- Зачем Луна? Зачем туда лететь? Что, больше не на что деньги тратить? Лучше пенсионерам раздать... Вы дороги наши видели? Дети в Африке от голода мрут!
Так обычно аргументирует обычный обыватель свою, частично "луддитскую" позицию по отношению к космосу и всяческим космическим программам.
В СССР таких вопросов практически не возникало (хотя и не совсем), а вот после прививки народонаселению "западных ценностей", уровень материального благополучия значительно возрос (относительно - из 200 сортов колбас в супер- гипер- маркетах, нет ни одной, ко качеству соответствующей советской докторской), уровень интеллектуального развития, пропорционально снизился. Это примерно как в известной шутке: "количество разума на Земле - величина постоянная, а население растет"...
Нужна ли Луна? Нужно ли туда летать, пилотируемо и беспилотно? Рассмотрим несколько аспектов этого вопроса.
Первый аспект.
Попробуем взглянуть на этот вопрос несколько иначе. Большой город, мегаполис, вторая половина дня пятницы, первая половина субботы:
Куда они все? За город, где на некотором отдалении (иногда несколько десятков км, но доходит и до нескольких сотен) есть загородный дом, или дача, или коттедж. Долго добираются туда через пробки (а потом еще возвращаются так же) - зачем? Переночевать одну или две ночи. Вроде как "на природе". Только природа - очень условно - там тот же город в несколько уменьшенном варианте. Все забетонировано, заасфальтировано, куча соседей с автомобилями, квадроциклами, косилками и прочими источниками шума и выхлопов.
Огород, сад, свои продукты? Нет, все везут из города, продукты и вода из супермаркетов. Обратно везут мусор. Кто то может еще и скошенную траву в пластиковом пакете прихватить))) Причем, у многих на содержание этого хобби уходит большая часть дохода. Будут жить там, когда выйдут на пенсию? С сегодняшним пенсионным возрастом это сложно, да и с возрастом стараются быть поближе к медицине - то есть в городе.
Есть ли в этом какой то здравый смысл в рамках психологии одного человека? Скорее нет. Есть некий избыток ресурсов, который конкретный человек вкладывает во что то, ему кажущееся интересным и полезным.
Государство - сообщество индивидов. И точно так же может делать что то, в целом, с государственной точки зрения нужное или интересное, но отдельным индивидам кажущееся бессмысленным.
"Дача" или загородный дом за пределами мегаполиса, то есть Земли. Конечно, не для всего человечества. Но тут как посмотреть...
Другой аспект.
Избыток ресурсов (в основном нефть, газ) и слабая разумность отдельного человека и общества к целом привело к тому, что наша "цивилизация" переориентировалась на как можно более быстрое убийство биосферы Земли и превращение нашей планеты в планету мусора. Выглядит это примерно так. Один человек, при помощи нефти может кормить 100 человек. Продукты при этом съедобны очень условно. Два человека из оставшихся 99 добывают нефть. Еще несколько человек - примерно 5 - занимаются производством (реально необходимым). А что остальным? Они придумывают массу ненужных вещей (пример - та же пластиковая упаковка для всего, и в большинстве абсолютно не нужная, постоянное обновление гаджетов, бытовой техники, автомобилей и прочее), производят, продают и тут же все это выбрасывают в мусор.
Планета мусора.
И если часть ресурсов будет потрачена на космос, то на мусор их останется немного меньше, и мусора будет, соответственно, поменьше. Сказки про переработку мусора оставьте сказочникам. Перерабатывается очень небольшая часть. Реальный способ борьбы с мусором - не производить его.
Из за того, что продукты, произведенные из нефти и другой химии, съедобны очень условно - здоровых людей нет, есть не обследованные. Это способствует бурному развитию разнообразнейшей фармы и прочих услуг, направленных на исправление врожденных дефектов. Которое количество дефектов только увеличивает. Воздух и вода вносят свою лепту, а во многих случаях и перевешивают долю вреда от продуктов питания. Воздух и вода портятся не сами по себе, а от мусора и от процесса производства этого мусора. Круг замыкается. Товарное изобилие, все должно быть просто прекрасно - выходит с точностью до "наоборот".
Во многом наше общество, со своими "ценностями" похоже на алкоголика или наркомана. Тем нужны все большие дозы, обществу надо раскручивать маховик переработки ресурсов в мусор.
Изъятие части ресурсов из этого заколдованного круга на космос - пилотируемый, планетарный, дорогой - не остановит маховик, но может хотя бы зафиксировать его обороты на постоянном уровне.
Рассмотрим третий аспект, опять через призму обычного или почти обычного индивидуума.
Есть такое понятие - сурвивали́зм (сервайвали́зм, сурвайвали́зм, выживализм, от англ. survivalism, от survival — выживание), или выживальничество, или просто выживальщики — движение (субкультура), объединяющее людей, которые активно готовятся к таким ожидаемым ими чрезвычайным ситуациям, как:
- стихийные бедствия;
- техногенные катастрофы;
- кризисы, связанные с отключением электричества, дефицитом продуктов питания, воды и т. п.;
- эпидемии;
- или к ещё более катастрофическим событиям: таким, как война (в том числе ядерная), столкновение крупного небесного тела с Землей, извержение супервулкана и последующая многолетняя вулканическая зима, глобальное потепление, зомби-апокалипсис — которые, по мнению выживальщиков, могут положить конец существованию человеческой цивилизации и к которым нужно готовиться заранее.
Для возможности противостоять этим катастрофическим событиям выживальщики готовят несколько "рубежей обороны" - от тревожного чемоданчика, до бункера с многолетними запасами всего, чего только возможно. Бункер в местности, максимально защищённой от природных и антропогенных катастроф.
Многие (а может даже практически все) из представителей властных структур, чиновников, просто богатых людей так же готовят себе "запасные аэродромы", но это в основном ориентировано на различные политические и социальные катаклизмы. А "запасные аэродромы" в этом случае выглядят в виде вилл у лазурного моря и счетов в зарубежных банках.
Наиболее серьезно в этом плане выглядит "хранилище судного дня":
Всемирное семенохранилище или как его чаще называют в СМИ «Хранилище судного дня» было построено в 2008 году. Цель проекта — сохранить в условиях вечной мерзлоты максимальное количество семян разнообразных сортов культурных растений, выведенных человеком. По мере того, как все большую и вполне заслуженную популярность в мире приобретают высокоурожайные и устойчивые к болезням и вредителям разновидности сельхозкультур, забываются старые сорта, которые при этом зачастую обладают своими уникальными характеристиками. Сельхозкультуры, утратившие природное разнообразие, становятся намного более уязвимы для эпидемий, поэтому иметь запасные варианты человечеству не помешает.
Арктическое подземное хранилище, в котором круглый год поддерживается температура минус 18 градусов по Цельсию, строилось в расчете на то, что редкие и полузабытые сорта растений сохранятся там лучше, чем в любом другом генетическом банке мира. Географическая удаленность Шпицбергена расценивалась как плюс наравне с его климатом — в то время как образцы из большинства генетических банков мира могут быть уничтожены в случае природного катаклизма, войны или простого пожара, подземный бункер на малонаселенном острове в Северном Ледовитом океане надежно защищен от большинства случайностей. Как ранее отмечали сотрудники хранилища, даже в случае отказа оборудования, поддерживающего в помещениях крайне низкую температуру, в обозримом будущем она не должна подняться выше минус трех градусов, а даже в таких условиях многие семена могут храниться сотни и даже тысячи лет, не утрачивая при этом способность прорасти.
Тем не менее, угроза для хранилища возникла из-за стремительного роста средних температур в Арктике, таяния многолетнего снежного покрова и вечной мерзлоты, что влечет за собой высвобождения больших объемов талой воды.
Госрезерв, стратегические убежища, запасные командные пункты - все это в истории земной цивилизации было и есть. Даже подземные базы подводных лодок. Но это относительно краткосрочные мероприятия, направленные для противодействия антропогенному фактору.
История человечества не знает такого катаклизма, который мог бы его полностью уничтожить. Но это не означает, что такое событие невозможно. На планете Земля было несколько природных катаклизмов, породивших глобальное вымирание большей части флоры и фауны. Например - пермское вымирание.
Идея запасного "форпоста цивилизации" за пределами Земли появилась практически одновременно с теоретическими основами космонавтики. Это отражено в целом ряде художественных произведений - например, в романе "Прыжок в ничто" Александра Беляева, написанном в 1933 году.
Про это есть целый ряд статей в научно популярной и просто популярной литературе.
Приведу пример из относительно недавнего: Журнал "Вокруг света" за ноябрь 2002 года опубликовал статью, где в качестве такого варианта рассматривается Марс.
Напомню - это еще до первых опытов Илона Маска с его ракетами и до его пиар-проекта о колонизации Марса.
Обсуждались технические аспекты полета, организация марсианской базы.
Попутно - земные "марсианские" пейзажи
И земная марсианская опытно - учебная база
Илон Маск с его колонизацией Марса:
Но зачем куда то лететь? Почему не сделать что то такое на Земле?
Мне представляется несколько причин, осложняющих и усложняющих такой вариант.
Земля - живая планета. Тектонические процессы, которые во многом породили и поддерживают жизнь, так же этой жизни и угрожают. Литосферные плиты - достаточно стабильные геологические образования. Но они не могут дать стопроцентную гарантию безопасности. Землетрясения, разломы коры, извержения вулканов, затопления цунами и суперцунами не позволяют спрятаться в толще земной коры на сколь нибудь длительное время. Кроме того - откуда в этом случае черпать энергию на поддержание в работе систем жизнеобеспечения?
Вода - первооснова жизни. Большинство поземных сооружений - тоннели, шахты, бункеры - поддерживаются в рабочем, действующем состоянии только непрерывной работой различных систем. Одна из основных - система откачки воды. Будучи оставленными без присмотра такие сооружения со временем затапливаются. Остаются незатопленными те, что расположены выше уровня грунтовых вод - а это сравнительно малые глубины или в некоторых возвышенных местах. Так что вода то же не способствует тому, что бы спрятаться глубоко под землю.
Поверхность Земли подвержена всем климатическим явлениям, включая глобальное обледенение и глобальный перегрев, воздействию извержения супервулкана, астероида или кометы, цунами.
Поверхность океана и плавающий по поверхности "ковчег" - так же подвержен всем погодным и природным явлениям. Далеко от берегов в океане может и не заметить цунами, но очень хорошо заметит шторм.
Антропогенный фактор. Человек и человечество в своем поведении мало предсказуем. Способность к различным деструктивным действиям очень высока.
Если не Земля, то какие варианты "запасного аэродрома" возможны?
1. Большая космическая станция на низкой околоземной орбите.
2. Большая космическая станция к какой либо из точек Лагранжа в системе Земля-Луна.
3. Большая космическая станция на окололунной орбите.
4. Луна.
5. Марс.
Рассмотрим плюсы и минусы этих вариантов.
Большая космическая станция на низкой околоземной орбите.
Плюсы - защита от радиации. К плюсам можно отнести так же имеющийся опыт по ДОСам.
Минусы. Из за низкой орбиты и торможения атмосферой Земли время автономного существования ограничено - требуется постоянная коррекция орбиты - то есть регулярный доразгон. И чем больше станция (обитаемый объем) тем больше эта проблема. Уязвимость от метеоритов, микрометеоритов и космического мусора. Глубокий "гравитационный колодец" для доставки материалов с Земли. Других вариантов доставки нет. Нужна полностью замкнутая схема, по круговороту вещества, что требует очень большую станцию.
Станция в точке Лагранжа.
Плюсы - стабильное положение в системе Земля-Луна. Почти постоянное Солнце - для выработки энергии. Теоретически можно "притащить" небольшой астероид. как источник материалов.
Минусы - почти все от станции на НОО. Добавляется радиация.
Станция на окололунной орбите.
Из плюсов - меньший "гравитационный колодец", что бы "таскать" материалы. Но это только если есть база на Луне.
Но в любом случае, все эти различные варианты станций смотрятся очень сомнительно для сколь нибудь длительного автономного существования. Или быть на продолжительное время законсервированным. Остаются Луна и Марс.
Марс - очень интересно, может даже перспективно. Есть минимальная атмосфера - защита от микрометеоритов и немного от излучений.
Луна.
Луна сравнительно рядом. Луна - это мир стабильности. Тектонические явления давно закончились и внутри Луна остыла. Это каменный шар. Базальтовый. Или не совсем базальтовый:
Про внутреннее строение Луны в массовых источниках говорится мало и сравнительно осторожно (в отличии от того же Марса) - несмотря на многочисленные экспедиции. в том числе и пилотируемые (по официальной версии).
По канонам астрономической геологии, внутреннее строение Луны является стандартным: ядро, диаметром порядка 1500 км, состоящее из твёрдой внутренней части радиусом 240 км. Жидкая внешняя часть: 300 км в толщину. Основным химическим элементом в составе ядра является железо. Мантия, толщиной 1000 км, имеющая в своём составе: магний, железо и окислы кремния. Кора, слоем около 50 км, покрытая слоем лунного грунта, называемого «реголит». Пористый материал серого цвета. Источник: https://kipmu.ru/luna/
Кора и мантия твердые. Обращенная к Земле сторона (лунные моря) в основном базальты.
Прочность базальта, при малой силе тяжести, позволяют делать обширные подлунные полости - тоннели, искусственные пещеры, залы с большими сводами. Поперечные размеры таких сооружений могут составлять десятки и сотни метров, а продольные ограничены только воображением.
Базальтовая толща в несколько десятков метров надежно защищает от радиации, микрометеоритов, и, возможно достаточно крупных метеоритов. Можно вспомнить базу подводных лодок в толще горы - защита от прямого попадания ядерного боеприпаса (правда, не очень большой мощности).
При достаточно больших размерах подлунного зала со сводчатым куполом (в сотни метров в поперечнике) и наличии надлежащей энергетики может быть организовано достаточно интересное обитаемое пространство.
На текущий момент у человека нет технологий, которые позволяли бы "выгрызать" в базальтовой или гранитной толще большие объемы, при этом с малыми затратами по энергии и без участия человека. Существующие технологии прокладки тоннелей в твердых породах - это буровзрывной способ. Долго, медленно, малопроизводительно. Но почему не могут быть разработаны новые технологии, если правильно поставлена задача, подготовлены и мотивированны специалисты и выделены необходимые ресурсы?
Можно рассмотреть вариант частично заглубленного комплекса, аналогичного разработанному в дизайн проекте для Якутии
Но такое подходит больше для Марса, с какой никакой атмосферой и близкой к земной продолжительности дня и ночи.
Для Луны в любом случае циркадный ритм (чередование дня и ночи) необходимо делать искусственный, и заглубленное сооружение для этого подходит лучше.
Как это могло бы выглядеть? Вот в масштабе Земля и Луна:
На Луне сутки длятся почти месяц. Высокая температура на дневной поверхности, низкая на ночной (или, иначе, жаркий день и холодная ночь, хотя все относится к поверхности и излучению - принимаемому от солнца или отправляемому в космос). Для подлунных сооружений, обитаемых, нужно решить несколько вопросов. В первую очередь это энергообеспечение - в основном электроэнергия. Так же необходимы тепло и холод - сама по себе лунная толща обладает малой теплопроводностью - так же как и земная. И для поддержания необходимой температуры тепло придется или подводить или отводить. Необходим воздух в герметичных полостях и система его регенерации. Необходима вода, так же в замкнутой схеме. И продукты питания. Так же по замкнутому циклу. И многое другое. Рассмотрим эти вопросы.
Энергия (электроэнергия).
На Луне, ввиду отсутствия атмосферы - очень хороши фотоэлектрические преобразователь - солнечные батареи. Плотность солнечного излучения всегда высокая, облаков нет. Пыль? Которая сама оседает на поверхность СБ? Может и есть, но вопрос требует более тщательного рассмотрения. Две недели ночь. Это долго. Никаких аккумуляторов не напасёшься. Но Луна, в сравнении с Землей, имеет много меньшие размеры. Если организовать не одну базу, а их цепочку вдоль параллели, то можно все завязать единой энергосистемой. Половина будет постоянно в тени, но вторая половина гарантировано на солнечной стороне.
Оценим масштабы. Единая лунная ЛЭП, проходя вдоль экватора, будет иметь протяженность примерно в 10 000 км. Много? Да, но по земным масштабам - рядовая задача. Если не на экваторе, то протяженность может быть меньше - до 3000 - 4000 км в высоких лунных широтах. Полюсная станция может быть совсем одна, но там несколько специфичные условия - достаточно низкие температуры.
Лунная ЛЭП может представлять три или два проводника, из местного металла, уложенные на поверхность на некотором расстоянии друг от друга. Воды нет, электропроводность лунного грунта низкая, каких либо других помех (людей, животных) так же нет. Металла нужно много, но это уже следующий вопрос - оптимальных технологий.
Тепло и холод.
Это - с поверхности. Потребуются хорошие теплоаккумуляторы для накопления как тепла, так и холода, но это не слишком сложный вопрос. Если есть теплоноситель - жидкость или газ.
Герметичные полости.
Если в толще породы есть какая то полость, то очень сложно сделать ее герметичной от давления снаружи - например, давления воды на Земле. С этой проблемой сталкиваются почти все - от неглубоких подвалов при подъеме грунтовых вод, до тоннелей и станций метро и шахт. Причины две. Одна - в величине давления - 10 м воды дают 1 атм давления. И вторая - работа герметизирующего слоя вовнутрь, во многих случая просто на отрыв от породы.
Совсем наоборот получается герметизация полостей от внутреннего давления. Бытовой пример - пруд с мембраной, или емкость для воды в виде ямки, выложенной пленкой.
Мембрана или пленка дает герметичность, а грунт - восприятие давления.
Значительно большие масштабы - подземные газохранилища.
Так как на Луне нет атмосферы и подпочвенных вод, то герметизация полостей, в которых будет поддерживаться нормальное давление в 1 атм. не составляет большой сложности. Сложнее выполнить саму полость.
Воздух.
Удержание воздуха в замкнутом объеме - задача герметизации подлунной полости - задача сложная, но не так, что бы очень.
Создать необходимое количество воздуха на Луне из местных материалов - на порядок сложнее. Но при наличии достаточного количества электроэнергии задача наверняка решаемая.
Регенерация воздуха - растения. Опять же - при большом количестве электроэнергии возможно создание оранжерей и биореакторов, поглощающих углекислый газ и вырабатывающих кислород.
Вода.
Найти в околополюсных вечно затененных кратерах, доставить, обработать - еще одна технологическая задача.
Замкнутый цикл совместно с растениями, наличием тепла и холода для испарения и конденсации - задача не такая уж сложная и даже частично решаемая на космических станциях.
Продукты питания.
И совсем замкнутый биоценоз - это вопрос масштаба. Чем больше (обитаемый объем) , тем легче этого добиться. Вопрос известный многим аквариумистам - большой пресноводный аквариум годами может существовать без обслуживания (или, если точнее, при самом его минимуме) а маленький - только под постоянным присмотром.
Коммуникации и транспорт.
В идеале - тоннель, идущий параллельно линии ЛЭП и соединяя базы или станции. В этом случае - полная защита от радиации, микрометеоритов, температуры, вакуума. Шлюзы, разбивающие на участки, система автоматики, контролирующая целостность тоннеля и блокирующая возможные поврежденные участки - все таки, по различным данным, лунотрясения происходят и образование трещин возможно.
Тоннель вокруг всей Луны - это очень грандиозный проект даже по земным меркам. Потому, более реальным смотрится "транслунное шоссе", система шлюзов и специальный лунный колесный транспорт, максимально защищенный от радиации. Если обратится к опыту Луноходов и "покатушек" американцев на лунном багги, то Луна неплохо подходит для передвижения колесных машин. Шоссе может быть просто вариантом грунтовки, которую слегка поравняли специальным лунным бульдозером или скрепером.
Технологии.
Посмотрим теперь немного на технологии, которые потребуются для всего этого. И здесь придется пересмотреть и отойти от нашего обычного земного подхода.
Подземные работы.
Нужно что то совсем иное, что есть на Земле. Безлюдность, минимальное количество материалов и энергии - то есть дешевизна. При очень длительном сроке эксплуатации при минимуме ремонтов, а в идеале при их отсутствии. Это все сильно расходится общепринятой земной практикой. На Земле всегда есть две стороны - одна заказывает (услугу, изделие, агрегат) вторая заказ выполняет. Первая старается потратить минимум финансовых средств, вторая - наоборот, получить больше. Включается коррупция и антикоррупция, различные мероприятия (например, тендеры) и на фоне этого всего реальная задача отходит на второй план. Иногда вплоть до полной потери здравого смысла. А уж последующее содержание сооружений, ремонт, утилизацию - часто совсем не рассматривается.
Электроэнергия.
Опять - все иначе, чем на Земле. Земная "зеленая" энергетика, точнее ее фотогальваническая (солнечные батареи) часть - пиар проекты. Существует как паразитирующая часть на теле "большой энергетики".
На Луне нужно будет, используя энергию солнечных батарей производить новые солнечные батареи - для ремонта и расширения энергосистемы. И, помимо этого, выполнять свое основное назначение - питать электроэнергией все другие системы. Согласитесь, совсем не похоже на земной подход с его "зеленым тарифом"? Потому вопрос энергозатрат и затрат материалов на производство, ресурс и надежность изделий, вторичное использование - становится не просто актуальным, а архиважным.
Одноразовость, многоразовость, срок эксплуатации.
Земля уже много десятков лет превратилась в одну грандиозную фабрику по производству мусора. Одноразовые вещи. Моральное устаревание. Маркетинг, как основная движущая сила. Все должны постоянно что то покупать, тут же выбрасывая это на свалки. Горы мусора, выбросы вредных газов, глобальное потепление (если оно есть?), уничтожение биологического разнообразия и многие другие "особенности" нашей цивилизации. Все это вызвано дешевизной энергоресурсов - газ, нефть, уголь, уран. Здесь же - дешевизна сырья (тот же газ и нефть) для производства пластиков.
Для автономного лунного поселения такой подход не работает совсем. И вообще, вся сегодняшняя экономическая система (в виде некоторого неокапитализма) не способна на такое. Может сработать только что то близкое к коммунизму Ефремова, на одном, отдельно взятом небесном теле.
Профессор Капица в статье от 2009 года высказал мнение о неизбежности смены социального уклада на обозримом промежутке времени. Возможно, это все части одного пазла.
Подытожим. Для чего нужна Луна и полеты на Луну?
1. "Большая игрушка" для всего человечества.
2. Рациональное перераспределение "лишних" ресурсов.
3. Запасная среда обитания.
4. Развитие новых технологий.
5. Выработка новых (а на самом деле старых) социальных ценностей в человеческом обществе.
Прошу прощения у читателей, за некоторую затянутость статьи. Всегда хочется сказать несколько больше, чем уже изложено. Не вошли в статью различные реальные проекты лунных станций - начиная с Барминграда и далее. Поговорим об этом в следующих публикациях.
