Вблизи стартовой площадки во Флориде собрались тысячи зрителей. Из динамиков разносится знакомое: «4, 3, 2...». Земля начинает дрожать. Сначала вибрация проходит через подошвы кроссовок, а затем накрывает тела, словно океанская волна. Струи пара и огня бьют в бетон, и огромная ракета уходит в небо. Астронавты начинают свое путешествие к Луне.
Эта сцена происходила 60 лет назад. А может снова повториться через пару лет. Запуски миссий «Артемида», с помощью которых США надеются вернуть людей на Луну, внешне будут очень похожи на старты «Аполлонов» 1960-х. Но на этом сходство заканчивается.
Миссии «Аполлон» носили скорее демонстрационный характер: они подтвердили, что человек способен добраться до Луны и вернуться. В NASA подчеркивают, что новая программа нацелена не на повторение рекордов, а на создание инфраструктуры для долгосрочного присутствия и дальнейшего рывка к другим планетам.
Другими словами, дело не просто в возвращении. Речь идет о первых проблесках того, что многие надеются превратить в постоянную программу исследования космоса человеком.
Планы NASA трудно назвать скромными. Они включают астронавтов на луномобилях, долговременные базы с электросетями и горнодобывающими комплексами. Первые шаги уже делаются, и все это должно произойти примерно к концу десятилетия. Звучит невероятно амбициозно. И сразу возникает вопрос: какие новые технологии потребуются для таких авантюр?
Зачем все это? Цели программы «Артемида»
На первых порах «Артемида» будет во многом повторять достижения времен космической гонки. «Артемида-1» уже пролетела в 100 километрах над поверхностью Луны и несколько дней провела на орбите, испытывая корабль «Орион» — капсулу, предназначенную для экипажа. Миссия «Артемида-2» запланирована на 2026 год, во время этой миссии люди попытаются облететь Луну. К концу 20-х или в начале 30-х годов NASA обещает провести третью миссию, уже с высадкой людей на поверхность спутника.
Но дальше планы радикально меняются. Для начала NASA собирается разместить на лунной орбите станцию под названием Gateway. Она станет пересадочным узлом. Многоразовый посадочный модуль будет курсировать между станцией и поверхностью, что сделает высадки дешевле и проще. Агентство уже заключило контракт с аэрокосмической компанией Northrop Grumman на создание двух первых модулей Gateway: жилого блока и секции с двигателями и солнечными батареями.
Четвертая миссия, которая стартует во второй половине 2030-х, доставит эти модули на орбиту. «Артемида-5» — последняя официально запланированная на данный момент миссия — впервые отправит людей управлять ровером на Луне. Тогда же к станции пристыкуют новый топливный модуль, построенный Европейским космическим агентством.
Помимо новой инфраструктуры, изменится и научная программа. Высадки планируются в районе южного полюса Луны. Это место особенно интересно из-за обилия водяного льда.
Ледяные сокровища
Водяной лед на Луне гораздо холоднее, чем кубики в вашем морозильнике, и вкраплен в лунную породу. Понять, как он себя ведет и как его лучше использовать, — ключевая задача. И здесь не обойтись без новых технологий.
Роботизированный аппарат «NOVA-C» — совместный проект NASA и компании Intuitive Machines — попробует пробурить лунный грунт почти на метр в глубину, чтобы добыть и проанализировать лед.
Следующий этап наступит, когда люди вернутся на Луну в рамках миссии «Артемида-3». Астронавтам предстоит взять пробы льда и привезти их на Землю для детального изучения. Звучит просто: в конце концов, у нас полно морозильников. Но понадобится морозильник особого рода.
«Образцы все время должны оставаться экстремально холодными. Нам нужны контейнеры, которые смогут сохранять температуру при перевозке между всеми нашими аппаратами», — поясняет Эрика Альварес, участница команды «Артемиды».
Ученых интересует не только лед в коре. Китай недавно объявил, что в образцах, доставленных миссией «Чанъэ-5» в 2020 году, нашли неизвестный ранее минерал. Он содержит фосфаты — ключевое питательное вещество для растений, и гелий-3, который потенциально может стать топливом.
В конечном счете на поверхности построят базу «Лагерь „Артемида“». Астронавты смогут оставаться там днями и даже неделями, собирая данные. И хотя кажется, что перейти от нескольких часов к нескольким дням легко, на деле это гигантский технологический скачок.
Стройка и энергия: как запитать лунный дом
Прежде чем начинать строить базу, понадобится электричество. Солнечные панели подойдут, но база должна работать и в периоды темноты, которые длятся около двух недель. Температура в это время падает ниже минус 173 градусов Цельсия.
«Нужна сеть, способная выживать в таких условиях. Она должна давать достаточно энергии для всего: от систем жизнеобеспечения до освещения и работы оборудования», — говорит Мэри Линн Диттмар из частной компании Axiom Space.
NASA работает с министерствами энергетики и обороны США над созданием небольшой ядерной электростанции для базы.
С энергией разобрались. Теперь проблема строительства. В космических полетах масса решает все. Отправить на Луну все материалы для полноценного лагеря плюс инструменты, припасы и самих астронавтов просто невозможно. Поэтому несколько научных групп ищут способы делать стройматериалы из того, что есть на месте. Можно добывать камень, делать кирпичи из лунной пыли или даже печатать на 3D-принтерах.
Но с лунной пылью все очень сложно. На Луне нет ветра и воды, которые могли бы сгладить частицы. Они острые, как иглы, и обладают электростатическим зарядом. Пыль прилипает ко всему: к скафандрам, инструментам. Еще с миссий «Аполлон» известно, как трудно не пустить ее в шлюзы. А если она попадет внутрь, ее можно вдохнуть. Это вызывает «космическую сенную лихорадку».
НАСА уже разрабатывает методы борьбы: от нанопокрытий для оборудования до особых систем фильтрации в жилых модулях. Все это напоминает: повседневная жизнь астронавтов на Луне будет далеко не простой.
Насколько трудно построить дом на Луне?
Очень трудно, если коротко. Мало придумать новые технологии, нужно, чтобы они выдерживали космическую радиацию. У Луны нет магнитного поля, которое защищало бы ее, как Землю.
Есть, правда, одно утешение. У тех, кто отправится создавать базу, будет возможность быстро вернуться домой, если понадобится. Еще один короткий обратный отсчет, включение двигателей — и через три дня они снова окажутся в объятиях земной атмосферы.
Куда пойдут новые первопроходцы
Миссии времен «Аполлона» в основном держались небольшого, относительно пригодного района. Теперь люди готовы исследовать Луну гораздо шире.
Кратер Нобиле. NASA выбрало его местом посадки для своего робота VIPER в 2024 году. Аппарат будет искать водяной лед и другие ресурсы. Кратер почти всегда находится в тени, что делает его одним из самых холодных мест в Солнечной системе. Поблизости, скорее всего, высадятся и пилотируемые миссии.
Место крушения «Берешит». В 2019 году израильский зонд разбился о Луну. На его борту находились тихоходки — микроскопические животные, известные своей невероятной живучестью. Тогда многие гадали, выжили ли они. Последующие эксперименты показали, что удар, скорее всего, превратил их в месиво.
Залежи титана. В 2011 году зонд НАСА составил карту элементного состава Луны. В Море Спокойствия обнаружили породы с огромным содержанием титана. В некоторых местах его в десять раз больше, чем в типичных земных породах.
Водяной лед. Исследования подтвердили, что в затененных холодных зонах общей площадью около сорока тысяч квадратных километров должен быть водяной лед. Астронавты смогут добывать его, чтобы получать кислород для дыхания и водородное топливо.
-----
Еще больше интересных постов в нашем Telegram.
Заходите на наш сайт, там мы публикуем новости и лонгриды на научные темы. Следите за новостями из мира науки и технологий на странице издания в Google Новости