В первых двух частях
неоднократно упоминался лунный буксир. Формула Циолковского позволяет оценить необходимый запас топлива для перемещения по маршруту НОО Земля - НОО Луна и обратно. Здесь нюанс.
ВСЕ космические аппараты, летавшие на Луну (советские, американские и вот недавно китайский зонд) возвращались на Землю, входя в атмосферу нашей планеты на второй космической скорости. Что требовало и требует усиленной теплозащиты и повышенной конструктивной прочности самого возвращаемого аппарата, что добавляет воистину драгоценные килограммы. Почему это делается?
На рисунке выше траектория посадки советских "Зондов"
Американские "Аполлоны" приземлялись по такому же принципу - гашение второй космической скорости прохождением "насквозь" верхних слоёв атмосферы, кратковременный выход из атмосферы по баллистической траектории и окончательное снижение.
Делалось и делается это исключительно ради экономии топлива. Формула Циолковского беспощадна и торможение со второй космической скорости до первой космической скорости с выходом на низкую околоземную орбиту (НОО) Земли требует погасить почти 3 километра в секунду. Для самых эффективных химических ракетных двигателей потребуется топлива в разы больше, чем весит сам возвращаемый аппарат. Пока это невозможно.
Следовательно, лунный Dragon из предыдущих публикаций будет возвращается на Землю точно так же как "Зонд" и "Аполлон". Для начала посчитаем полёт к Луне исключительно Dragon с кратковременной высадкой на поверхности.
Для такой экспедиции потребуется поднять на НОО чуть более 178 тонн, из которых 144 тонны будет занимать жидкий метан и жидкий кислород для двигателей Raptor 3 буксира и посадочного модуля.
Технически это возможно УЖЕ сейчас - ОДНИМ пуском, при отказе от возврата первой ступени Старшип.
При этом, заметьте, топливо для возврата с НОО Луны (6,6 тонн) надо брать с Земли. Именно здесь и определится цель постоянных баз на Луне - они должны вести геологоразведку и добычу воды/углеводородов для заправки космических кораблей. Воду разделять на водород и кислород, а метан, после очистки и сжижения, напрямую заливать в баки.
Откуда на Луне вода и углеводороды, тот же метан? Оттуда же, откуда и на Земле.
Обе планеты сформированы из одних и тех же материалов, с одинаковой геологической историей, только Луна из-за сильно меньших размеров давно "засохла", потеряв магнитное поле и атмосферу, но в её коре остались те же полезные ископаемые, что и на Земле. Вода на Луне ушла в кору и есть везде, даже на экваторе, в виде аналогов земных артезианских месторождений глубокого залегания, а то и ледниковых пластов под слоем реголита. Всё как на Марсе.
Вариант с лунной базой.
Сухой вес (без топлива для посадки на Луну) базы с интегрированной посадочной ступенью определим в 20 тонн. Это немало - базовый блок станции "Мир" весил примерно столько же. Расчёт потребности топлива для посадки "лунного Старшипа", о котором говорилось ранее. Лунный Dragon, напомню, прилуняется отдельно.
Запас "дельта V" в 120 м/с на всякие неожиданности.
Теперь можно посчитать затраты топлива на экспедицию с доставкой на поверхность Луны двадцатитонной обитаемой базы с герметичном объёмом примерно как у базового блока станции "Мир".
Общий вес укладывается в 300 тонн, что можно вывести на НОО Земли двумя пусками Старшипа, даже с возвращаемым танкером для заправки криогенным топливом буксира. Так же возможен вариант, когда связка Dragon/лунная база вместе с топливом выводится на НОО Супер Хэви, а Старшип, в одноразовом варианте, поднимает полностью заправленный буксир. На НОО они стыкуются и отправляются к Луне. С комфортом, непредставимым в 1960-е годы.