U svemirskoj industriji vječni spor između fizičara i tekstopisaca transformiran je u 21. stoljeću u raspravu o tome šta je važnije za čovječanstvo - automatska ili astronautika sa posadom?
Zagovornici "automatizacije" pozivaju se na relativno niske troškove stvaranja i lansiranja uređaja, koji su od velike koristi kako za fundamentalnu znanost, tako i za rješavanje primijenjenih problema na Zemlji. A njihovi protivnici, sanjajući o vremenu u kojem će „naši tragovi ostati na prašnjavim stazama udaljenih planeta“, tvrde da je istraživanje svemira nemoguće i necelishodno bez ljudske aktivnosti.
Gdje ćemo letjeti?
U Rusiji ova rasprava ima vrlo ozbiljnu finansijsku pozadinu. Nikome nije tajna da je budžet domaće kosmonautike mnogo manji u poređenju ne samo sa Sjedinjenim Državama i Evropom, već i sa tako relativno mladim članom svemirskog kluba kao što je Kina. A smjerovi u kojima je industrija pozvana da radi u našoj zemlji su brojni: osim učešća u programu Međunarodne svemirske stanice (ISS), ovo je i globalni navigacijski satelitski sistem GLONASS, te komunikacijski sateliti, daljinsko mjerenje Zemlje, meteorološke, naučne svemirske letjelice, da ne spominjemo vojnu i dvostruku upotrebu. Stoga moramo podijeliti ovaj financijski "trishkin kaftan" kako nikoga ne bismo uvrijedili (iako se na kraju svi ipak uvrijede jer dodijeljena sredstva za normalan razvoj industrije očito nisu dovoljna).
Nedavno je čelnik Federalne svemirske agencije (Roscosmos) Vladimir Popovkin rekao da je udio astronautike sa posadom u budžetu njegovog odjela vrlo velik (48%) i da bi ga trebalo smanjiti na 30%. Istovremeno je pojasnio da će se Rusija striktno pridržavati svojih obaveza prema programu ISS (nakon što ove godine prestanu šatl letovi, samo će ruske svemirske letjelice Sojuz osigurati posade u orbitu). Na čemu ćemo onda uštedjeti? Na osnovu naučnih istraživanja ili na obećavajući razvoj? Da bismo odgovorili na ovo pitanje, potrebno je razumjeti razvojnu strategiju domaće astronautike s posadom za naredne decenije.
Prema Nikolaju Paničkinu, prvom zamjeniku generalnog direktora TsNIIMash-a (koji je bio glasnogovornik glavnog naučnog i stručnog instituta Roscosmosa), danas je pogrešno brojati svemirske aktivnosti 10-15 godina: „Zadaci temeljnih istraživanja u dubini svemira, istraživanje Mjeseca i Marsa je toliko grandiozno da je potrebno planirati najmanje 50 godina. Kinezi pokušavaju gledati unaprijed stotinu godina."
Dakle, gdje ćemo letjeti u bliskoj budućnosti - na orbitu blizu zemlje, na Mjesec ili na Mars?
Sedmi dio svijeta
Patrijarh svemirske industrije, najbliži saradnik briljantnog dizajnera Sergeja Koroleva, akademik Ruske akademije nauka Boris Chertok uvjeren je da bi glavni zadatak svjetske kosmonautike trebao biti spajanje Mjeseca sa Zemljom. Na otvaranju planetarnog kongresa učesnika svemirskih letova, koji je održan u Moskvi početkom septembra, rekao je: "Kao što imamo Evropu, Aziju, Južnu i Sjevernu Ameriku, Australiju, mora postojati i drugi dio svijeta - Mjesec."
Danas mnoge zemlje, prije svega Sjedinjene Države i Kina, govore o svojim ambicijama za Zemljin satelit. Nikolaj Paničkin tvrdi: „Kada se odlučivalo o pitanju, šta je prvo bilo - Mesec ili Mars, postojala su različita mišljenja. Naš institut vjeruje da, ipak, postavljajući udaljeni cilj - Mars, moramo proći kroz Mjesec. Na njemu još mnogo toga nije istraženo. Na Mjesecu je moguće stvoriti baze za istraživanje u dubokom svemiru, za razvoj tehnologija za let do Marsa. Stoga, planirajući let s posadom na ovu planetu do 2045. godine, moramo uspostaviti ispostave na Mjesecu do 2030. I u razdoblju od 2030. do 2040. godine stvorite osnovu za istraživanje Mjeseca velikih razmjera s bazama i istraživačkim laboratorijima."
Prvi zamjenik generalnog direktora TsNIIMash-a vjeruje da pri implementaciji lunarnih projekata ideja stvaranja skladišta hrane i goriva u orbiti oko zemlje zaslužuje pažnju. Na ISS -u je malo vjerojatno da će se to provesti, jer bi stanica trebala prestati s radom oko 2020. godine. A velike lunarne ekspedicije počet će nakon 2020. Ruski stručnjak ističe još jedan važan aspekt: „Kada institut predlaže ovu strategiju, mi je povezujemo sa sličnim strateškim planovima Kine i Amerike. Naravno, trka na mesecu mora biti mirna. Kao što je poznato, nuklearno oružje ne može biti testirano i raspoređeno u svemiru. Ako se u bliskoj budućnosti kosmonauti, astronauti i tajkonauti počnu naseljavati na Mjesecu, trebali bi tamo izgraditi stanove, naučne laboratorije, preduzeća za vađenje vrijednih minerala, a ne vojne baze."
Razvoj prirodnih resursa Mjeseca prioritetan je zadatak, uvjereni su mnogi naučnici. Dakle, prema akademiku Ruske akademije nauka Eriku Galimovu, lunarni minerali mogu spasiti čovječanstvo od globalne energetske krize. Tricij isporučen na Zemlju iz najbližeg nebeskog tijela može se koristiti za termonuklearnu fuziju. Osim toga, vrlo je primamljivo pretvoriti Mjesec u predstražu za istraživanje dubokog svemira, bazu za praćenje opasnosti od asteroida, praćenje razvoja kritičnih situacija na našoj planeti.
Najsjajnija (i kontroverzna!) Ideja je i dalje upotreba helijuma-3 dostupnog na Mjesecu, koji nije na Zemlji. Njegova glavna prednost, kaže Galimov, je ta što je to "ekološki prihvatljivo gorivo". Tako nestaje problem odlaganja radioaktivnog otpada, koji je pošast nuklearne energije. Prema proračunima naučnika, godišnje potrebe cijelog čovječanstva za helijem-3 bit će 100 tona u budućnosti. Da bi ih dobili, potrebno je otvoriti trometarski sloj mjesečevog tla površine 75 x 60 kilometara. Štaviše, paradoksalno, cijeli ciklus - od proizvodnje do isporuke na Zemlju - koštat će deset puta jeftinije od upotrebe ugljikovodika (uzimajući u obzir postojeće cijene nafte).
"Zapadni stručnjaci predlažu izgradnju helijevih reaktora direktno na Mjesecu, što će dodatno smanjiti troškove proizvodnje čiste energije", napominje akademik. Rezerve helijuma -3 na Mjesecu su ogromne - oko milion tona: dovoljne za cijelo čovječanstvo više od hiljadu godina.
No, kako bi za 15–20 godina započeli s iskopavanjem helija-3 na Mjesecu, potrebno je sada započeti geološka istraživanja, mapirati područja obogaćena i izložena Suncu, te stvoriti pilot inženjerske instalacije, kaže Galimov. Za implementaciju ovog programa ne postoje složeni inženjerski zadaci, samo je pitanje ulaganja. Koristi od njih su očigledne. Jedna tona helijuma-3 u ekvivalentu energije jednaka je 20 miliona tona nafte, odnosno po sadašnjim cijenama košta više od 20 milijardi dolara. A transportni troškovi za isporuku jedne tone na Zemlju iznosit će samo 20-40 miliona dolara. Prema proračunima stručnjaka, za podmirivanje potreba Rusije energetskoj industriji bit će potrebno 20 tona helija -3 godišnje, a za cijelu Zemlju deset puta više. Jedna tona helijuma-3 dovoljna je za godišnji rad elektrane od 10 GW (10 miliona kW). Za vađenje jedne tone helijuma-3 na Mjesecu bit će potrebno otvoriti i obraditi nalazište dubine tri metra na površini od 10-15 kvadratnih kilometara. Prema riječima stručnjaka, vrijednost projekta je 25-35 milijardi dolara.
Ideja o upotrebi helijuma-3, međutim, ima protivnike. Njihov glavni argument je da je prije stvaranja baza za ekstrakciju ovog elementa na Mjesecu i ulaganja znatnih sredstava u projekt potrebno uspostaviti termonuklearnu fuziju na Zemlji u industrijskim razmjerima, što još nije bilo moguće.
Ruski projekti
Bilo kako bilo, tehnički, zadatak pretvaranja Mjeseca u izvor minerala može se riješiti u narednim godinama, uvjereni su ruski naučnici. Tako je nekoliko vodećih domaćih preduzeća najavilo spremnost i posebne planove za razvoj Zemljinog satelita.
Automati bi trebali biti prvi koji će "kolonizirati" Mjesec, prema Naučno -proizvodnom udruženju Lavochkin, vodećoj nacionalnoj nevladinoj organizaciji na području istraživanja svemira uz pomoć automatskih vozila. Tamo se zajedno s Kinom razvija projekt koji je osmišljen da postavi temelje za industrijski razvoj Mjeseca.
Prema riječima stručnjaka preduzeća, prije svega, potrebno je istražiti nebesko tijelo koristeći automatska sredstva i stvoriti Mjesečevo poligon, koji će u budućnosti postati element velike naseljene baze. On bi trebao uključivati mobilni kompleks lakih i teških lunarnih rovera, telekomunikacije, astrofizičke komplekse i komplekse za slijetanje, velike antene i neke druge elemente. Osim toga, planirano je formiranje konstelacije svemirskih letjelica u skoro mjesečevoj orbiti za komunikaciju i daljinsko otkrivanje površine.
Planirano je da se projekat realizuje u tri faze. Prvo, uz pomoć lakih vozila, odaberite optimalna područja na Mjesecu za rješavanje najzanimljivijih naučnih i primijenjenih problema, a zatim rasporedite orbitalnu konstelaciju. U posljednjoj fazi, teški lunarni roveri ići će na Zemljin satelit, koji će odrediti najzanimljivije točke za slijetanje i uzorkovanje tla.
Zamišljeno, prema mišljenju programera projekta, neće zahtijevati velika ulaganja, budući da se lansirna vozila tipa Rokot ili Zenit mogu koristiti za lansiranje vozila (osim za teške lunarne rovere).
Vodeća ruska svemirska kompanija sa ljudskom posadom, Raketna i svemirska korporacija SP Korolev (RSC) Energia, spremna je preuzeti palicu istraživanja Mjeseca. Prema njegovim stručnjacima, ISS će igrati važnu ulogu u stvaranju lunarne baze, koja bi se na kraju trebala pretvoriti u međunarodnu svemirsku luku. Čak i ako nakon 2020. godine zemlje partneri u programu ISS odluče da više neće produžavati svoje djelovanje, planira se izgradnja platforme na bazi ruskog segmenta za sastavljanje struktura buduće lunarne baze u orbiti.
Za isporuku ljudi i tereta u orbitu razvija se obećavajući transportni sistem koji će se sastojati od bazne svemirske letjelice i nekoliko njegovih modifikacija. Osnovna verzija je transportni brod s novom posadom. Dizajniran je za opsluživanje orbitalnih stanica - za slanje posade i tereta do njih s naknadnim povratkom na Zemlju, kao i za korištenje kao spasilački brod.
Novi sistem sa ljudskom posadom bitno se razlikuje od postojećih svemirskih letjelica Sojuz, prvenstveno u smislu novih tehnologija. Brod koji obećava bit će izgrađen prema principu Lego dizajna (odnosno po modularnom principu). Ako je potrebno letjeti u orbitu blizu zemlje, svemirska letjelica će se koristiti za brz pristup stanici. Ako se zadaci zakompliciraju i potrebni su letovi izvan svemira u blizini zemlje, kompleks se može naknadno opremiti pomoćnim odjeljkom s mogućnošću povratka na Zemlju.
Energia očekuje da će izmjene svemirskih letjelica omogućiti ekspedicije na Mjesec, održavanje i popravak satelita, izvođenje dugih - do mjesec dana - autonomnih letova radi provođenja različitih istraživanja i eksperimenata, kao i isporuku i povratak povećana količina tereta u bespovratnoj verziji za povrat tereta. Sustav smanjuje opterećenje posade, štoviše, zbog sistema slijetanja padobranskim mlaznicama, preciznost slijetanja bit će samo dva kilometra.
Prema planovima iz Federalnog svemirskog programa do 2020., prvo lansiranje nove svemirske letjelice s ljudskom posadom trebalo bi se dogoditi 2018. s kosmodroma Vostočni koji se gradi u Amurskoj regiji.
Ako Rusija na državnom nivou ipak odluči razvijati minerale na Mjesecu, Energia će moći osigurati jedinstveni transportni i teretni kompleks za višekratnu upotrebu koji služi industrijskom razvoju nebeskog tijela. Tako će novi brod (koji još nije dobio službeni naziv), koji će zamijeniti Soyuz, zajedno s međuorbitalnim tegljačem Parom koji je razvila RKK, osigurati prijevoz do 10 tona tereta, što će značajno smanjiti transportne troškove. Kao rezultat toga, Rusija će također moći pružati komercijalne usluge za slanje različitih tereta u svemir, uključujući i glomazne.
Parom je svemirska letjelica koju će lansirno vozilo lansirati u nisko Zemljinu orbitu (oko 200 km nadmorske visine). Zatim će drugo lansirno vozilo isporučiti kontejner sa teretom do određene tačke na njemu. Tegljač pristaje s njim i pomiče ga do odredišta, na primjer, na orbitalnu stanicu. Moguće je lansirati kontejner u orbitu sa gotovo bilo kojim domaćim ili stranim prijevoznikom.
Međutim, s trenutno postojećim sredstvima za svemirsku industriju, stvaranje lunarne baze i industrijski razvoj Zemljinog satelita projekti su prilično udaljene budućnosti. Prema Roskosmosu, planovi za letove turista na Mjesec uz pomoć modificirane svemirske letjelice Soyuz izgledaju mnogo realniji. Zajedno sa američkom kompanijom Space Adventures, rusko odjeljenje razvija novu turističku rutu u svemiru, a za pet godina planira poslati zemljane na obilazak Mjeseca.
Još jedna poznata domaća kompanija, Državni svemirski istraživačko-proizvodni centar Khrunichev (GKNPT), također je spremna dati svoj doprinos razvoju nebeskog tijela. Prema stručnjacima GKNPT-a, Mjesečevom programu bi trebala prethoditi prva, blizu Zemlje faza, koja će se implementirati pomoću iskustva ISS-a. Na bazi stanice, nakon 2020. godine, planira se stvaranje orbitalnog montažnog i operativnog kompleksa sa posadom za buduće ekspedicije na druge planete, kao i, eventualno, turističke komplekse.
Mjesečev program, prema naučnicima, ne bi trebao ponoviti ono što je već učinjeno u prošlom stoljeću. Planirano je stvaranje stalne stanice u orbiti Zemljinog satelita, a zatim i baze na njenoj površini. Raspoređivanje lunarne stanice, koja se sastoji od dva modula, omogućit će ne samo ekspediciju na nju, već i povratak tereta na Zemlju. Također će zahtijevati svemirsku letjelicu s posadom s posadom od najmanje četiri osobe, sposobne za autonomni let do 14 dana, kao i modul lunarne orbitalne stanice te vozilo za slijetanje i polijetanje. Sljedeći korak trebao bi biti stalna baza na mjesečevoj površini sa svom infrastrukturom koja će osigurati boravak četiri osobe u prvoj fazi, a zatim povećati broj osnovnih modula i opremiti je elektranom, modulom pristupnika i drugim neophodni objekti.
Programi svemirskog kluba
Rusija
U okviru koncepta razvoja ruskog istraživanja svemira do 2040. godine predviđen je program istraživanja Mjeseca (2025–2030) i letova na Mars (2035–2040). Trenutni zadatak razvoja satelita Zemlje je stvaranje lunarne baze, a tako veliki program trebao bi se provesti u okviru međunarodne saradnje, uvjereni su u Roscosmosu.
U okviru prve faze programa istraživanja Mjeseca za period 2013–2014, planirano je lansiranje lunarnih satelita Luna-Glob i Luna-Resource, rekao je šef NPO Lavochkin Viktor Khartov. Zadaci misije Luna-Glob su letjeti oko Mjeseca, pripremiti i odabrati mjesta za lunarni rover, za druge inženjerske i naučne komplekse, koji će postati osnova za buduću bazu, kao i proučavanje Mjesečevog jezgra pomoću posebnih uređaji za bušenje - penetratori (u tom je pitanju moguća suradnja s Japanom, budući da japanski stručnjaci već duže vrijeme uspješno razvijaju penetratore).
Druga faza predviđa isporuku naučne laboratorije - lunarnog rovera na Mjesec za širok spektar naučnih i tehnoloških eksperimenata. U ovoj fazi, Indija, Kina i evropske zemlje su pozvane na saradnju. Planirano je da Indijanci, u okviru misije Chandrayan-2, obezbijede raketu i leteći modul, kao i lansiranje sa svog kosmodroma. Rusija će pripremiti modul za slijetanje, lunarni rover težak 400 kilograma i naučnu opremu.
Prema riječima Viktora Khartova, u budućnosti (nakon 2015.) planiran je ruski projekt Luna-Resource / 2, koji predviđa stvaranje jedinstvene platforme za slijetanje, lunarnog rovera s velikim dometom, poletne rakete s Mjeseca, sredstva za utovar i skladištenje uzoraka mjesečevog tla isporučenog na Zemlju, kao i izvođenje visokopreciznog slijetanja na svjetionik koji se nalazi na Mjesecu. U isto vrijeme planira se isporuka uzoraka lunarnog tla prikupljenih pomoću lunarnog rovera u unaprijed odabranim područjima od naučnog interesa.
Projekt Luna-Resource / 2 bit će treća faza ruskog lunarnog programa. U sklopu toga planirano je izvođenje dvije ekspedicije: prva će isporučiti teški istraživački lunarni rover na površinu Mjeseca kako bi obavila kontaktna istraživanja i uzeti uzorke mjesečevog tla, a druga - raketu za uzlijetanje za vraćanje uzoraka tla na Zemlju.
Stvaranje automatske baze omogućit će rješavanje brojnih problema u interesu Mjesečevog programa s ljudskom posadom, koji predviđa da će nakon 2026. godine ljudi letjeti na Mjesec. Od 2027. do 2032. godine planirano je stvaranje posebnog istraživačkog centra "Lunarni poligon" na Mjesecu, već dizajniranog za rad kosmonauta.
SAD
U januaru 2004. američki predsjednik George W. Bush objavio je NASA -in cilj da se "vrati" na Mjesec do 2020. godine. Amerikanci su planirali odbaciti zastarjele šatlove kako bi oslobodili sredstva do 2010. Do 2015. NASA je trebala implementirati novi program Constellation sličan moderniziranom i proširenom programu Apollo. Glavne komponente projekta su lansirna raketa Ares-1, koja je razvoj čamca sa pogonom na čvrsto gorivo, svemirska letjelica Orion sa posadom od pet do šest ljudi, modul Altair, dizajniran za slijetanje na Mjesečeve površine i uzlijetanja s nje, pozornica za bijeg sa Zemlje (EOF), kao i teški nosač "Ares-5", dizajniran za lansiranje EOF-a u orbitu blizu zemlje zajedno sa "Altairom". Cilj programa Constellation bio je odletjeti na Mjesec (najranije 2012.), a zatim sletjeti na njegovu površinu (ne prije 2020.).
Međutim, nova američka administracija, predvođena Barackom Obamom, ove je godine najavila kraj programa Constellation, smatrajući ga previše skupim. Skrativši lunarni program, Obamina administracija je paralelno odlučila produžiti sredstva za rad američkog segmenta ISS -a do 2020. U isto vrijeme, američke vlasti odlučile su potaknuti napore privatnih kompanija na izgradnji i upravljanju svemirskim letjelicama s ljudskom posadom.
kina
Kineski studij Mjeseca konvencionalno je podijeljen u tri dijela. Tokom prve 2007. godine, svemirska letelica Chang'e-1 je uspešno lansirana. Radio je u Mjesečevoj orbiti 16 mjeseci. Rezultat je bila 3D karta visoke rezolucije njene površine. 2010. godine na Mjesec je poslan drugi istraživački aparat za fotografiranje područja, u jedno od kojih će Chang'e-3 morati sletjeti.
Druga faza programa istraživanja prirodnog satelita Zemlje uključuje isporuku samohodnog vozila na njegovu površinu. U okviru treće faze (2017.), na Mjesec će ići još jedna instalacija, čiji će glavni zadatak biti dostava uzoraka lunarnih stijena na Zemlju. Kina namjerava poslati svoje astronaute na Zemljin satelit nakon 2020. U budućnosti se planira stvaranje tamo nastanjive stanice.
Indija
Indija takođe ima nacionalni lunarni program. U novembru 2008. godine ova zemlja je lansirala vještački mjesec "Chandrayan-1". Automatska sonda poslana je s nje na površinu prirodnog satelita Zemlje, koja je proučavala sastav atmosfere i uzimala uzorke tla.
U suradnji s Roscosmosom, Indija razvija projekt Chandrayan -2, koji predviđa slanje svemirske letjelice na Mjesec pomoću indijske lansera GSLV, koja se sastoji od dva lunarna modula - orbitalnog i modula za slijetanje.
Lansiranje prve svemirske letjelice sa posadom zakazano je za 2016. Na brodu će, prema riječima čelnice Indijske organizacije za svemirska istraživanja (ISRO) Kumaraswamyja Radhakrishnana, u svemir otići dva astronauta koji će provesti sedam dana u niskoj orbiti. Tako će Indija postati četvrta država (nakon Rusije, Sjedinjenih Država i Kine) koja izvodi svemirske letove s ljudskom posadom.
Japan
Japan razvija svoj Mjesečev program. Tako je 1990. prva sonda poslana na Mjesec, a 2007. tamo je lansiran umjetni satelit Kaguya sa 15 naučnih instrumenata i dva satelita - Okinawa i Ouna na brodu (radio je u Mjesečevoj orbiti više od godinu dana). U periodu 2012-2013. Bilo je planirano lansiranje sljedećeg automatskog aparata, do 2020. - let s posadom do Mjeseca, a do 2025. - 2030. - stvaranje Mjesečeve baze sa posadom. Međutim, prošle godine Japan je zbog budžetskih deficita odlučio napustiti lunarni program sa posadom.
