Футуролог — о путешествиях в космос: когда мы полетим на Луну и сколько это будет стоить

Новый золотой век космических путешествий

В отличие от морского флота Китая, упадок которого продолжался несколько столетий, пилотируемая космическая программа США переживает возрождение. Этому способствуют несколько факторов.

Один из них — приток финансовых ресурсов от предпринимателей Кремниевой долины. Редкая комбинация частных средств и государственного финансирования сделала возможным создание нового поколения ракет. В то же время снижение стоимости полетов позволяет реализовать различные космические проекты.

Поговорим для начала о нашей ближайшей небесной соседке — Луне, а затем двинемся дальше в открытый космос.

Возвращение на Луну

Планы НАСА по возвращению на Луну связаны с комплексом, состоящим из тяжелой ракеты-носителя СЛС (SLS) и корабля «Орион». В начале 2010-х гг. президент Обама урезал бюджет космического агентства, и программа «Созвездие» была закрыта. Однако в НАСА сумели сохранить «Орион» и СЛС, тогда существовавшие только в планах. Эти две разработки, изначально предназначавшиеся для разных проектов, стали основой новой системы запуска.

Первое, что замечаешь, взглянув на проект системы СЛС / «Орион»: она совершенно не похожа на своего предшественника — «Спейс шаттл». Зато весьма напоминает ракету «Сатурн-5», которая около 45 лет пребывала в статусе музейного экспоната, но сейчас, в определенном смысле, возрождается под именем СЛС. Даже вид системы СЛС/«Орион» вызывает ощущение дежавю.

Ракета СЛС способна нести 130 т полезного груза. Ее высота — 117 м — также вполне сравнима с высотой «Сатурна-5». Астронавты находятся не в корабле на боку ракеты-носителя, как это было на «Спейс шаттлах», а в капсуле, помещенной на верхушке ракеты-носителя, подобно кораблю «Аполлон» на «Сатурн-5». Система СЛС / «Орион», в отличие от челнока, предназначена для доставки преимущественно астронавтов, а не груза. Кроме того, эта система разработана не просто для выхода на околоземную орбиту — она, как и «Сатурн-5», разработана для достижения второй космической скорости — скорости убегания.

Корабль «Орион» рассчитан на экипаж из 4–6 астронавтов, тогда как его предшественник «Аполлон» на «Сатурне-5» вмещал только троих. И все же внутри нового космического корабля НАСА по-прежнему тесно: диаметр — около 4,88 м, высота — около 3,35 м. Весит «Орион» почти 26 тПолеты в космос — дело дорогое, и в астронавты всегда отбирали людей небольшого роста. Рост Юрия Гагарина, к примеру, составлял всего 157 см..

Зато, в отличие от ракеты «Сатурн-5», которую сконструировали специально для полета на Луну, СЛС сможет доставить нас почти куда угодно — на Луну, на астероиды и даже на Марс.

А еще есть миллиардеры, которым надоел неспешный темп работы бюрократии НАСА и которые хотят отправить астронавтов к Луне и к Марсу весьма быстро. Этих молодых предпринимателей привлекла идея бывшего президента Обамы, который предложил частному капиталу взяться за пилотируемую космическую программу.

Защитники НАСА утверждают, что неторопливость и осторожность космического агентства диктуются соображениями безопасности. По итогам слушаний в конгрессе США, которые состоялись после двух катастроф космического челнока и вызванного этим сильного общественного недовольства, космическая программа едва не была закрыта полностью. Еще одна катастрофа сравнимого масштаба могла бы положить ей конец. 

Дело борьбы за скоростные методы в реализации космической программы возглавили два миллиардера: Джефф Безос, основатель компании Amazon и владелец газеты The Washington Post, и Илон Маск, основатель PayPal, Tesla и SpaceX.

Пресса уже окрестила этот процесс «битвой миллиардеров».

И Безос, и Маск хотели бы вывести человечество в космические просторы. Если Маск думает о дальней перспективе и нацеливается на Марс, то Безос выбрал себе более близкую во времени цель — полет на Луну.

К Луне

Люди отовсюду съехались во Флориду, надеясь хотя бы одним глазком увидеть первую капсулу, которая должна доставить людей на Луну. Лунная капсула унесет трех астронавтов в путешествие, равного которому не было в истории человечества, — на встречу с другим небесным телом. Путь к Луне займет около трех суток, и астронавты на себе испытают то, с чем человек прежде не сталкивался и чего никогда не ощущал, например невесомость. После героического путешествия корабль благополучно приводнится в Тихий океан, а его пассажиры прославятся как герои, открывающие новую главу мировой истории.

Все это описано Жюлем Верном в его пророческом романе «С Земли на Луну», опубликованном в 1865 г., сразу после окончания Гражданской войны в США. Правда, организаторами лунного запуска в нем были не ученые НАСА, а члены Балтиморского Пушечного клуба.

Единственным серьезным недостатком описанного им проекта было то, что для отправки астронавтов на Луну использовалась гигантская пушка. Внезапное ускорение при выстреле примерно в раз превышало бы силу земного тяготения и, конечно, убило бы всех, кто находился внутри корабля. Однако в те времена, до появления ракет на жидком топливе, Верн просто не мог как-то иначе представить себе это путешествие.

Писатель также постулировал, что астронавты потеряют вес, но лишь в одной точке — ровно в середине пути между Луной и Землей. Он не догадался, что астронавты должны находиться в состоянии невесомости все время полетаДаже сегодня комментаторы иногда делают ошибку, говоря, что невесомость объясняется отсутствием в космосе гравитации. На самом деле гравитации в космосе сколько угодно — по крайней мере, ее вполне хватает, чтобы заставить планеты-гиганты вроде Юпитера обращаться вокруг Солнца. Ощущение невесомости вызвано тем, что все вокруг падает с одинаковой скоростью. Поэтому астронавт внутри космического корабля будет падать ровно с той же скоростью, что и его корабль, и ему будет казаться, что тяготение просто выключили..

Сегодня топливом новой космической гонки становятся не личные состояния членов балтиморского Пушечного клуба, а чековые книжки магнатов, таких как Джефф Безос. Не дожидаясь, пока НАСА позволит ему построить ракеты и стартовый комплекс за доллары налогоплательщиков, он основал собственную компанию Blue Origin и строит все на собственные деньги.

Этап планирования этот проект уже прошел. Компания Blue Origin изготовила собственную ракетную систему, получившую название «Нью Шепард»New Shepard, в честь Алана Шепарда — первого американца, поднявшегося в космос на суборбитальной ракете.. Мало того, ракета «Нью Шепард» стала первой суборбитальной ракетой в мире, успешно приземлившейся на собственную стартовую площадку (опередив в этом «Фалкон» Илона Маска — первую допускающую повторное использование ракету, которая доставила полезный груз на орбиту Земли).

Читайте по теме: Blue Origin Джеффа Безоса отправит туристов в суборбитальный полет в 2019 годуНе так давно компания Blue Origin выпустила видео о том, как будет выглядеть путешествие на их ракете; когда его смотришь, кажется, что находишься в каюте первого класса шикарного круизного лайнера. Входя в космическую капсулу, сразу же поражаешься ее просторности. В отличие от тесных помещений, которые часто видишь в научно-фантастических фильмах, места вполне достаточно для вас и пятерых других туристов.

Вас усаживают в роскошные кресла с откидными спинками и пристегивают. Вы можете смотреть в большие окна размером приблизительно 75х100 см. «У нас каждое место — у окна, а окна наши самые большие, какие когда-либо бывали в космосе», — утверждает Безос. Космические путешествия никогда не были столь роскошными.

Поскольку предстоит путешествие в открытый космос, необходимо принять некоторые меры предосторожности. За два дня до назначенной даты вы прилетаете в Ван-Хорн в Техасе, где расположен стартовый комплекс Blue Origin. Там вы знакомитесь со своими попутчиками и выслушиваете короткие обращения членов экипажа. Поскольку полет полностью автоматизирован, обслуживающий персонал с туристами не летит.

Полет манекена на «Нью Шепард»

Ваш инструктор объясняет, что все путешествие займет 11 минут. За это время вы взмоете вертикально вверх на высоту 100 км, достигнув условной границы между атмосферой и открытым космосом. Небо за окнами сменит цвет на темно-фиолетовый, затем станет чернильно-черным. Когда капсула поднимется в открытый космос, вы сможете отстегнуться от кресла и испытаете четыре минуты невесомости. В это время вы сможете плавать в воздухе, освободившись от сдерживающих пут земного притяжения.

Некоторые люди, попадая в невесомость, испытывают тошноту и рвоту, но это не создаст никому проблем, утверждает инструктор, ввиду скоротечности полетаДля тренировки астронавтов НАСА использует «рвотную комету» — самолет KC-135, способный имитировать невесомость. Он круто набирает высоту, затем внезапно отключает двигатели, и астронавты в течение примерно 30 с находятся в состоянии свободного падения. Когда двигатели включаются, астронавты падают на пол. В ходе тренировок этот процесс может повторяться на протяжении нескольких часов..

В конце путешествия капсула «Нью Шепард» выпускает парашюты, а затем мягко приземляется, включив собственные ракетные двигатели. Плюхаться в океан уже не нужно. И, в отличие от «Спейс шаттлов», у этого корабля имеется система спасения, так что, если во время старта произойдет что-то непредвиденное, экипаж катапультируетсяНа «Челленджере» не было системы катапультирования, и семеро астронавтов во время неудачного запуска погибли..

Компания Blue Origin еще не объявляла цен на свое суборбитальное путешествие, но аналитики считают, что первое время билет мог бы стоить $200 тыс. Именно такова цена путешествия на конкурирующей суборбитальной ракете, которую разрабатывает Ричард Брэнсон — еще один миллиардер, оставивший свой след в анналах космических исследований.

Брэнсон — основатель компаний Virgin Atlantic Airways и Virgin Galactic — финансирует работу аэрокосмического инженера Берта Рутана. В 2004 г. корабль Рутана SpaceShipOne попал в заголовки мировых СМИ, когда выиграл Ansari X Prize и получил оговоренный приз в $10 млн. SpaceShipOne сумел подняться до границы атмосферы (около 112,5 км) над поверхностью Земли. И хотя SpaceShipTwo в 2014 г. потерпел катастрофу во время полета над пустыней Мохаве, Брэнсон планирует продолжать испытания ракеты и сделать космический туризм реальностью. Время покажет, какая из этих ракетных систем добьется коммерческого успеха, однако ясно, что космический туризм уже здесь и никуда теперь не денется.

Безос готовит еще одну ракету, которая будет отправлять людей на орбиту Земли и, возможно, окажется более полезной с практической точки зрения. Это ракета «Нью Гленн»New Glenn, названная в честь астронавта Джона Гленна — первого американского астронавта, облетевшего земной шар. Ракета будет иметь до трех ступеней, высота ее составит 95 м, а тяга, которую она будет создавать, достигнет 1700 т. Хотя «Нью Гленн» еще только проектируется, Безос, судя по его намекам, готовит еще более продвинутую ракету, которую собирается назвать «Нью Армстронг» (New Armstrong); не исключено, что она покинет орбиту Земли и доберется до Луны.

Еще ребенком Безос мечтал отправиться в дальний космос с экипажем корабля Enterprise из «Звездного пути». Он принимал участие в ролевых играх по сюжету телесериала и брал на себя роли Спока, капитана Кирка и даже компьютера. К окончанию школы, когда большинство подростков мечтают купить первую машину или произвести фурор на выпускном вечере, Безос составил себе план-мечту на следующее столетие. Он говорит, что хотел строить космические гостиницы, парки развлечений, яхты и колонии для двух-трех миллионов человек, живущих и работающих на околоземной орбите.

Подкрепляя слова делами, как и надлежит взрослому ответственному человеку, Безос основал компанию Blue Origin, чтобы строить ракеты будущего. Название его ракетной компании отсылает к нашей планете, которая из космоса выглядит как яркий голубой шар. Цель компании — «начать космические путешествия для частных клиентов. Концепция предельно проста, — говорит Безос. — Мы хотим видеть миллионы людей, живущих и работающих в космосе. Скорее всего, реализация нашей цели займет длительное время, но мне кажется, что это достойная цель».

Вид на Землю из космоса. Фото: Антона Шкаплеров и Анатолий Иванишин / Роскосмос

В 2017 г. Безос объявил, что в ближайших планах Blue Origin — организация системы доставки грузов на Луну. Он представляет себе масштабную организацию, которая, в точности как Amazon, одним нажатием кнопки рассылающая товары в разные концы света, могла бы доставлять технику, строительные материалы и все необходимое на Луну. И тогда Луна станет уже не одиноким форпостом землян в космосе, а оживленным промышленным и торговым центром с постоянными обитаемыми базами и налаженным производством.

В большинстве случаев отвлеченные разговоры о городах на Луне можно смело отбрасывать как бредни чудака. Но, когда эти идеи исходят от одного из богатейших людей на Земле, имеющего возможность влиять и на президента, и на конгресс, и на редакторов The Washington Post, их стоит воспринимать серьезно.

Постоянная лунная база

Чтобы найти инвесторов для этих амбициозных проектов, астрономы изучают технические и экономические аспекты добычи полезных ископаемых на Луне. Пока выявлены по крайней мере три ресурса, которые потенциально могут быть интересны.

В 1990-е гг. ученые были впечатлены неожиданным открытием: оказалось, что на Южном полюсе Луны имеется лед в больших количествах. Там, в тени высоких горных цепей и кратеров, стоит вечная тьма и температура не поднимается выше точки замерзания.

Происхождение этого льда связано, вероятно, с попаданием в Луну комет в ранний период существования Солнечной системы. Кометы состоят в основном изо льда, пыли и камня, так что любая комета, столкнувшаяся с Луной в одном из затененных мест, должна была оставить после себя залежи воды и льда. Воду, в свою очередь, можно превратить в кислород и водород (которые, так уж совпало, являются основными компонентами ракетного топлива). Это обстоятельство могло бы сделать Луну космической заправочной станцией. Кроме того, воду можно очистить и использовать для питья или для создания небольших сельскохозяйственных ферм.

Между прочим, группа предпринимателей из Кремниевой долины создала компанию Moon Express, цель которой — начать процесс разработки лунного льда. Это первая компания, получившая от правительства разрешение на подобную коммерческую деятельность.

Правда, предварительная задача Moon Express выглядит скромнее. Компания начнет с того, что доставит на Луну беспилотный вездеход, который займется систематическим поиском залежей льда. Moon Express уже собрала достаточно денег частных инвесторов для выполнения этой задачи. А если с финансированием все хорошо, значит, процесс пошел.

Фото: Moon Express

Ученые изучили лунный грунт, доставленный астронавтами в ходе программы «Аполлон», и считают, что на спутнике Земли, возможно, имеются и другие экономически значимые элементы. Для электронной промышленности необходимы редкоземельные элементы, но на Земле их запасы находятся в основном в Китае. Притом что Китаю принадлежит около 30% всех мировых запасов, там производят до 97% всего их количества, которое поступает на рынок. Согласно оценкам, в ближайшие десятилетия запасы начнут истощаться и перед нами встанет насущная задача поиска альтернативных источников. Редкоземельные элементы обнаружены в лунных породах, так что, возможно, когда-нибудь добывать их на Луне станет выгодно.

Еще один важный элемент для электронной промышленности — платина: доказано наличие на Луне платиноподобных минералов, принесенных туда, возможно, древними астероидами.

Наконец, существует возможность найти на Луне гелий-3, который очень пригодился бы нам в термоядерных реакторах. Когда атомы водорода объединяются при чрезвычайно высоких температурах, ядра водорода сливаются, образуя ядра гелия и выделяя большое количество энергии и тепла. Однако этот процесс порождает также огромное количество нейтронов, которые представляют опасность. Преимущество процесса синтеза с участием гелия-3 заключается в том, что в нем вместо нейтронов высвобождается дополнительный протон, с которым проще иметь дело и который отклоняется электромагнитными полями.

Реакторы термоядерного синтеза все еще находятся исключительно на экспериментальной стадии, и до сих пор на Земле не работает ни один такой реактор. Но если их разработка будет успешно завершена, то в будущем можно было бы добывать на Луне гелий-3 и снабжать этим топливом термоядерные реакторы.

В 1967 г. Соединенные Штаты, Советский Союз и многие другие страны подписали Договор о космосе, который запрещал отдельным государствам объявлять своими небесные тела, такие как Луна. Он запрещал доставлять ядерное оружие на орбиту Земли, размещать его на Луне и где угодно еще в космосе. Испытание таких вооружений также было запрещено. Договор о космосе — первый и единственный в своем роде — действует по сей день.

Читайте по теме: На Луне появились первые всходы хлопка, посаженного китайским зондомОднако в этом договоре ничего не говорится о частном владении территориями или об использовании Луны в коммерческих целях — вероятно, потому, что его авторы не предполагали, что частные лица когда-либо смогут достичь Луны. Однако уже скоро с этими вопросами так или иначе придется разбираться, особенно теперь, когда стоимость космических путешествий падает, а миллиардеры хотят коммерциализировать космос.

Китайцы объявили, что к 2025 г. доставят своих астронавтов на Луну. Если они просто воткнут в лунный грунт свой национальный флаг, это будет по большей части символический жест. Но что произойдет, если некий частный предприниматель, добравшись до Луны на собственном частном космическом корабле, застолбит там участок?

Когда эти технические и политические вопросы будут решены, перед нами встанет новый вопрос: какой будет реальная жизнь на Луне?

Продолжение статьи читайте здесь.

Материалы по теме:

Оранжевая кожа и толстые кости – как изменится человеческое тело на Марсе

Топ-10 технологий для космических переселенцев

Российская S7 Space анонсировала полеты на Марс и создание орбитального космодрома

Все важные космические события 2018 года

Фото на обложке: Depositphotos.