Programy eksploracji Księżyca, które zostały jednocześnie wycofane w Związku Radzieckim i Stanach Zjednoczonych w połowie lat 70., znów stają się popularne i poszukiwane. Wyścig księżycowy, który wydawał się być dawno temu, znów nabiera rozpędu. Dziś naukowcy z wielu krajów świata są przekonani, że ludzkość jest na takim etapie rozwoju, który jest w stanie zapewnić przekształcenie Księżyca w kosmiczną placówkę cywilizacji. W tym celu wiodące kraje świata mają wszystko, czego potrzebują: liczne porty kosmiczne, łaziki księżycowe, moduły zwrócone na Ziemię i ciężkie pojazdy nośne.
Dwa główne pytania programu Lunar w jego współczesnej reinkarnacji to następujące pytania: dlaczego Ziemianie potrzebują Księżyca i jakie technologie pomogą ludzkości go skolonizować? Odpowiedzi na te pytania szukają dziś naukowcy z wielu krajów świata. Dziś jedynym naturalnym satelitą Ziemi interesują się Rosja, USA, kraje Unii Europejskiej, Chiny, Indie i Japonia. Księżyc został ponownie zapamiętany w 2004 roku, kiedy prezydent USA George W. Bush ogłosił wznowienie programu księżycowego. Później, w latach 2007 i 2013, Chiny wysłały na Księżyc moduły orbitalne i lądujące. A w 2014 roku plany eksploracji Księżyca wyraził Dmitrij Rogozin, który pełni funkcję wicepremiera rosyjskiego rządu.
W połowie lat 70. ubiegłego wieku uważano, że latanie na Księżyc jest bardzo drogie, co więcej, nie było do końca jasne, do czego służy. Dziś Księżyc znów staje się istotny, a naukowcy na całym świecie zdają się znajdować odpowiedzi, dla których konieczne jest wznowienie programów księżycowych. Pomimo faktu, że polityczna motywacja do eksploracji Księżyca jest teraz nieobecna, pojawiły się nowe bodźce. Np. aktualizacja programów księżycowych po ponad pół wieku zapomnienia może wiązać się z wysokim poziomem technologicznym dzisiejszej cywilizacji, która do dalszego rozwoju potrzebuje naprawdę ambitnych celów. Również ten proces może być związany z rozwojem i perspektywami prywatnej astronautyki. Dziś w arsenale światowego przemysłu kosmicznego jest wszystko, co niezbędne do „podbicia” księżyca, pozostaje tylko dokładne określenie celów i zadań programów księżycowych.
Rosyjski przemysł kosmiczny ma ogromne doświadczenie w startach na Księżycu, które wcześniej zgromadzili radzieccy inżynierowie i naukowcy. Radzieckie statki kosmiczne jako pierwsze wykonały miękkie lądowanie na Księżycu, sfotografowały odwrotną stronę naturalnego satelity Ziemi i pobrały próbki gleby z regolitu. Pierwszy na świecie łazik, który z powodzeniem działał na powierzchni ciała niebieskiego, powszechnie znany jako „Lunokhod-1”, to także zasługa sowieckiej kosmonautyki. Łazik księżycowy działał na powierzchni satelity od 17 listopada 1970 do 14 września 1971.
Łunochod-1
Dziś załogowe loty na Księżyc są ponownie włączone do podstaw polityki państwa, informuje RIA Novosti. W ramach federalnego programu kosmicznego na lata 2016-2025 opracowano projekt Luna-Globe, który zakłada uruchomienie serii automatycznych stacji na naturalnego satelitę Ziemi. Obecnie projekt ten realizuje organizacja pozarządowa Ławoczkin. Prezydent Federacji Rosyjskiej Władimir Putin, odwiedzając nowy pawilon Kosmosu w WOGN 12 kwietnia 2018 r., zauważył, że program księżycowy tego kraju będzie realizowany.
Natychmiastowe plany rosyjskiego programu księżycowego
W pierwszym etapie realizacji rosyjskiego programu księżycowego planowane jest uruchomienie pięciu automatycznych stacji na Księżyc w latach 2019-2025. Wszystkie starty planowane są z nowego kosmodromu Wostocznyj. Badanie Księżyca za pomocą stacji automatycznych implikuje wybór miejsca ekspansji ludzkiej obecności na naturalnym satelicie Ziemi. Otrzymane informacje o niezbędnych zasobach powinny pomóc w ustaleniu lokalizacji bazy księżycowej.
W pierwszym etapie realizacji rosyjskiego programu księżycowego postawiono następujące zadania naukowe: badanie składu materii i zachodzących procesów fizycznych na biegunach księżyca; badanie właściwości egzosfery i procesów interakcji plazmy kosmicznej z powierzchnią na biegunach księżycowych; badanie struktury wewnętrznej naturalnego satelity Ziemi metodami globalnej sejsmometrii; badania ultra wysokoenergetycznych promieni kosmicznych.
Obecnie najbliższe plany Rosji dotyczące badania Księżyca za pomocą stacji automatycznych są następujące:
2019 - start statku kosmicznego Luna-25. Misją jest zbadanie powierzchni Księżyca w rejonie Bieguna Południowego.
2022 – wystrzelenie statku kosmicznego Luna-26. Misja - zdalne badanie Księżyca, zapewniające komunikację dla kolejnych misji księżycowych.
2023 – Wystrzelenie 3 i 4 satelitów Luna-27 (główne i zapasowe sondy do lądowania). Misja - opracowanie technologii tworzenia stałej bazy na powierzchni Księżyca, badanie regolitu i egzosfery Księżyca.
2025 – wystrzelenie statku kosmicznego Luna-28. Misja - dostarczenie na powierzchnię Ziemi termostatowanych próbek gleby księżycowej, która będzie wydobywana przez wcześniejsze automatyczne stacje, w próbkach mogą znajdować się kryształki lodu.
Jak można wykorzystać Księżyc
Wielu naukowców uważa, że ekspansja kosmiczna będzie logicznym etapem dalszego rozwoju ludzkości. Prędzej czy później nasza cywilizacja osiągnie etap, w którym na naszej planecie zrobi się ciasno i zaistnieje potrzeba bazy przeładunkowej na Księżycu, skąd będzie można wygodnie wystartować na Marsa lub inne planety Układu Słonecznego.
Eksperci wiążą szczególne nadzieje z możliwością wydobycia różnych minerałów na Księżycu, podkreślając ze wszystkich hel-3. Ta substancja jest już nazywana energią przyszłości i głównym skarbem księżyca. W przyszłości może służyć jako paliwo do energii termojądrowej. Hipotetycznie podczas syntezy termojądrowej z reakcją jednej tony substancji helu-3 i 0,67 tony deuteru powinna zostać uwolniona energia równoważna spaleniu 15 mln ton ropy (ale na chwilę obecną techniczną wykonalność takiej reakcji nie badano). Nie uwzględnia to faktu, że hel-3 na powierzchni Księżyca będzie musiał być jakoś wydobyty. A to nie będzie łatwe, ponieważ według badań zawartość helu-3 w regolicie księżycowym wynosi około jednego grama na 100 ton księżycowej gleby. Dlatego, aby wydobyć tonę tego izotopu, konieczne będzie przetworzenie na miejscu co najmniej 100 milionów ton księżycowej gleby. Jeśli jednak uda się rozwiązać wszystkie problemy związane z jego produkcją i użytkowaniem, hel-3 będzie w stanie dostarczać energię całej ludzkości przez kolejne tysiąclecia. Zasoby wody, które również znajdują się w glebie księżycowej, są również przedmiotem zainteresowania naukowców.
Potencjał naukowy Księżyca wciąż nie jest wyczerpany. Eksperci wciąż nie wiedzą, jak dokładnie powstał satelita Ziemi, a odpowiedzi na to pytanie oczywiście nie ma na naszej planecie. Ponadto Księżyc wydaje się być doskonałą platformą do prowadzenia obserwacji astrofizycznych, ponieważ na naturalnym satelicie naszej planety nie ma atmosfery. Technicznie rzecz biorąc, teleskopy można zainstalować na jego powierzchni już teraz. Ponadto wygodniej będzie monitorować asteroidy z Księżyca, które mogą stanowić poważne zagrożenie dla Ziemi. A w bardzo odległej przyszłości ludzkość będzie mogła pomyśleć o przeniesieniu na Księżyc wszystkich energochłonnych gałęzi przemysłu, co pomoże znacznie zmniejszyć wielkość emisji przemysłowych na naszej planecie.
Super ciężkie pojazdy nośne
Obecnie kontrowersyjna pozostaje kwestia zapotrzebowania na superciężkie pojazdy nośne do lotów na Księżyc. Ktoś uważa, że nie da się obejść bez pocisków zdolnych do przenoszenia do 80-120 ton ładunku, podczas gdy inni wręcz przeciwnie, podejście tworzenia takich pocisków uważają za nieracjonalne, uzasadniając to kosztowną eksploatacją i utrzymaniem niezbędnych infrastruktura. W każdym razie światowa kosmonautyka może zapewnić stworzenie takich rakiet. W ich rozwoju jest wystarczająco dużo doświadczenia: są to radzieckie rakiety nośne „N-1”, „Energia”, „Vulcan” i amerykańskie „Saturn-5”, „Ares V”.
Rakieta „Energia” ze statkiem kosmicznym „Buran”
Obecnie Stany Zjednoczone pracują nad dwoma projektami takich rakiet - Space Launch System, którego start został opóźniony i pomyślnie przetestowany przez prywatną rakietę Falcon Heavy. W ChRL pracują nad stworzeniem własnej superciężkiej rakiety „Wielki 9 marca”, zaprojektowanej od razu na 130 ton ładunku. W Rosji testowano pociski rodziny Angara i trwają prace nad superciężką rakietą Energia-5. Obecnie na Ziemi nie brakuje portów kosmicznych do użytku superciężkich pojazdów nośnych: Bajkonur, Vostochny, Kuru w Gujanie Francuskiej i Vandenberg na Florydzie, 4 porty kosmiczne w Chinach.
Planuje się, że pierwszy start nowego rosyjskiego superciężkiego pojazdu nośnego Energia-5 odbędzie się nie wcześniej niż w 2028 roku, a kompleks startowy dla niego w kosmodromie Wostoczny będzie gotowy w 2027 roku. Wcześniej informowała o tym agencja TASS, powołując się na własne źródła w przemyśle rakietowym i kosmicznym. Wyrzutnia dla nowej rosyjskiej rakiety zostanie zbudowana zgodnie z zasadami przyjętymi dla rakiety nośnej radzieckiej Energia w Bajkonurze (miejsce nr 250). Podobno będzie to uniwersalny kompleks startowy, z którego można również wystrzelić średniej klasy wyrzutnie Sojuz-5 oraz formacje dwóch, trzech lub pięciu takich pocisków (w celu uzyskania różnych ładunków). To właśnie zasada łączenia pięciu pocisków stanowi podstawę nowej rosyjskiej superciężkiej rakiety Energia-5.
Obecnie rosyjscy deweloperzy pracują nad stworzeniem dwóch projektów rakietowych proponowanych do realizacji - „Energia-5V-PTK” i „Energia-5VR-PTK” o masie startowej 2368 i 2346 ton. Obie wersje rakiety nośnej będą mogły wystrzelić do 100 ton ładunku na niską orbitę okołoziemską i do 20,5 tony ładunku na orbitę okołoksiężycową – masa „księżycowej” wersji statku kosmicznego Federacji.
Rzekomy widok kompleksu startowego z rakietą Space Launch System
Według obliczeń Roskosmosu opracowanie superciężkiego pojazdu nośnego i stworzenie niezbędnej infrastruktury do jego startu w kosmodromie Wostocznyj będzie kosztować około 1,5 biliona rubli. Roskosmos stwierdził również wcześniej, że nie ma potrzeby spieszyć się z tworzeniem takich pocisków do 2030 roku, ponieważ po prostu nie ma dla nich ładunków. Jednocześnie RSC Energia ogłosiła wcześniej, że stworzenie nowej rosyjskiej superciężkiej rakiety będzie 1,5 raza tańsze niż odtworzenie radzieckiej rakiety nośnej Energia, której stworzenie wraz ze statkiem kosmicznym Buran było najbardziej ambitne. w historii rosyjskiej rakiety kosmicznej.
Stacja na orbicie i bazy księżycowe
Projekty budowy nadających się do zamieszkania stacji na jego orbicie są uważane za etapy pośrednie w eksploracji Księżyca. Rosja, Stany Zjednoczone i Chiny już zapowiedziały realizację takich planów w okresie od 2025 do 2030 roku. Nie ma powodu, aby wątpić, że ten projekt zostanie zrealizowany. Społeczność międzynarodowa ma obecnie bogate doświadczenie w pomyślnym działaniu ISS. Wcześniej Stany Zjednoczone i Rosja zgodziły się współpracować nad międzynarodową, niemal księżycową stacją załogową Deep Space Gateway. Nad projektem pracują również UE, Kanada i Japonia. Udział w programie i krajach BRICS jest możliwy. W ramach tego projektu Rosja może stworzyć od jednego do trzech modułów dla nowej stacji: śluzy i modułów mieszkalnych.
Kolejnym etapem po stworzeniu stacji zamieszkanej na okołoksiężycu może być utworzenie baz zamieszkałych na Księżycu. Na naturalnym satelicie Ziemi nie ma pola magnetycznego i atmosfery, natomiast powierzchnia Księżyca jest nieustannie bombardowana przez mikrometeoryty, a spadki temperatury w ciągu jednego dnia sięgają 400 stopni Celsjusza. Wszystko to sprawia, że Księżyc nie jest miejscem najbardziej przyjaznym człowiekowi. Na jego powierzchni można pracować tylko w skafandrach kosmicznych i uszczelnionych łazikach księżycowych lub wewnątrz stacjonarnego modułu mieszkalnego wyposażonego w kompletny system podtrzymywania życia. Najwygodniej będzie rozmieścić taki moduł w pobliżu bieguna południowego naszego satelity. Tutaj zawsze jest jasno i jest mniej wahań temperatury. Planuje się, że w pierwszym etapie roboty będą zaangażowane w montaż modułu mieszkalnego. Gdy załogowe loty na Księżyc zostaną wystarczająco rozwinięte, budowa nadającego się do zamieszkania modułu księżycowego będzie się rozszerzać.
Koncepcja bazy księżycowej
Pierwsi mieszkańcy naszego satelity najpierw rozmieszczą na jego powierzchni środki komunikacji ze stacją orbitalną i Ziemią, po czym zaczną uruchamiać elektrownie oparte na ogniwach paliwowych lub elastycznych fotokomórkach. Konieczne będzie wypracowanie kwestii ochrony bazy księżycowej przed rozbłyskami słonecznymi i promieniowaniem kosmicznym. Aby to zrobić, planuje się pokrycie go metrową warstwą regolitu, na przykład poprzez przeprowadzanie ukierunkowanych eksplozji, ponieważ dostarczanie wywrotek i koparek na powierzchnię Księżyca nie ma sensu. Prace konstrukcyjne na Księżycu będą musiały opierać się na zupełnie innych technologiach: drukowaniu elementów konstrukcyjnych na drukarce 3D; używaj nadmuchiwanych modułów; tworzyć materiały kompozytowe z gleby księżycowej za pomocą syntezy wysokotemperaturowej i spiekania laserowego.
Mieszkalny moduł księżycowy będzie miał dobrze rozwinięty system zaopatrzenia w wodę pitną i tlen, a także powstanie szklarnia warzywna. Kluczowe znaczenie będzie miała samopodtrzymująca się baza księżycowa. Tylko w ten sposób możliwe będzie zmniejszenie liczby rakiet z różnymi ładunkami wysyłanych na Księżyc. Obecnie nie ma fundamentalnych przeszkód dla ludzkiej kolonizacji Księżyca, ale to, jak ostatecznie będzie wyglądać pierwsza zamieszkana baza księżycowa, będzie zależeć od celów, dla których zostanie zaprojektowana.
