Добро пожаловать в нашу серию по колонизации Солнечной системы! Сегодня мы рассмотрим ближайших к Земле небесных соседей. Это верно, мы смотрим на Луну!
Скорее всего, мы все слышали об этом более одного раза в нашей жизни и даже имеем собственные мысли на эту тему. Но для космических агентств по всему миру, футуристов и частных аэрокосмических компаний идея колонизации Луны - это не вопрос «если», а «когда» и «как». Для некоторых создание постоянного присутствия человека на Луне - это вопрос судьбы, а для других - вопрос выживания.
Неудивительно, что планы по созданию поселения людей предшествуют как приземлению на Луну, так и космической гонке. В последние несколько десятилетий многие из этих планов были стерты с лица земли и обновлены благодаря планам на новую эру исследования Луны. Итак, что потребуется для установления постоянного присутствия человека на Луне, когда это может произойти, и готовы ли мы к этому вызову?
Еще до того, как были сделаны предложения относительно лунных колоний, идея человечества, живущего на Луне, была широко исследована в художественной литературе, с примерами, уходящими в прошлое на столетие. Кроме того, еще в начале 20-го века существовало предположение, что Луна может быть уже заселена местными формами жизни (очень похоже на то, что считалось о Марсе).
Примеры в художественной литературе:
В 1940–1960-е годы писатель-фантаст Роберт А. Хайнлайн много писал о первых путешествиях и возможной колонизации Луны. Они включали множество коротких рассказов 1940-х годов, которые описывают, как будет выглядеть жизнь в поселениях на «Луне» (имя, обычно используемое Хайнлайном для описания колонизированной Луны).
В 1966 году Хайнлайн выпустил получивший премию Гюго роман, Луна - суровая любовница, который рассказывает историю потомков лунной исправительной колонии, борющихся за независимость от Земли. Эта история получила широкое признание за то, как она объединила политические комментарии с такими вопросами, как исследование космоса, устойчивость и искусственный интеллект. Именно в этой работе Хайнлайн придумал термин «TANSTAAFL» - сокращение от «Там нет такого понятия, как бесплатный обед».
В 1985 году Хайнлайн выпустил Кот, который идет сквозь стены, где большая часть книги происходит в «Свободной луне» после того, как она выиграла борьбу за независимость, и включает в себя персонажей из некоторых его предыдущих работ.
Лунная колонизация была также исследована в художественной литературе покойным и великим Артуром Кларком. Это включало рассказ пепельный свет (1955), где поселение на Луне оказывается пойманным в середине войны между Землей и союзом между Марсом и Венерой. Затем последовало Падение лунной пыли (1961), на котором изображен лунный корабль, полный туристов, тонущих в море Мундуста.
В 1968 году Кларк сотрудничал с режиссером Стэнли Кубриком в создании научно-фантастического фильма. 2001: Космическая Одиссеягде часть сюжета происходит в американской лунной колонии, которая помещается в карантин после того, как поблизости находится объект инопланетного происхождения. Кларк подробно остановился на этом в версии романа, выпущенной в том же году. Лунная колония также упоминается в романе Кларка "Туманность и Уго" Рандеву с Рамой (1973).
Научный сотрудник великой Урсулы К. Ле Гуин также включает лунную колонию в свой роман 1971 года Токарный станок Небес, которая получила премию «Локус» за лучший роман в 1972 году и дважды была включена в фильм (1980 и 2002). В альтернативной реальности лунные базы создаются в 2002 году, а затем подвергаются нападению враждебных чужеродных видов из Альдебарана (которые в другой реальности являются доброкачественными).
В 1973 году покойный и великий Исаак Азимов выпустил роман Сами Боги, где третий раздел происходит в лунном поселении в начале 22-го века.Лунатики (1988) Ким Стэнли Робинсон (автор Красный Марс трилогия, 2312 а также АврораЦентры группы порабощенных шахтеров, вынужденных работать под лунной поверхностью, начинают восстание.
В рассказе Аластера Рейнольдса «Byrd Land Six» 1995 года упоминается о Лунной колонии с экономикой, сосредоточенной вокруг добычи гелия-3. В 1998 году Бен Бова выпустил восход луны а также Moonwarдва романа, основанные на лунной базе, созданной американской корпорацией и восставшей против Земли. Это часть его серии «Гранд тур», в которой все вместе рассматриваются вопросы колонизации Солнечной системы.
В 2017 году Энди Вейр (автор Марсианин) выпущенный Артемидароман в лунном городе, экономика которого строится вокруг лунного туризма. Значительное внимание уделяется деталям повседневной жизни на Луне, включая описания атомной электростанции, алюминиевого завода и установки по производству кислорода.
Предложения:
Самый ранний зарегистрированный пример людей, живущих на Луне, был сделан в 17 веке епископом Джоном Уилкинсом. В его Дискурс о новом мире и другой планете (1638), он предсказал, что люди однажды научатся управлять полетом и основать лунную колонию. Однако подробные и научно обоснованные предложения появятся только в 20 веке.
В 1901 году Г. Г. Уэллс написал Первые люди на Луне, который рассказывает историю местных лунных жителей (селенитов) и включает в себя элементы реальной науки. В 1920 году Константин Циолковский (которого многие называют «отцом космонавтики и ракетостроения») написал роман Вне земли, Этот роман рассказывает о людях, колонизирующих Солнечную систему, и подробно описывает, какой будет жизнь в космосе.
С началом космической гонки в 1950-х годах ученые, инженеры и архитекторы предложили ряд концепций и проектов. В 1954 году Артур Кларк предложил создать лунную базу, состоящую из надувных модулей, покрытых лунной пылью для изоляции. Связь с космонавтами в полевых условиях будет осуществляться с использованием надувной радиомачты.
Со временем будет построен более крупный постоянный купол, основанный на очистителе воздуха на основе водорослей, ядерном энергетическом реакторе и электромагнитных пушках для запуска грузов и топлива для судов в космосе. Кларк рассмотрит это предложение в своем рассказе 1955 года Пепельный свет.
В 1959 году армия США начала исследование
В 1959 году Джон С. Райнхарт - тогдашний директор Научно-исследовательской лаборатории горного дела в Колорадской горной школе - предложил лунную конструкцию, которая может «плавать» в неподвижном океане пыли ». Это было сделано в ответ на популярную тогда теорию о том, что на Луне были океаны реголита, которые были на глубине 1,5 км (одна миля).
Эта концепция была изложена в исследовании Райнхарт «Основные критерии построения Луны» в Журнал Британского межпланетного обществагде он описал «плавающее основание», состоящее из полуцилиндра с полукуполами на обоих концах и размещенного над ним микрометеороидного щита.
В 1961 году, в тот же год, когда президент Кеннеди объявил о программе «Аполлон», ВВС США выпустили секретный отчет, основанный на предыдущей оценке лунной военной базы, сделанной армией США. Известный как проект Lunex, план предусматривал посадку экипажа на Луну, которая в конечном итоге приведет к подземной базе ВВС на Луне к 1968 году.
В 1962 году Джон Деник (руководитель программы для передовых программ НАСА) и Стэнли Зан (технический директор по исследованиям лунного базирования в космическом отделе компании Martin) опубликовали исследование под названием «Лунное базирование». Их концепция предусматривала создание подповерхностной базы в Море Спокойствия, будущей пристани Аполлон 11 миссия.
Как и предложение Кларка, эта база будет опираться на ядерные реакторы для энергетики и систему фильтрации воздуха на основе водорослей. База будет состоять из 30 модулей среды обитания, разделенных на семь жилых зон, восемь рабочих зон и 15 логистических зон. общая база будет иметь размеры 1300 м², что может вместить 21 члена экипажа.
В течение 1960-х годов НАСА провело множество исследований, которые защищали создание мест обитания, вдохновленных миссионерской архитектурой Программы (в частности, Сатурн V ракета и ее производные). Эти планы предусматривали размещение модулей космической станции на поверхности Луны и использование существующих конструкций и технологий для сокращения затрат и обеспечения надежности.
В 1963 году, в течение 13 Материалы лунного и планетарного исследовательского коллоквиума, Уильям Симс подготовил исследование под названием «Архитектура лунной базы». Его проект предусматривал создание среды обитания под стеной ударного кратера с посадочной площадкой поблизости для космического корабля. Среда обитания будет трехэтажной с
Эти окна также позволят свету проникнуть в среду обитания и будут изолированы резервуарами для воды для радиационной защиты. Энергия должна была быть обеспечена ядерными реакторами, в то время как участки среды обитания были бы посвящены предоставлению офисных помещений, мастерских, лабораторий, жилых помещений и фермы для производства как можно большего количества пищи для экипажа.
Но, пожалуй, самым влиятельным проектом эпохи Аполлона было двухтомное «Исследование синтеза лунной базы», завершенное в 1971 году аэрокосмической фирмой North American Rockwell. В результате исследования был разработан концептуальный проект для серии Лунных Поверхностных Баз (LSB), которые были получены из соответствующего исследования для орбитальной лунной станции.
В последние годы многочисленные космические агентства выдвинули предложения о строительстве колоний на Луне. В 2006 году Япония объявила о планах создания базы на Луне к 2030 году. Россия сделала аналогичное предложение в 2007 году, которое будет построено в 2027-32 годах. В 2007 году Джим Берк из Международного космического университета во Франции предложил создать Лунный Ноев Ковчег, чтобы человеческая цивилизация пережила катастрофическое событие.
В августе 2014 года представители НАСА встретились с лидерами отрасли, чтобы обсудить экономически эффективные способы строительства лунной базы в полярных регионах к 2022 году. В 2015 году НАСА изложило концепцию лунного поселения, которая будет опираться на работников-роботов (известных как «Транс»). -Формеры) и гелиостаты для создания лунного поселения вокруг южной полярной области Луны.
В 2016 году руководитель ЕКА Иоганн-Дитрих Вёрнер предложил создать международную деревню на Луне в качестве преемника международной космической станции. Создание этой деревни будет зависеть от тех же межучрежденческих партнерств, что и МКС, а также от правительств и частных интересов.
Проблемы:
Само собой разумеется, что создание лунной колонии было бы огромным обязательством с точки зрения времени, ресурсов и энергии. В то время как разработка многоразовых ракет и другие меры снижают стоимость отдельных запусков, отправка полезных грузов на Луну по-прежнему является очень дорогостоящим предприятием, особенно там, где потребуется многократные тяжелые запуски.
Существует также вопрос многих природных опасностей, которые возникают при жизни на теле, таком как Луна. К ним относятся экстремальные температуры, когда сторона, обращенная к Солнцу, испытывает максимумы 117 ° C (242 ° F), в то время как темная сторона испытывает минимумы -43 ° C (-46 ° F). Большая часть поверхности Луны также подвергается воздействию метеороидов и микрометеороидов.
Луна также имеет слабую атмосферу, это практически вакуум. Это одна из причин того, почему Луна проходит через такие экстремальные температуры и почему поверхность покрыта пятнами от ударов (т. Е. Нет атмосферы, в которой метеоры могут сгореть). Это также означает, что любые населенные пункты должны быть герметичными, герметичными и изолированными от внешней среды.
Отсутствие атмосферы (а также магнитосферы) также означает, что поверхность подвергается гораздо большему излучению, чем мы привыкли здесь, на Земле. Это включает солнечную радиацию, которая становится намного хуже во время солнечного события, и космические лучи.
Возможные методы:
С начала космической эры было сделано несколько предложений о том, как и где можно построить лунную колонию. Где это имеет особое значение, так как любое поселение должно обеспечивать определенную степень защиты от стихии. Как говорится, три наиболее важных соображения в сфере недвижимости: «местоположение, местоположение и местоположение».
По этой причине на протяжении многих лет было выдвинуто множество предложений о строительстве лунных мест обитания в местах, которые обеспечили бы естественную защиту и / или сдерживание. В настоящее время наиболее популярным из них является бассейн Айткена на Южном полюсе, массивный ударный район вокруг южной полярной области Луны, который сильно обветшал.
Одной из главных особенностей этого региона является тот факт, что он постоянно затенен, что означает, что он испытывает гораздо более стабильные температуры. Кроме того, многочисленные миссии подтвердили наличие водяного льда в регионе, который можно собирать, чтобы сделать все из водорода (или
Кроме того, любая попытка колонизировать Луну должна будет использовать такие технологии, как аддитивное производство (т.н. 3D-печать), роботов и телеприсутствие. База (или базы) также должны быть изготовлены и поставлены в максимально возможной степени, используя местные ресурсы, метод, известный как использование ресурсов на месте (ISRU).
НАСА и ЕКА уже много лет изучают эту концепцию, и оба разработали свои собственные методы превращения лунного реголита и других ресурсов в полезные материалы. Например, с 2013 года ESA сотрудничает с фирмой архитектурного дизайна Foster + Partners для разработки своей Международной Moon Moon Village.
Предложенный ими способ создания этой базы состоит в размещении надувных каркасов на поверхности, которая затем будет покрыта формой бетона из лунного реголита, оксида магния и связующей соли. НАСА предложило аналогичный метод, который требует, чтобы рабочие-роботы использовали «спеченный» реголит для основ 3D-печати. Это состоит из плавления реголита путем бомбардировки его микроволнами, а затем распечатывания в виде расплавленной керамики.
Другие идеи включают в себя создание среды обитания в земле и наличие верхнего уровня, который обеспечивает доступ к поверхности и обеспечивает естественный свет. Существует даже предложение о строительстве лунных поселений внутри стабильных лавовых труб, которые не
Есть даже предложение создать соленоидную лунную базу, которая обеспечит собственную защиту от излучения. Эта концепция была представлена инженером-строителем Марко Перони на Форуме и выставке AIAA по космосу и астронавтике 2017 года и состоит из прозрачных куполов, окруженных тором высоковольтных кабелей. Этот тор обеспечит активное магнитное экранирование от излучения и позволит строить поселения в любом месте на поверхности.
Обилие льда вокруг полярных регионов обеспечит поселенцев постоянным источником воды для питья, орошения и даже может быть переработано для производства топлива и дышащего кислорода. Для обеспечения минимального количества отходов потребуется строгий режим переработки.
Эти туалеты для компостирования могут быть объединены с лунным реголитом для создания растущей почвы, которую затем можно орошать с использованием воды местного производства. Это было бы очень важно, учитывая, как лунным колонистам нужно будет выращивать большую часть своей пищи, чтобы сократить количество посылок, которые нужно будет отправлять с Земли на регулярной основе.
Лунная вода также может быть использована в качестве источника энергии, если колонии оснащены электролизными батареями (где молекулы воды расщепляются на водород и кислород, а водород сжигается). Другие источники энергии могут включать солнечные батареи, которые могут быть построены вокруг кратов кратеров и направлять электроэнергию к поселениям внутри них.
Космическая солнечная энергия также сможет обеспечить обильную энергию поселениям по всему лунному ландшафту. Ядерные реакторы являются другим вариантом, как и термоядерные (токамак) реакторы. Этот последний вариант особенно привлекателен, учитывая тот факт, что гелий-3 (источник энергии для термоядерных реакторов) более распространен на поверхности Луны, чем на Земле.
Потенциальные преимущества:
Чтобы быть справедливым, создание колонии на любом из небесных тел в нашей Солнечной системе имеет некоторые серьезные потенциальные выгоды. Но наличие колонии на ближайшем к Земле небесном теле было бы особенно полезно. Мы сможем не только проводить исследования, добывать ресурсы и пользоваться преимуществами новых технологий, но и иметь базу на Луне, которая облегчит миссии и колонизацию других планет и лун.
Проще говоря, колония на Луне может действовать как ступенька к Марсу, Венере, Поясу Астероидов и за его пределами. Располагая инфраструктурой на поверхности Луны и на орбите, которая могла бы заправлять и ремонтировать космические корабли, летящие дальше в Солнечную систему, мы могли бы сэкономить миллиарды на затратах в дальних космических полетах.
Это одна из причин, почему НАСА планирует создать космическую станцию на орбите Луны - Лунную орбитальную платформу-шлюз (LOP-G), иначе. Лунные Врата, ранее известные как Врата Глубокого Космоса. Это также одна из причин, почему ЕКА хочет построить свою Moon Village с международными партнерами. Китай и Россия также рассматривают свои собственные наземные или орбитальные заставы именно по этой причине.
Лунные исследования также будут очень прибыльными. Изучая влияние низкой гравитации на организм человека, астронавты будут лучше подготовлены к тому, чтобы справиться с последствиями длительных космических путешествий, полетами на Марс и другими телами, где низкий уровень g является реальностью. Эти исследования могут также помочь проложить путь к созданию колоний на этих телах.
Обратная сторона Луны также представляет серьезные возможности для всех видов астрономии. Так как он направлен в сторону от Земли, дальняя сторона Луны свободна от радиопомех, что делает его идеальным местом для радиотелескопов. Поскольку на Луне нет атмосферы, массивы оптических телескопов, такие как Очень большой телескоп ESO в Чили, также не будут иметь помех.
Кроме того, у вас есть интерферометры, такие как LIGO и телескоп Event Horizon (EHT), которые могли бы с большей эффективностью искать гравитационные волны и отображать черные дыры. Могут также проводиться геологические исследования, которые позволят гораздо больше узнать о Луне и формировании системы Земля-Луна.
Обилие ресурсов на Луне, таких как гелий-3 и различные драгоценные и редкоземельные металлы, также может способствовать экспортной экономике. Этому способствовал бы тот факт, что Луна имеет намного меньшую скорость побега, чем Земля - 2,38 км / с (1,5
Но, конечно, ни одна лунная экономика не была бы полной без лунного туризма. Находящаяся на поверхности колония плюс инфраструктура на орбите сделали бы регулярные посещения Луны как рентабельными, так и даже прибыльными. Нетрудно представить, что это может привести к созданию всевозможных видов досуга - от курортов и казино до музеев и экспедиций по поверхности.
С правильным видом обязательств с точки зрения ресурсов, денег и труда - не говоря уже о некоторых серьезно авантюрных душах! - когда-нибудь может появиться такая вещь, как селенцы (или, как Хайнлайн называл их «психами»).
Мы написали много статей о лунной колонизации здесь, в журнале Space. Вот план Пола Спудиса по созданию устойчивой и доступной лунной базы: зачем колонизировать Луну в первую очередь? Стабильная труба лавы может обеспечить потенциальную среду обитания человека на Луне, а ЕКА планирует построить международную деревню… На Луне !.
Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с нашей серией из четырех частей «Создание базы на Луне»:
- Строительство Лунной базы: Часть 1 - Проблемы и опасности
- Строительство Лунной базы: Часть 2 - Концепции Хабитат
- Строительство Лунной базы: Часть 3 - Структурный дизайн
- Строительство Moon Moon: Часть 4 - Инфраструктура и транспорт
Чтобы получить представление о том, на что могут быть похожи жизнь и работа на Луне, ознакомьтесь с разделом «Что такое Луна Майнинг?», И это важно! Студенты выясняют, как сделать пиво на Луне.
У Astronomy Cast также есть несколько прекрасных эпизодов на эту тему. Вот Эпизод 115: Луна, Часть 3: Возвращение на Луну.
Источники:
- НАСА - Луна Земли
- НАСА - Луна на Марс
- НАСА - Что такое Артемида?
- Википедия - Колонизация Луны
- ЕКА - Создание лунной базы с 3D печатью
- PSRD - Добыча Луны, Марса и астероидов
- PSRD - космохимия и исследование человека
- НАСА - Исследование синтеза лунной базы - Vol. Я и т. II
- ФИАН - Лунные базы и космическая деятельность XXI века
- Астрономия - Деревня Луны: первый шаг человечества к лунной колонии?
