значимость возможности проведения исследований в космическом пространстве трудно переоценить. Насколько это важно, дает понять пример <Хаббла>, когда после ввода его в эксплуатацию удалось сделать огромное количество открытий в астрономии, невозможных без наличия в распоряжении науки такого инструмента на орбите. Кроме всего прочего, там сколько угодно вакуума, сверхнизких температур и невесомости, то есть условий, достижение которых на Земле стоит немалых денег. Можно проводить рискованные эксперименты без опасности для населения и экологии, строить ускорители частиц любого размера и без тех ограничений, которые налагают земные условия, и так далее и тому подобное, перечислять можно без конца.
· Романтическая
А ведь есть еще и романтическая составляющая, о которой серьезные государственные мужи всегда стыдливо умалчивают. Но проблема в том, вполне возможно, что именно эта причина и является основным двигателем освоения космоса, как, впрочем, и для любого другого революционного деяния. Что, как не романтика двигала Колумбом, пионерами воздухоплавания, первопроходцами, что, как не жажда неизведанного? Но сейчас наступил как раз тот момент, когда можно получить сочетание экономической выгоды и романтики, этот довольно-таки взрывоопасный букет, на протяжении тысячелетий неудержимо привлекающий человека.
Сегодня любое серьезное экономическое освоение околоземного пространства, не говоря о дальнем внеземелье, абсолютно невыгодно. Например строительство на орбите завода для выпуска веществ, получить которые можно только в вакууме или невесомости, при всей их востребованности будет стоить столько, что такое строительство даже объединенным силам всей планеты будет не по силам. И здесь наш опыт международной кооперации очень ценен, так как практически любые проекты освоения космического пространства настолько масштабны, что одной стране не потянуть. Ведь даже строительство МКС на данный момент было бы невозможно в одиночку. И причина здесь только одна – отсутствие достаточно надежных, экологически чистых и дешевых средств доставки на орбиту. Если бы не она, то при наличии современных технологий там уже давно были бы и города, и заводы, и научные центры, все то, на появление чего надеялся еще К.Э. Циолковский.
2 Опасности выходов в открытый космос
Помочь космонавту, вышедшему в открытый космос, очень трудно. Выходы в открытый космос опасны по множеству различных причин. Первая — возможность столкновения с космическим мусором. Орбитальная скорость на высоте 300 км над Землёй (типичная высота полёта пилотируемых космических кораблей) — около 7,7 км/с. Это в 10 раз превышает скорость полёта пули, так что кинетическая энергия маленькой частицы краски или песчинки эквивалентна той же самой энергии пули, обладающей в 100 раз большей массой. С каждым космическим полётом появляется всё больше и больше орбитального мусора, из-за чего эта проблема продолжает оставаться наиболее опасной.
Другая причина опасностей выходов в космос — то, что окружающая обстановка в космическом пространстве является чрезвычайно сложной для предполётного моделирования. Выходы в космос часто планируются на поздней стадии разработки полётного плана, при обнаружении каких-либо насущных проблем или неисправностей, иногда даже в процессе самого выполнения полёта. Потенциальная опасность выходов в открытый космос неизбежно ведёт к эмоциональному давлению на космонавтов.
Потенциальную опасность несёт возможность потери или недопустимого удаления от космического корабля, грозящая гибелью из-за израсходования запаса дыхательной смеси. Опасны также возможные повреждения или проколы скафандров, разгерметизация которых грозит аноксией и быстрой смертью, если космонавты не успеют вовремя вернуться в корабль. Инцидент с повреждением скафандра произошёл только один раз, когда во время полёта «Атлантиса» STS-37, маленький прут проколол перчатку одного из астронавтов. По счастливой случайности разгерметизации не произошло, поскольку прут застрял и блокировал собою образовавшееся отверстие. Прокол даже не был замечен, до тех пор пока астронавты не вернулись в корабль и не начали проверку скафандров.[1]
Показательно, что самый первый достаточно опасный инцидент, случился уже во время первого выхода космонавта в открытый космос. Выполнив программу первого выхода, Алексей Архипович Леонов испытал трудности с возвращением на корабль, поскольку раздувшийся скафандр не проходил через воздушный шлюз «Восхода». Только стравливание давления воздуха в скафандре позволило тогда благополучно завершить полёт.
Ещё один потенциально опасный случай произошёл во время второго выхода в открытый космос астронавтов космического корабля «Дискавери» (полёт STS-121). От скафандра Пирса Селлерса открепилась специальная лебёдка, которая помогает вернуться на станцию и не даёт астронавту улететь в открытый космос. Вовремя заметив проблему, Селлерс с напарником смогли прикрепить устройство обратно, и выход был завершён благополучно.[2]
Несмотря на то что в настоящее время не было каких-либо несчастных случаев, связанных с выходами в открытый космос, разработчики космической техники стараются снизить необходимость внекорабельной деятельности. Устранению подобной необходимости, например, при выполнении сборочных работ в космосе, может помочь разработка специальных телеуправляемых роботов.
3 План освоения луны
Глава Роскосмоса Анатолий Перминов рассказал о долгосрочной программе развития российской космонавтики на период до 2040 года. "По нашим оценкам, готовность пилотируемого полета к Луне будет в 2025 году, а создание на поверхности Луны постоянно действующей станции – 2028-2032 годы", – сказал Перминов.
По словам главы Роскосмоса, пилотируемый полет на Марс возможен после 2035 года. Перминов сообщил, что долгосрочная программа космической деятельности предусматривает реализацию в три этапа: в краткосрочной перспективе – до 2015 года, среднесрочной – 2016-2025 годы, долгосрочной – 2026-2040 годы. В период до 2015 года основные усилия преполагается сосредоточить на освоении околоземного пространства, в том числе на завершении строительства российского сегмента Международной космической станции.
Перминов рассказал также, что к 2015 году планируется создать новую пилотируемую транспортную космическую систему. По его словам, Россия планирует продлить срок эксплуатации Международной космической станции после 2015 года. "У нас есть предложение о продлении ресурса станции до 2020 года", – сказал он. По его словам, после 2020 года предполагается создать на околоземной орбите новую станцию на базе космической платформы нового поколения.
Пилотируемая платформа нового типа, которую планируется создать в период с 2016 по 2025 годы, позволит проводить сборку космических кораблей на околоземной орбите. По словам Перминова, собранные корабли будут использоваться для полетов на Луну и Марс. Кроме того, данная платформа, утверждает глава Роскосмоса, будет решать ряд других задач, таких как покрытие телевизионными и сигналами телефонной связи северных областей России и Арктики.
"Будет ли этот проект российским или международным, сказать сейчас я не могу. У нас пока он рассматривается как российский", – сказал Перминов. При этом он подчеркнул, что новый проект не будет напоминать Международную космическую станцию. "Это никакая не МКС, мы не планируем повторять то, что прошли", – подчеркнул он. Перминов добавил, что в проекте разработки перспективного космического корабля, который разрабатывается в России, может принять участие Европейское космическое агентство, а также агентства других стран. "Это проект нашей разработки, и, в любом случае, мы его будем реализовывать, самостоятельно или с другими странами", – подчеркнул Перминов.
Планы по освоению Луны есть не только у России. Высадить на поверхность земного спутника своих граждан к 2020 году намерены Соединенные Штаты Америки. Согласно принятой ими программе «Созвездие» (Constellation), это эпохальное событие должно произойти не позже 2020 года.
Китай, который в последние годы стремительно укрепляет свои позиции в космосе, также планирует оставить на Луне свой след к этому сроку. В начале марта китайский лунный зонд «Чанъэ-1» (Chang’e-1) успешно завершил свою миссию, врезавшись в поверхность спутника. В 2010 году Поднебесная планирует запустить к Луне зонд „Чанъэ-2“, а в 2012 на спутнике появится китайский луноход. В 2020 году полюбоваться видом на Землю с Луны должны тайконавты. Эти амбициозные планы были обнародованы Китаем еще до мирового финансового кризиса, и совсем недавно представитель Китайского космического агентства объявил, что экономическая рецессия не скажется на финансировании космических разработок.
Бюджет российской ракетно-космической отрасли в 2009 году также останется на докризисном уровне. Об этом 18 марта сообщил премьер-министр РФ Владимир Путин. На реализацию трех федеральных космических программ, как и планировалось, будет выделено 82 миллиарда рублей. Часть этих денег пойдет на уплату процентов по кредитам нескольких предприятий космической отрасли.
Восемь миллиардов рублей будет выделено Государственному космическому научно-производственному центру имени Хруничева. Несмотря на внушительную сумму, предоставленных средств предприятию может не хватить. Его директор Владимир Нестеров обратился к Путину с просьбой до 2011 года дополнительно выделить еще 11 миллиардов. Без этих денег центр не сможет в срок закончить работу над ракетой-носителем „Ангара“. Ее разработка ведется с середины 90-х годов прошлого века.
Неизвестно, как эти небольшие финансовые затруднения отразятся на оптимистичных планах российских космических чиновников. Например, в 2006 году тогдашний глава РКК „Энергия“ Николай Севастьянов объявил, что Россия создаст на Луне свою базу раньше, чем США. Позже Севастьянов ушел со своего поста, но о переносе сроков создания лунной базы не сообщалось. Ну что ж, ждать осталось недолго.
Руководство NASA обнародовало свою новую стратегию освоения космоса. Центральное место в планах агентства занимает предстоящая высадка на Луне, а также строительство долговременной лунной базы, после чего начнется активная подготовка к марсианской миссии. Америка готова взять с собой японцев, европейцев и россиян, а вот китайцам, похоже, придется добираться до Луны своим ходом.
О намерении американцев высадиться на Луне президент США заявил еще в 2004 г., через год после гибели шаттла Columbia. Тогда же Джордж Буш назвал приблизительную дату этого события – 2020 г. Интересно отметить, что на осуществление программы Apollo в 1960-х годах у NASA ушло ровно вдвое меньше времени – всего 8 лет против нынешних 16.
Впрочем, на этот раз агентство ставит перед собой грандиозные цели. Предполагается не просто высадка, но строительство на Луне постоянно обитаемой международной базы, которая должна стать главным форпостом человечества в космосе. По мнению представителей NASA, достижение этой цели будет означать наступление новой эры в истории космоплавания, и в этом с ними трудно не согласиться.
Корабли серии Apollo, совершавшие свои полеты в 1960-х гг., приземлялись в экваториальных районах Луны. Однако, для строительства постоянного поселения гораздо лучше подходят полюса спутника. Скорее всего, база будет сооружена на южном полюсе Луны, поскольку этот район три четверти суток освещается солнцем. Это позволит более эффективно использовать солнечные батареи, а также упростит строительство базы и освоение региона. Кроме того, на южном полюсе располагаются вероятные залежи полезных ископаемых – в перспективе ученые планируют заняться их разработкой.
Чтобы добраться до Луны, NASA используют два основных корабля – исследовательский Orion и состыкованный с ним многоцелевой посадочный модуль. После приземления он сможет выполнять функции жилого модуля, первого здания будущей базы. «Вы можете загрузить в транспортный отсек все, что необходимо. Затем вы доставляете груз и экипаж туда, куда вам нужно. Аппарат способен летать полностью автоматически, причем, разгрузка и установка оборудования может осуществляться роботами, без всякого участия человека. Мы разрабатываем именно такие системы», — заявил Скотт Горовиц, один из высокопоставленных руководителей NASA.
Представители NASA подчеркивают тот факт, что принятая программа освоения открыта для всех заинтересованных стран, коль скоро они будут готовы вложить в нее свои материальные и интеллектуальные ресурсы. При этом американцы выразили полную готовность сотрудничать с космическими агентствами, имеющими своих представителей на МКС – это Россия, Япония и Европа.
А вот в отношении китайцев NASA высказывается очень неопределенно, давая понять, что в настоящий момент Америка не готова взять их на борт своих челноков. Как бы то ни было, на Луне будет построена именно международная база, призванная стать форпостом всего человечества, а не отдельно взятой страны.
Между тем Россия и Китай уже сообщали о намерении совместно взяться за подготовку пилотируемой марсианской миссии. Правда, пока это только планы.
4 Долговременная лунная база или перспектива 2050 года
В качестве объекта, обладающего уникальными природными условиями, Луна может рассматриваться как база для решения многих задач во благо земной цивилизации. Эти задачи группируются в следующие направления.
Первое и, пожалуй, самое важное на сегодня направление – освоение лунных ресурсов для создания внеземного промышленного производства, которое позволит решить проблемы экологического, энергетического и ресурсного кризисов, угрожающих Человечеству в ближайшем будущем. К нему относятся в том числе задачи по получению на Луне топливных компонентов и расходных материалов для системы транспортных средств в околоземном пространстве. Второе направление: Луна – платформа для уникальных научных исследований и наблюдений. Третье направление: Луна – экспериментальная база для отработки космических технических средств, включая средства околоземного промышленного производства. Четвертое направление: Луна – ключевой транспортный узел дальних межпланетных космических рейсов.
Основные принципы освоения Луны Освоение Луны, с целью использования ее ресурсов для развития человечества, строится на следующих принципах:
– на Луне создается биосфера, которая основана на воде, углеводородах и продуктах их взаимодействия;
– основой развития биосферы на Луне являются солнечная энергетика, использующая уникальные лунные условия: высокую плотность солнечного излучения 1380 Вт/м2 при высоком значении постоянства в дневное время и исключительно низкую температуру окружающей среды в солнечной тени 100°К;
– освоение Луны реализуется поэтапно; каждый из этапов должен учитывать достигнутый за предшествующий период уровень решения проблем и опыт проведения работ, предусматривать преемственность техники, возможность ее совершенствования и дальнейшего логического развития;
– Луна считается центральным звеном лунно-земной космической инфраструктуры; ее ресурсы рассматриваются как основной источник материального обеспечения всего космического хозяйства. В качестве опорных точек инфраструктуры намечены лунная база, окололунная и околоземная базовые станции, имеющие широко развитое производство на лунном сырье и одновременно выполняющие роль транзитных транспортных узлов.
Для функционирования этой инфраструктуры должна быть создана соответствующая транспортная система. Сроки создания и ввода в эксплуатацию всех элементов инфраструктуры должны быть взаимно привязаны и в основном определяться уровнем освоения Луны и развертывания на ней космического хозяйства. Этапы развертывания базы Развертывание базы на 1 этапе (2000-2015 гг.) может производиться по следующему сценарию:
– 2000-2005 гг.: исследование Луны беспилотными космическими аппаратами с целью выбора местоположения постоянной лунной базы для обеспечения производства на Луне;
– 2004-2005 гг.: доставка и комплектация на окололунной орбите пилотируемой станции "МИР-Луна" для обеспечения орбитально-десантного исследования (с участием человека) места для постоянной лунной базы;
– 2005-2006 гг.; орбитально-десантное исследование места для постоянной лунной базы;
– 2007-2009 гг.: создание постоянной Лунной базы с экипажем до 10 человек;
– 2009-2012 гг.: создание первой очереди завода на Луне по производству кислорода в объеме 50 тонн в год (в жидком виде), к концу срока – корректировка сценария дальнейшего освоения Луны;2012-2015 гг.
создание астрофизической лаборатории на Луне, объем производства кислорода в зависимости от корректировки может возрасти до 100-2500 тонн в год.
Таким образом, на первом этапе освоения Луны достигается самообеспечение кислородом постоянной лунной базы и транспортных операций: околоземная орбита-Луна-околоземная орбита. На втором этапе освоения Луны (2015-2030 гг.) должно быть достигнуто самообеспечение и по водороду (50 тонн в год) или метану. В период 2025-2030 гг. планируется ввод в эксплуатацию производства гелия-3 с объемом 100 кг в год. Оценки показывают, что производительность оборудования по переработке лунного грунта для получения Н, и Не должна возрасти в 100-1000 раз. Альтернативой получения водорода могут служить выбросы летучих газов из псевдовулканов, что необходимо учитывать при выборе места для Лунной Базы. На третьем этапе освоения Луны (2030-2050 гг.), предполагается освоить на Луне производство конструкционных и электротехнических материалов на основе местной добычи железа, титана, алюминия, кремния. Основным назначением третьего этапа является развитие производства лунной базы, способного обеспечить создание первых опытных лунных электростанций, использующих энергию Солнца, для снабжения Земли. При этом постоянная лунная база превращается в лунное поселение с численностью до 200 человек. В данной работе рассматривается концепция лунной производственной базы третьего этапа.
Выбор места базы
Выбор места лунной базы определяется несколькими основными факторами. Прежде всего, район базирования должен удовлетворять требованиям максимального содержания интересующих нас сырьевых ресурсов и наименьших затрат, включая обустройство. Координаты этого района должны обеспечивать минимум затрат на транспортные космические операции с учетом требований максимальной безопасности персонала базы, когда ее инфраструктура еще недостаточно развита и степень самообеспечения низка. Кроме того, в районе базирования рельеф должен быть удобен для размещения комплексов базы и иметь профиль, безопасный с точки зрения подлета и посадки лунных транспортных кораблей. Этим требованиям отвечают расположенные в приэкваториальной зоне видимой стороны Луны морские районы, и, в частности, западная область Океана Бурь, где предполагаются большие запасы лунной породы ильменита, наиболее богатой кислородом. Размещение базы на видимой стороне Луны дает возможность постоянной прямой радио- и оптической связи с Землей. Приэкваториальная зона позволяет обеспечить транспортные операции между лунной базой и окололунной орбитальной станцией с возможностью стартов на каждом витке орбитальной станции вокруг Луны и с минимальными топливно-энергетическими затратами.
Типовой лунный рельеф в морском районе (Район кратера Гримальди в Океане Бурь) Как известно, среди различных элементов лунного рельефа доминирующее значение имеют кратеры. Другие элементы, такие как камни и склоны, существенны лишь при рассмотрении рельефа на площадках с линейным размером до сотни метров, и поэтому для выбора места комплексных структур лунной базы, располагаемых друг от друга на расстоянии порядка пяти километров, не имеют значения. В качестве типовой формы кратеров приняты чашеобразные, форма которых аппроксимируется сферическим сегментом. Таких кратеров на Луне около 95% от общего числа. Это дает практически достоверную возможность выбора кратеров с требуемыми размерами и взаимным расположением в случае размещения в них структурных комплексов производственной лунной базы. Очевидно, что это представление накладывает также свой отпечаток на разработку транспортных налунных средств, обеспечивающих перевозки между структурными комплексами базы, и дает аргументы в пользу применения эстакадной или канатной дорог. Помимо кратеров в числе элементов лунного рельефа, представляющих интерес при выборе места для размещения базы, следует отметить естественные полости в виде "лавовых трубок". Это высохшие каналы подповерхностных лавовых рек. Протяженность этих трубок измеряется от десятков до сотен метров, а толщина покрывающего слоя составляет предположительно более 10 м. Следовательно, внутренние пространства этих лавовых трубок представляют собой среду, которая естественным образом защищена от опасностей проникающей радиации и метеоритных ударов. Более того, внутри трубок преобладает постоянная, относительно благоприятная, температура -20°С. Все это представляет собой чрезвычайно предпочтительные окружающие условия для жизнедеятельности человека, а также для осуществления промышленных операций. Значительные функциональные, технические и экономические выгоды могли бы быть получены при сооружении лунных баз внутри лавовых трубок. К сожалению отождествление лавовых трубок сегодня возможно лишь с помощью идентификации косвенных признаков, например, по наличию обрушенного верхнего покрытия, и имеет высокую степень неопределенности. К тому же, размещение комплексов базы требует конкретного знания геометрии объемов лавовых трубок и прочностного состояния покрывающего слоя, что возможно лишь при обследовании конкретной лавовой трубки.
Структурная схема базы
Структура базы состоит из зон, распределенных по функциональным признакам и разнесенных между собой на расстояние 3-5 км с целью обеспечения жизнестойкости, взрыво- и пылебезопасности. Каждая зона включает в себя один или несколько комплексов, содержащих соответствующие сооружения, объекты и технические средства. Все зоны соединены между собой внутрибазовыми транспортными магистралями, выполненными в виде канатных или монорельсовых дорог. В состав энергозоны условно включены системы спутников энергоснабжения, обеспечивающие базу энергией во время лунной ночи, длящейся 14 суток.
Генеральный план базы
При разработке генерального плана было рассмотрено два варианта размещения объектов. Первый вариант, когда все объекты базы располагаются на поверхности, преимущественно на склонах кратеров, с четким распределением на зоны, отстоящие друг от друга на 3-5 км. Этот вариант принят в качестве основного, поскольку практически в любом морском районе Луны можно найти кратеры как по своим размерам, так и по взаимному расположению, удовлетворяющие требованиям размещения объектов базы. В этом смысле его можно назвать универсальным. Второй вариант предполагает размещение базы в месте нахождения лавовой трубки соответствующих размеров и с требуемыми прочностными характеристиками свода. При этом в лавовой трубке располагаются в основном производственные объекты, для которых необходимы большие площади и одновременно радиационная и микрометеоритная защищенность. В данном варианте ограничена возможность разнесения зон, размещаемых в лавовой трубке на безопасные расстояния, поэтому предусматривается установка шахтных колодцев и диафрагм, обеспечивающих взрыво- и пожаро-безопасность. Считается, что хотя бы один из концов лавовой трубки имеет выход в кратер (в противном случае ее было бы трудно обнаружить). Это позволяет обеспечить нормальный доступ с поверхности Луны внутрь трубки, включая прокладку транспортной магистрали. В обоих вариантах жилая зона базы располагается на поверхности на склоне кратера. Помимо универсальности планировки, а также универсальности по отношению к селенографическому положению в пределах морских районов, размещение жилой зоны в кратере дает возможность использования рельефа для обеспечения защищенности от радиации и метеоритов, правда меньшую, чем в лавовой трубке, но большую, чем на ровной поверхности Луны. И хотя это требует соответствующих затрат, зато при наличии аварийной ситуации эвакуация людей из лавовой трубки представляется более сложной, чем из объектов, размещенных на поверхности. Кроме того, расположение жилого комплекса в кратере создает психологическое ощущение огороженности, защищенности пространства обитания по сравнению с планировкой на плоской поверхности, и в то же время не создает ощущения полной замкнутости, как это возможно в случае использования лавовой трубки.
Планировка жилого комплекса
Жилой комплекс размещается в кратере диаметром 360 м, глубиной 40 м, имеющем чашеобразную форму. Комплекс представляет собой систему расположенных на склоне кратера террас, соединенных галереями, идущими по направлению склона. Каждая терраса составляется из секций, имеющих размер 9х9 м в плане. Под поверхностью кратера в горизонтальной нише каждой секции, созданной методом теплового бурения, размещается универсальный модуль с гибкой внутренней планировкой. Нижняя терраса проходит через круглые в плане (диаметром 50 и 100 м), заглубленные в дно кратера, помещения с купольным перекрытием. Через весь кратер во взаимно поперечном направлении проходят два тоннеля, по которым проложены транспортные магистрали, соединяющие жилой комплекс с другими зонами базы. Третий транспортный тоннель, окаймляющий кратер, служит для внутрикомплексных сообщений. Этот тоннель соединяет основные помещения жилого комплекса со станциями, расположенными вдоль кромки кратера примерно на равном расстоянии друг от друга. Помимо выполнения транспортных функций в случае аварийной ситуации экипаж жилого комплекса может быть быстро эвакуирован в помещения станции, находящейся в безопасной зоне от места аварии. Все модули, террасы, галереи, купольные помещения и тоннели соединяются между собой переходными шлюзами. Галереи, террасы и станции оборудованы выходными шлюзами на поверхность Луны. Шлюзы имеют ограниченное число видов, определяемых для выходных размерами, а для переходных – размерами и числом люков. В каждом шлюзе предусмотрено хранение комплектов скафандров: легких – в переходных, на случай непредусмотренной разгерметизации одного из отсеков, соединенных со шлюзами, и тяжелых скафандров – в выходных люках. Отражая принцип преемственности, жилой комплекс содержит в себе элементы предшествующего этапа и рассчитан на возможность дальнейшего развития.
Используемые конструкции и материалы
Практически все конструктивные элементы сооружений жилого комплекса выполнены из материалов собственного производства базы, работающего на местном сырье. Конкретный набор материалов зависит от варианта выбранной конструкции. В целях обеспечения безопасности все несущие конструкции герметичных объектов рассчитаны на сохранение формы при потере герметичности. Поэтому надувные конструкции используются как временные при производстве технологических работ.
Монтаж и эксплуатация объектов жилого комплекса
Создание объектов и сооружений жилого комплекса начинается с "земляных" работ по профилированию и уплотнению террасных площадок, галерейных траншей и площадок под купольные помещения. Для этих работ может быть использована техника, служащая для добычи местных ресурсов. После уплотнения грунта на склоне кратера методом теплового бурения делают ниши. Над открытыми участками проводимых работ возводятся защитные навесы, в ниши устанавливаются уже оборудованные внутри универсальные жилые модули. Затем ведется монтаж секций террас и галерей. После этого устанавливаются торцевые защитные стенки, которые вместе с навесами образуют замкнутый контур, предохраняющий образованные внутри герметичные объемы от метеоритной и радиационной опасности. Возведение купольных помещений возможно различными вариантами в зависимости от используемых конструкций.Для прокладки транспортных тоннелей в вырытые траншеи укладываются металлические секции или производится бетонирование, а после герметизации – засыпка вынутым грунтом. Все сооружения жилого комплекса выполняются ремонтопригодными, а большинство их составляющих (например, жилые модули, секции террас и галерей, шлюзы и т.д.) сделаны унифицированными, и могут быть заменены в процессе эксплуатации.
Освещение жилой зоны
Освещение жилой зоны обеспечивается во время лунной ночи с помощью электричества, получаемого от энергоустановки, находящейся в энергетической зоне базы, которая, в свою очередь, получает энергию от системы спутников, летающих по орбите вокруг Луны и преобразующих энергию Солнца в энергию СВЧ – диапазона или лазерного моноизлучения. Днем используется система зеркальных отражателей, направляющих поток солнечных лучей на линзы Френеля, расположенные по кромке одной из террас. Линзы Френеля фокусируют поток в приемную камеру светопроводов, разводящих свет по потребителям. Система жизнеобеспечения
Характерной особенностью лунной производственной базы на этапе развернутого производства является полная автономность системы жизнеобеспечения как по расходуемым материальным средствам, так и по питанию и независимость от транспортных связей с Землей.
Адаптационно-реабилитационный центр
Главный акцент в создании комфортной среды для экипажа лунной базы делается на адаптационно-реабилитационном центре жилого комплекса. Каждый вновь прибывший с Земли проходит здесь специальный тренировочный курс, составленный по особой физико-биологической и философско-психологической программе. Человек, оказавшийся на Луне, будет очень остро ощущать огромность мироздания и ничтожность не только себя самого, но и своей родной Земли. Это ощущение будет оказывать влияние на весь внутренний мир человека, на все его органы чувств. Необходима адаптация для перехода к "космическому" мышлению. Но пребывание человека на Луне временное, и ему вновь придется возвращаться на Землю. Определенное воздействие специальной тренировкой на начало начал всякого мыслительного процесса – непосредственные ощущения, создаст условия либо для возникновения космического мышления, либо для воспроизводства прежнего. Адаптационно-реабилитационный центр размещен в самом большом купольном помещении жилого комплекса. Его планировка предусматривает наличие ландшафтного парка. В состав оборудования центра введена аппаратура планетария. Внутренняя архитектура центра позволит проводить в нем не только массовые мероприятия, но и даст возможность человеку оставаться наедине с самим собой.
Можно с уверенностью сказать, что с развитием космонавтики и освоением космоса человеком, зарождается новая область архитектуры – космическая архитектура. Являясь составной частью архитектуры экстремальных условий, космическая архитектура может быть выделена в самостоятельный предмет исследования. Выходя в космос, человек сталкивается с рядом проблем, не имеющих места в земных условиях: метеоритная опасность, повышенная радиация, полное или частичное отсутствие гравитации, что вызывает дополнительные психофизические перегрузки. Космическую архитектуру можно условно разделить на "планетарную" и "орбитальную", так как они имеют ярко выраженные отличия и требуют различных подходов в решении поставленных задач. Технические приемы земной архитектуры и опыт человечества, накопленный в процессе решения сложных задач в суровых земных условиях, позволят в будущем успешно соприкоснуться с лунным миром. Органичное развитие лунной архитектуры, основанное на использовании собственных материалов, может послужить началом экологического балансирования человека без повреждения окружающей среды. Обращаясь к современным зарубежным и отечественным аналогам, следует заметить, что в подавляющем большинстве авторы идут либо по пути чисто технического решения, либо по пути художественной концепции. Как правило, проекты первых лунных поселений выполнены на уровне технического решения, обусловленного, в основном, эксплуатационно-техническими требованиями. Концепции, рассматривающие более поздние этапы развития лунных поселений, напротив, уделяют большее внимание художественному образу без должной проработки технической части. Явно назрела необходимость объединить оба подхода к проектированию и создать концепцию, отвечающую в равной степени техническим, эстетическим и биопсихологическим требованиям. Только таким образом можно вплотную подойти к реальному проектированию систем планетарных баз. Данная работа представляет собой попытку реализации такого синтеза.
Заключение
Освоение космоса неизбежно, и в ближней перспективе та страна, которая будет контролировать перевозки на орбиту и вследствие этого околоземное пространство, будет контролировать и экономику планеты. Так же как это было в прошлом: кто контролировал море, тот контролировал международную торговлю и колонии. Но верно и противоположное: та страна, которая сегодня не будет активно участвовать в проектах освоения космического пространства, рискует тем, что в будущем упоминаний о ней не останется даже в школьных учебниках истории.
Список используемой литературы
1) http://anomalia.kulichki.ru/
2) STRF.livejournal.com
3) П. Павельцев. «Новости космонавтики»
4) По материалам Александр Кошкин, Lenta.ru, popmech.ru и прочее
5) Энциклопедия «Википедия»
6) По материалам Юрий Юрьевич Караш- доктор наук (Ph.D.) США по специальности "Космическая политика и международные отношения", кандидат исторических наук, член-корреспондент Российской академии космонавтики им. К.Э.Циолковского
7) Электронное агентство политических новостей