Итак, мы имеем базу на Луне, которая занимается ремонтом и изготовлением спутников, обслуживанием туристов, научными исследованиями. Старт с Луны обеспечивается двигателями большой тяги (относительно), работающими на алюминии и воде. Перетаскивание спутников на окололунную орбиту с околоземной и обратно осуществляет буксир на ядерном реакторе с электрической тягой. Энергетика базы обеспечивается солнечными панелями, производство которых развернуто прямо на месте. Начинается то, собственно что и обуславливало необходимость освоения космоса - изготовление солнечных электростанций с передачей энергии на землю радиоизлучением.
Какие усовершенствования и новая деятельность могут быть предложены для такой базы? Можно усовершенствовать транспортную систему, чтобы, вложив в нее определенные средства, затем резко упростить старт с Луны. То есть уйти от реактивных двигателей для вывода на орбиту. Как? можно использовать идею космического лифта.
Наверное, слышали о такой идее. Она заключается в том, что можно со спутника на геостационарной орбите Земли размотать трос в обе стороны - к Земле и от Земли - таким образом, что трос по направлению к Земле опустится прямо до её поверхности. То есть в итоге мы будем иметь трос, который прямо с Земли ведет на орбиту. Трос от Земли нужен, чтобы всё это не рухнуло на Землю, для балансировки. Он в принципе может быть заменен противовесом.
Рассчитаны параметры такого троса и прочность необходимого для него материала. Оказалось, что пока земные материалы не способны обеспечить необходимую прочность. Идеальная форма такого троса имеет максимальный диаметр на геостационарной орбите и сужается как по направлению к Земле, так и от неё. Так вот, соотношение толщины троса на геостационарной орбите и на уровне поверхности Земли выражено в виде формулы (вдаваться не будем), и получается, что для самого пока прочного земного материала - углеволокна - для троса диаметром 10 см на Земле на орбите он должен быть 900 млн метров диаметром. Ну то есть нереально (это считая прочность углеволоконного троса 4х10 9 паскаля) . Формула отсюда https://ru.wikipedia.org/wiki/Космический_лифт
Но для Луны совсем другое дело. Да, там нет вращения вокруг своей оси, которое удерживало бы эту систему на орбите. Но есть притяжение Земли, в сторону которой можно протянуть трос-противовес. То есть роль геостационарной орбиты у нас будет играть точка L1 , то есть точка, где тело может находиться в равновесии относительно Земли и Луны, между ними. А гораздо меньшее притяжение Луны делает лунный лифт реальным.
Для такого лунного лифта и для уже существующего углеволокна соотношение диаметра троса у поверхности Луны и максимального диаметра будет всего лишь 3,66 раза. То есть если у нас трос 1 мм, то на орбите он будет 3,66 мм. Кстати, трос из углеволокна диаметром 9 мм должен выдерживать нагрузку 100 тонн (на Земле, тонно-сил).
По сегодняшним ценам, если взять трос 1 мм (на 10 тонн), то он будет стоить 92 млрд руб. Дороговато, но в принципе реально. И весить будет 5,4 тыс. тонн (точнее, иметь массу).
Например, на 2022 год по бюджету должен был быть профицит 1320 млрд. То есть деньги некуда девать. Почему бы на них не построить лифт на Луне)
Теперь ближе к реальности. Вот мы имеем трос, спускающийся с орбиты, длиной 58 тыс км. А как собственно забраться на орбиту? Для земного лифта (в смысле с геостационарной орбиты) предлагаются какие-то роботы, которые могли бы лезть по тросу, например, с помощью передаваемой с Земли энергии лазерного луча. Прямо скажем, сомнительная затея. И с какой скоростью он должен ползти? Если до геостационарной орбиты он рассчитывает доползти за месяц, то скорость ползания должна быть 453 км/ч. За год 37 км/ч. Для лунного лифта на самом деле те же проблемы, еще и дальше до точки Лагранжа. Правда, и не обязательно прямо до неё доезжать, можно подняться на такую высоту от Луны, на которой собственные двигатели спутника способны вывести его на орбиту вокруг Луны, а дальше его подхватит буксир.
Наверное, лучше будет не ползать по тросу, а передвигать сам трос, а спутники могут как-то прикрепляться к нему или помещаться в специальные транспортные контейнеры, уже на постоянной основе прикрепленные к тросу. Перемещать же трос наиболее логично с помощью с помощью направляющих шкивов, как в шахтном подъемнике. То есть такие большие колеса. Почему они большие - чтобы не допускать сильного изгибания троса, что приводит к его износу при многократном проходе через шкив. Такой шкив будет как на поверхности Луны, так и в точке Лагранжа.
Трос можно передвигать просто с помощью электромотора, который питается от тех же солнечных батарей.
Спутники сначала доставляются к центру колеса, потом передвигаются по колесу к ободу и затем прикрепляются к тросу. Какой диаметр колеса нужен? Предположим, мы зададимся скоростью движения троса
100 км/ч. В этом случае время вывода к точке Лагранжа будет 24 дня. В общем приемлемо. Если задаться центробежным ускорением, равным ускорению свободного падения на Луне 1,6 м/с2, то есть в нижней точке колеса будет действовать двойное ускорение свободного падения на Луне, то радиус колеса будет 490 м. Много, но реально. Самое большое колесо обозрения диаметром 250 м, и это в условиях земного тяготения.
Точно так же можно и спускать спутники на поверхность Луны с орбиты.
Кстати, о спуске спутников.
Для изготовления новых спутников можно использовать старые) Для лунной промышленности ценным ресурсом будут кладбища спутников, особенно на геостационарной орбите. После окончания работы спутника, если отказ не произошел внезапно, его заранее переводят на орбиту захоронения, выше геостационарной на несколько сотен километров. А поскольку тормозящей атмосферы нет, он будет там практически вечно. И его можно с помощью орбитального буксира перетащить к точке L1 и потом на лифте опустить на поверхность. Это даже не металлолом, а просто готовый корпус для нового спутника. Заменить электронику, двигатель, солнечные панели и пожалуйста, продам новый спутник, в аварии не был, не бит не крашен))) А поскольку околоземные орбиты всё больше будут закакиваться мусором, такие операции в дальнем космосе будут всё более цениться. Когда без старта с Земли можно получить новый работающий спутник на геостационарной орбите (ну или другой).
Вот так, потихоньку, мы освоили Луну. Земля всегда будет оставаться столичной планетой. И Луна возле столицы тоже будет жить обменом с экономикой Земли. Это как пригород Москвы) Хотя постепенно экономика Луны будет развиваться на базе неограниченного доступа к энергии. Что же ждет нас дальше, какие дальнейшие перспективы? Возможен ли дальнейший шаг в космос?