Текст книги "Луна. История будущего"

Незащищенность

Земля находится под защитой. Ее воздух и воды хранят тепло дня и лета, чтобы смягчать холодные ночи и зимы, а охлаждающие потоки уносят с собой чрезмерную жару. Ее атмосфера тоже выступает в качестве щита, превращая прилетающие из космоса тела в безобидные вспышки падающих звезд и поглощая самые опасные длины волн солнечного света. Магнитное поле, обусловленное течениями в расплавленном земном ядре, защищает планету от космических лучей и солнечного ветра. Отправиться на Луну, где не действуют эти щиты, значит остаться незащищенным в космосе.

Незащищенность не ограничивается временем полета. Когда астронавты шагают или ездят по поверхности Луны, они уже достигли точки назначения, но остаются в космосе и подвергаются бомбардировке быстро летящими частицами, действию опасной энергии и экстремальным температурам, лишенные земных потоков живого мира. Поверхность Луны свидетельствует обо всех этих лишениях и травмах.

Постоянный поток разбивающих частицы и формирующих стекло микрометеороидов изменяет структуру и цвет реголита. С появлением каждого нового кратера диаметром меньше миллиметра он темнеет все сильнее на протяжении миллионов лет. Любая недавно выброшенная на поверхность порода, например порода ярких лучей, расходящихся от таких кратеров, как Тихо, в этих условиях теряет свой блеск. Через миллиард лет Тихо будет далеко не так заметен на полной Луне. Впрочем, со временем его декоративная функция перейдет к новым лучам пыли, не подвергшейся эрозии.

Эрозии способствует и солнечный ветер – состоящая из заряженных ионов плазма, сдуваемая с Солнца. Он настолько неплотен, что его сложно назвать даже “ненасыщенным”: один кубический сантиметр ветра содержит всего около пяти ионов, в то время как один кубический сантиметр воздуха содержит 25 тысяч миллионов миллиардов молекул. Чтобы один квадратный километр Луны получил хотя бы пару граммов от этого ветра, нужны миллионы лет. Тем не менее даже при такой низкой плотности солнечный ветер наносит определенный урон, потому что его ионы движутся быстрее микрометеороидов. Некоторые из них отскакивают обратно в космос – либо оставаясь заряженными, либо превращаясь в нейтральные атомы после краткого взаимодействия с поверхностью. Другие остаются на Луне. Порой реголит поглощает их такими, какие они есть. Порой они приводят к переменам.

Ионы водорода – на долю которых приходится более 90 % ветра – могут присоединять кислород. Иногда по такому механизму формируются молекулы воды. Пока непонятно, сколько воды появляется в результате этой реакции и где она в итоге оказывается. Если кислород высвобождается из оксидов железа, участвующие в процессе руды порой возвращаются к состоянию неизмененного железа. Формируемый таким образом тонкий слой металлического железа делает тонкие частицы лунной пыли подверженными магнетизму.

На Земле влияние ветра сложнее. Поскольку солнечный ветер состоит из заряженных частиц, а заряженные частицы реагируют на магнитные силы, магнитное поле Земли отталкивает большую часть ветра, который обтекает Землю, как вода обтекает лежащий в ручье камень. Однако часть ветра захватывается и остается в магнитном поле, формируя “магнитосферу”, которая охватывает планету над атмосферой.

С той стороны Земли, которая обращена к Солнцу, магнитосфера сжимается под напором ветра, а с другой стороны развевается, как флаг на морском ветру. Раз в месяц, когда Луна оказывается в небе Земли напротив Солнца, а следовательно, вступает в фазу полнолуния, она проходит сквозь формируемый ветром хвост. Ее поверхность, которая обычно подвергается воздействию положительно заряженного солнечного ветра, примерно на день оказывается подвержена воздействию отрицательно заряженной плазмы магнитного хвоста Земли.

Помимо ветра, Солнце заливает Луну своим светом, включая длины волн, никогда не достигающие поверхности Земли, то есть “жесткое” ультрафиолетовое излучение. Мощности этого излучения достаточно, чтобы выбивать электроны из атомов, создавая на светлой стороне статическое напряжение, как при трении янтаря о ткань. Темная сторона не имеет такого напряжения. Этим объясняется любопытное свечение над горизонтом, фиксируемое прямо перед восходом камерами некоторых американских спускаемых аппаратов “Сервейер”. Заряженные ультрафиолетом, легчайшие частицы пыли отталкиваются друг от друга и парят в солнечном свете, создавая минеральную дымку над утренним горизонтом.

Ни один побывавший на поверхности человек не получил возможности увидеть призрачные электрические предвестники лунного рассвета или подвергнуть свое оборудование воздействию плазмы магнитного хвоста. “Аполлоны” садились в хорошо освещенных областях растущей Луны, когда Солнце стояло высоко в небе, но не прямо над головой. Однако при Возвращении астронавты явно проведут там больше времени – целые лунные дни и целые лунные ночи. Они изучат более обширную территорию в поисках мест, где можно будет найти исключения из простых и хорошо известных правил лунного реголита: не двигайся, пока тебя не ударили; по возможности не проводи энергию; не меняйся.

Глава 7
На Луне

Куда податься в первую очередь? Очевидно, на полюса, коим была посвящена статья Денниса Уинго о размещении лунной базы, которую я читал в калифорнийском поезде, о чем уже упоминал во введении. Однако, если люди, вероятно, первым делом отправятся на полюса, то роботизированный авангард этим не ограничится.

Посадив “Чанъэ-4” в бассейне Южный полюс – Эйткен, Китай намеревается отправить миссию для сбора образцов “Чанъэ-5” на пик Рюмкера в Океане Бурь, любопытное плато, испещренное довольно молодыми вулканическими куполами, которое рассматривалось в качестве возможного места посадки “Аполлона”.

Индийский спускаемый аппарат и луноход “Викрам” в составе миссии “Чандраян-2” тоже должен приземлиться на видимой стороне, в кратере Манцини. Находясь всего примерно в 600 км от Южного полюса, аппарат с помощью георадара будет искать скрывающийся под поверхностью лед. Спускаемый аппарат “Берешит”, сконструированный израильской компанией SpaceIL, отправится в кратер Берцелиус в северной части видимой стороны Луны, между Морем Ясности и Морем Кризисов. Место его посадки кажется интересным, потому что лунная кора в этой области имеет слабое магнитное поле. Эти небольшие остаточные магнитные поля пока представляют загадку для ученых: есть надежда, что “Берешит”, название которого значит “в начале”, сделает первый шаг к ее разрешению.

Список возможных мест посадки “Берешита” сильно ограничен, что неудивительно для столь скромной миссии. В ином случае он мог бы отправиться к одной из особенно любопытных магнитных аномалий, связываемых с “лунными завихрениями” – бледными извилистыми пятнами на темном реголите[67]67
  И не только потому, что Артур Кларк использовал магнитную аномалию для обнаружения инопланетного корабля в кратере Тихо в романе “2001: Космическая одиссея”.


[Закрыть]. Считается, что между пятнами и магнитными полями точно есть какая-то связь – в отсутствие магнитных полей пятен не наблюдается, – но природа этой связи пока не установлена. Возможно, магнитные поля частично защищают поверхность от солнечного ветра, тем самым замедляя эрозию реголита. Возможно, завихрения формируются в результате взаимодействия между магнитными полями и заряженной ультрафиолетовым излучением пылью. Возможно, завихрения представляют собой метеоритные дожди наоборот.

В земном небе метеоритные дожди случаются, когда крошечные частицы кометной пыли на высокой скорости входят в атмосферу. Возможно, лунные завихрения формируются, когда движущаяся атмосфера на такой же скорости сталкивается с крошечными частицами осадочной лунной пыли. Когда ядро кометы проходит очень близко к поверхности Луны, тонкая атмосфера кометы, называемая комой, может сжигать мельчайшие частицы реголита.

Чтобы разобраться, что происходит на самом деле, нужно найти способ подобраться к завихрениям как можно ближе. Простой посадки будет недостаточно: важна структура магнитных полей, а различить эту структуру можно, только двигаясь в магнитных полях – чем ближе к поверхности, тем лучше. В связи с этим в Центре космических полетов Годдарда для NASA готовится миссия с чудесным названием BOLAS (Bi-sat Observations of the Lunar Atmosphere above Swirls, “наблюдения за лунной атмосферой над завихрениями с использованием двух спутников”). Она входит в число множества разрабатываемых сегодня лунных миссий, предполагающих использование сверхмалых космических кораблей, называемых кубсатами.

Два почти идентичных спутника, Bolas-L и Bolas-H, запускаются сцепленными друг с другом и выводятся на “замороженную” окололунную орбиту эллиптической формы, которая время от времени будет опускать их на высоту, не превышающую 15 км. На орбите спутники расходятся, но остаются связанными очень легким тросом и выстраиваются радиально по отношению к Луне: Bolas-L внизу, а Bolas-H наверху. Когда трос разматывается, Bolas-L опускается, а Bolas-H поднимается.

Это значит, что ни один из спутников не движется на орбитальной скорости, соответствующей высоте. Bolas-L движется слишком медленно, стремясь упасть на Луну. Bolas-H движется слишком быстро, стремясь улететь в космос. Однако благодаря тросу действующая на Bolas-H центробежная сила тянет Bolas-L наверх, в то время как падающий Bolas-L тянет Bolas-H вниз. Благодаря натяжению троса, расходясь все дальше, они остаются ровно друг под другом. Они напоминают два приливных горба земных океанов: хотя один Луна притягивает сильнее, а другой слабее, они всегда располагаются на одной линии.

Когда трос размотается до конца, расстояние между спутниками составит 25 км – и Bolas-L в ближайшей точке окажется всего в двух с половиной километрах над поверхностью Луны. Это гораздо ниже любой стабильной орбиты, но с точки зрения силы притяжения трос фиксирует Bolas-L и Bolas-H на изначальной “замороженной” орбите, поскольку их центр масс остается в средней точке троса.

Скользя над поверхностью, спутники миссии BOLAS могут анализировать, на какой скорости водород из солнечного ветра попадает в реголит и сколько молекул воды он формирует, оказываясь в породе. В 2020 году компания Moon Express намеревается изучить те же самые процессы, посадив первый из проектируемой серии аппаратов Lunar Scout в области борозд Боде неподалеку от долины Тавр-Литтров, где садился “Челленджер”, лунный модуль “Аполлона-17”. Проводя работы в долине Тавр-Литтров, Харрисон Шмитт обнаружил в реголите “пирокластические” залежи – образования, формируемые, когда извергаемая лава выплескивается высоко над поверхностью наподобие огненного фонтана, что дает ей время застыть и упасть обратно на поверхность стеклянными каплями. Борозды Боде, похоже, тоже богаты пирокластическими образованиями, но для них характерен другой химический состав и гораздо большая степень эрозии. Ярко-оранжевые залежи из долины Тавр-Литтров, сохранившиеся под потоком лавы, обнажились после недавнего столкновения.

Пирокластические образования в бороздах Боде открывают потенциал для удивительных исследований, поскольку дают ученым образцы из глубин Луны. Кроме того, они интересны и в практическом отношении. Американский ученый Пол Спудис, лучше остальных обосновавший научный повод вернуться на Луну, но, к сожалению, не доживший до Возвращения, полагал, что подвергшиеся сильной эрозии пирокластические образования с богатым содержанием титана – как раз такие, которые залегают в бороздах Боде, – могут особенно хорошо поглощать водород из солнечного ветра, а относительно однородный размер частиц обеспечит относительную простоту обработки богатого ими реголита. Таким образом, выбор места посадки, вероятно, также сопряжен с практическими соображениями. Однако важнее то, что Moon Express отдает должное преданности Спудиса Луне.

Компания Astrobotic планирует совершить посадку в Озере Смерти, расположенном между Морем Холода и Морем Ясности, рядом с любопытным углублением, которое может быть входом в лавовую трубку. Когда поверхность затвердевает, текущая под ней лава отступает, иногда оставляя после себя длинные цилиндрические пустоты. Большая часть земных пещер формируется в результате эрозии и размывания пород водой, но лавовые трубки образуются иначе. В связи с этим вполне вероятно, что они представляют собой единственные пещеры на сухой Луне.

В 2015 году в ходе японских радиолокационных исследований холмов Мариуса, еще одного скопления вулканических куполов в Океане Бурь, было замечено любопытное двойное отражение, словно одни сигналы радара отражались от поверхности, а другие – от второй поверхности, расположенной под ней.

Организованная NASA миссия Grail, в ходе которой два спутника с исключительной точностью измеряли гравитационное поле Луны, показала, что плотность коры в этой области ниже среднего. Кроме того, на поверхности видна яма – складывается впечатление, что она образовалась, когда у подземной полости обвалился потолок. Все вместе это говорит, что здесь, вероятно, расположена лунная пещера. И она кажется большой. Хотя земные лавовые трубки могут достигать нескольких километров в длину, их ширина обычно не превышает нескольких метров. Ширина трубок на холмах Мариуса (если это действительно трубки) может достигать сотен метров, а высота – около 75 метров, что вдвое выше Шартрского собора. Компьютерные модели позволяют предположить, что благодаря быстрому течению лавы и слабой гравитации некоторые лунные лавовые трубки еще крупнее: возможно, их высота превышает километр, а ширина – в два или три раза больше. Слабая гравитация играет ключевую роль, поскольку из-за нее порода над пустотой весит гораздо меньше, чем весила бы на Земле.

Лавовые трубки не просто дают возможность заняться спелеологией за пределами Земли, но и вполне могут оказаться хорошим местом для жизни. Лунное поселение вряд ли будет напоминать трейлерный парк из похожих на космические корабли зданий, установленных на поверхности. Структура, которая каждый месяц нагревается до температуры, значительно превышающей 100 °C, а затем остывает до температуры жидкого азота, подвержена огромной нагрузке и деформации. При этом на поверхность Луны постоянно падают не только микрометеороиды, но и космические лучи – высокоэнергетические протоны, – от которых Землю защищает магнитосфера. Хуже того, ее периодически бомбардируют протоны, вылетающие с Солнца в ходе корональных выбросов массы.

За 100 дней на поверхности Луны, даже при условии пребывания в жилом модуле, защищенном от фонового излучения космических лучей, астронавты имеют тринадцатипроцентную вероятность стать свидетелями так называемого “солнечного протонного события”, достаточно сильного, чтобы значительно повысить их риск заболевания раком. Вероятность события, способного вызвать острую лучевую болезнь, составляет 5 %, а риск летального исхода – 0,5 %. Одно такое мощное событие случилось в начале августа 1972 года. Если бы выброс с Солнца произошел на четыре месяца раньше, погибли бы все астронавты “Аполлона-16” – Чарли Дьюк, Кен Маттингли и Джон Янг. Если бы он произошел на четыре месяца позже, погибли бы Джин Сернан, Рональд Эванс и Харрисон Шмитт с “Аполлона-17”. Существуют способы давать предупреждения о таких событиях с помощью спутников, находящихся между Землей и Солнцем в точке L1 системы Солнце – Земля, но такие предупреждения имеют смысл только при наличии укрытия, где астронавты могут спрятаться.

Таким образом, жилой модуль на поверхности должен иметь защищенный толстыми стенами внутренний отсек, где может укрываться экипаж, а это значительно увеличивает его массу. Разместив жилой комплекс в пещере, можно защитить его от любого подобного излучения. Кроме того, в пещере поддерживается примерно одинаковая температура, а ее стены также обеспечивают защиту от микрометеоритов. Все это объясняет интерес к лунным лавовым трубкам. Если найдется способ герметично запечатать дырки в лунном сыре, они могут стать подподверхностными аналогами “островов” О’Нила в небе, достаточно просторные для размещения городов, а может, и целых мегаполисов. Прекрасный пример дает поместье Боа-Виста, принадлежащее династии Кортесов, которые занимаются добычей гелия в романе Иена Макдональда “Новая Луна”: полностью герметизированное, шириной 100 метров, оно находится под Морем Изобилия и утопает в растительности, питаемой водой из фонтанов и ручьев, текущих по ее слегка наклонной плоскости среди величественных имений, изящных садовых павильонов и частных лужаек. В базальтовых стенах за огромными барельефами ориши – духов религии умбанда – вырезаны лестницы, квартиры и балконы, а еще выше синеет освещаемое энергией синтеза небо, и все это напоминает сплав Мар-а-Лаго, Ривенделла, пещерной резиденции Великого Лунария из романа Герберта Уэллса “Первые люди на Луне” (1901) и логова злодея из фильмов о Бонде. Там звучит самба и устраиваются веселые торжества.

Разве появление Боа-Висты в XXII или XXIII веке сейчас кажется менее вероятным, чем 500 лет назад казалась постройка небоскребов в Сан-Пауло? Мне трудно ответить на этот вопрос (хотя я вполне уверен, что средства на строительство Боа-Висты появятся не за счет экспорта гелия-3). Пока нет возможности герметично запечатать такую полость и заполнить ее воздухом – и не в последнюю очередь потому, что воздух в пещере замерзнет. Обогрев целой лавовой трубки потребует огромного количества энергии. На первых порах гораздо проще доставить на Луну жилые модули с Земли, установить их в вырытые с этой целью котлованы или слегка измененные малые кратеры, а затем покрыть слоем реголита толщиной в несколько метров: так они и прогреваться будут гораздо лучше, чем в глубокой пещере, и от излучения защищены будут ничуть не хуже.

Со временем в репертуар архитектора могут добавиться обожженные реголитовые кирпичи и стекло из расплавленного реголита. Компания Foster + Partners провела любопытную серию исследований таких построек, возводимых вокруг надутых шаров. Основатель компании, архитектор Норман Фостер, особенно любит простые формы полета и космоса. Кажется весьма вероятным, что лунная жизнь будет в основном протекать под такими покрывалами, если не под поверхностью. Установленные на поверхности прозрачные купола, которые так нравятся художникам, иллюстрирующим научную фантастику, пока представляются непрактичными. Свет для злаков, которые придется выращивать на любой достаточно крупной базе, лучше обеспечить с помощью светодиодов, настроенных на самые эффективные для фотосинтеза длины волн, чем с помощью окон, куда по две недели подряд не заглядывает Солнце.

Впрочем, высокая вероятность строительства баз в специально вырытых котлованах не означает, что лавовые трубки не заслуживают внимания. В них холодно, потому что они, как и постоянно темные кратеры, никогда не освещаются солнцем. Это значит, что водяной пар и другие летучие вещества, выделяемые при столкновениях, в пещерах, как и в темных кратерах, застывают вновь. В целом кратеры лучше подходят для добычи льда, потому что крайне неплотный пар не проникает далеко в безвоздушную пещеру. Однако можно вообразить обстоятельства, при которых столкновение (или столкновения) и конкретная система пещер могут сформировать нечто весьма интересное и ценное, как некогда заполненный льдом пузырь лавы под Океаном Бурь, используемый для размещения научной базы в романе Грега Беара “Головы” (1993).

Продолжение роботизированного освоения Луны сулит рост интереса к поиску таких любопытных особенностей и невидимых структур, сформированных сериями независимых друг от друга или редких событий. А возможно, и разумом. Вряд ли стоит ожидать обнаружения инопланетных артефактов на Луне, однако, если в этой области Вселенной есть или когда-либо были разумные инопланетяне, если за четыре миллиарда лет до появления человечества они посетили Солнечную систему и если они хотели подать знак разумным расам будущего, то неизменная Луна, находящаяся рядом с единственной обитаемой планетой в системе, кажется самым очевидным местом для такого знака. Именно эта идея развивается в рассказе Артура Кларка “Часовой” (1951), который лег в основу фильма “2001: Космическая одиссея”, созданного Кларком и Стэнли Кубриком. Идея стала мостиком, который позволил фильму перепрыгнуть с правдоподобного недалекого будущего освоения Солнечной системы к межзвездной таинственности высшего разума. Но оба творца также понимали, что идея хороша и сама по себе.

Считаю ли я, что стоит намеренно и усердно искать такие артефакты, организуя дорогостоящие миссии? Нет. Однако я полагаю, что есть смысл изучать поступающие из Вселенной радиосигналы на предмет любых признаков разумной жизни и есть смысл хотя бы не исключать возможность существования инопланетного разума, когда люди и роботы ищут всевозможные особенности Луны.

А особенностей будет немало. В формировании Луны задействовано существенно меньше процессов, чем в формировании Земли, и работать им приходится с гораздо меньшим количеством материалов, а способность среды менять, лепить и высекать необычные формы и вовсе стремится к нулю. И все же площадь лунной поверхности больше площади Африки, и на протяжении миллиардов лет на ней могли возникать уникальные черты, которые рождались в результате множества совпадений, приводивших к поистине невероятным случайностям. Не все эти особенности будут столь же хорошо различимы с орбиты, как лунные завихрения, и столь же любопытны, как лавовые трубки. Далеко не всем им найдется практическое применение – не исключено, что все они окажутся бесполезными для людей. Однако в научном отношении они будут представлять интерес, по крайней мере для специалистов. И возможно, этим дело не ограничится.

* * *

Тем не менее, как показывает статья Уинго, полюса – самые поразительные особенности Луны – остаются лучшим вариантом для размещения первых обитаемых баз после Возвращения, а также, возможно, даже для первых пилотируемых высадок. Тому есть практические, ресурсные и политические причины.

Практическая причина связана со снабжением базы энергией. На Луне энергия будет солнечной или атомной, но подходящих проектов выработки атомной энергии еще не разработано. Лунные атомные реакторы должны быть очень легкими (по стандартам реакторов), потому что их необходимо будет доставлять с Земли. Они должны будут работать с минимальным использованием воды или обходиться вообще без нее (хотя большинство атомных реакторов использует довольно много воды), а также иметь очень низкие требования к техническому обслуживанию. Они также должны быть настолько безопасными, чтобы государство разрешило их отправку со своей территории.

Пока единственным вариантом остается использование солнечной энергии. Для солнечных батарей, как и для злаков, 14-дневная ночь станет проблемой. Лунному поселению на солнечной энергии потребуется достаточное количество панелей, чтобы вырабатывать в два с лишним раза больше энергии, чем поселение расходует за день, и достаточное количество аккумуляторов, чтобы сохранять неизрасходованную половину для использования ночью. Это требует огромных капитальных расходов.

Оценив стоимость солнечной энергии на Луне, инженер NASA Джефф Лэндис, который также пишет стихи и научную фантастику, решил обратиться к литературе, чтобы проанализировать необычную альтернативу аккумуляторам – мобильность. В романе “Вдогонку за Солнцем” (1992) – одном из лучших образчиков неизменного для научной фантастики сюжета об изобретательном человеке, противостоящем суровой правде космоса, – рассказывается история Триши Миллиган, которая выжила при жесткой посадке на Луну и должна продержаться на поверхности в течение месяца, пока за ней не отправят спасательную миссию. У нее есть скафандр с крупными солнечными панелями и большой запас протеиновых батончиков, но почти нет аккумуляторов. Она приходит к выводу, что ей не остается ничего, кроме как идти по Луне, не отставая от Солнца.

К несчастью, крушение ее корабля произошло в районе экватора, а это значит, что ей предстоит пройти расстояние, равное расстоянию от Нью-Йорка до Лос-Анджелеса. Чтобы обгонять границу для и ночи, ей необходимо двигаться со средней скоростью 16 километров в час, что довольно просто, когда она при одной шестой своего земного веса скачет по плоским морям, но труднее в горах и на неприветливых возвышенностях обратной стороны.

Потерпев крушение на более высокой широте, она могла бы взять более низкий темп. На 70° северной широты, где находится Море Холода, самое северное из лунных морей, получившее свое название по месту расположения, можно идти на запад со скоростью, не превышающей шести километров в час, и не отставать от Солнца. На полюсах есть места, где можно вообще почти не двигаться с места.

В связи с тем, что Луна находится в вертикальном положении относительно плоскости эклиптики, на ее полюсах Солнце постоянно висит над горизонтом. Так как его лучи падают по касательной, глубины полярных кратеров всегда остаются холодными и темными, а на полярных возвышенностях почти всегда стоит день. Идея об этих освещенных возвышенностях появилась довольно давно. В “Луне” (1837) Вильгельм Бер и Иоганн Медлер указали, что в связи с наклоном Луны на ее полюсах могут существовать места, где почти или совсем никогда не наступает ночь, а Камиль Фламмарион, развивший эту мысль несколько десятилетий спустя, назвал их “пиками вечного света”. Роберт Годдард тоже писал об этой возможности, а также предполагал существование постоянно холодных точек в кратерах под пиками. Теперь детали рельефа обоих типов обнаружены и пересчитаны.

Современные карты Луны показывают, что на обоих полюсах есть возвышенности, которые освещаются Солнцем если не постоянно, то почти постоянно: валы кратеров видят Солнце более 80 % времени, а если установить солнечные панели вертикально, как паруса корабля, они смогут генерировать в три раза больше энергии, чем системы, установленные в других областях и получающие Солнце лишь в половину дней. Если вы хотите построить лунную базу, питаемую солнечной энергией, вам нужна очень серьезная причина не отправиться на полюса.

Помимо энергии, полюса дают ресурсы в форме замороженных летучих веществ. При прочих равных наличие значительных объемов воды облегчит обеспечение лунной базы и дозаправку ракет. На Луне есть и другие источники топлива – можно соединять водород, поглощенный реголитом из солнечного ветра, с кислородом, получаемым из различных минералов. Однако, хотя концентрация водорода в реголите в тысячи раз превышает концентрацию гелия-3, для получения значительных объемов вещества придется перерабатывать огромные объемы реголита. Выделение кислорода из минералов весьма энергозатратно. Хотя энергия на Луне дешевая, по крайней мере при свете дня, производственное оборудование, необходимое для ее накопления и использования, вероятно, будет довольно дорогим. Именно этим объясняется притягательность сосредоточенных на полюсах летучих веществ, которые можно высвободить, используя эквивалент обычного чайника.

Северный полюс

Южный полюс

В пользу высадки около льда выступает и тот факт, что при наличии единственной лунной базы и запасов топлива остальная Луна оказывается легкодоступной. Как отмечает Роберт Зубрин, характеристической скорости, необходимой для возвращения нового лунного модуля с Луны на низкую околоземную орбиту, также достаточно для того, чтобы лунный модуль взлетел в одной точке Луны, приземлился почти в любой другой, взлетел второй раз и вернулся в первую точку. Всю эту процедуру можно повторить для новой точки назначения, как только у вас накопится еще шесть тонн топлива.

Текущие планы NASA отличаются от этой схемы. Когда при Бараке Обаме космическое агентство разрабатывало идею захвата небольшого фрагмента астероида и изучения его в космосе – эта идея не слишком успешно презентовалась в качестве подготовки для полета на Марс и многим казалась предлогом для отказа от лунной миссии, – возле Луны предполагалось построить небольшую космическую станцию, чтобы обеспечить базу для загонщиков астероида. Когда при Трампе произошел разворот к Луне, а о затее с астероидом забыли, на смену Deep Space Gateway пришла Lunar Orbital Platform-Gateway, теперь уже для освоения Луны. Сегодня станцию называют просто Gateway, но планы по ее постройке по-прежнему разрабатываются, как и большая часть программ NASA, уже получивших финансирование. И это все еще плохая идея.

Gateway представляет собой сильно уменьшенную версию Международной космической станции, находящуюся гораздо дальше в космосе. Пока при ее строительстве предполагается задействовать тех же партнеров. Проект возглавит Америка, европейцы, канадцы и японцы предоставят некоторое оборудование, и только участие русских пока под вопросом. Силовую установку планируется приобрести в секторе производства спутников связи. Первые жилые модули теоретически предполагается запустить в середине 2020-х годов на SLS.

Таким образом, собирая космическую станцию из готовых компонентов, программа Gateway повторяет более амбициозный проект двадцатилетней давности, но в меньшем масштабе и на гораздо менее доступной орбите, чтобы оправдать использование в остальном бесполезной ракеты, которую, вероятно, не успеют построить в срок.

Подготовка спускаемых миссий на станции Gateway сопряжена с большими трудностями и не дает при этом очевидных преимуществ. Пока Gateway планировалось использовать в качестве базы для изучения астероида, лишь отдельные эксперты считали появление остановки между низкой околоземной орбитой и лунной поверхностью полезным для будущих лунных миссий. Безусловно, команда Gateway могла бы дистанционно управлять луноходами с меньшим временем задержки, чем при управлении с Земли. Однако, поворачивая джойстики, астронавты получали бы существенные дозы космического излучения, от которого их могли бы защитить реголитные стены лунной базы.

Это не значит, что в космическом будущем не возникнет нужды в орбитальной инфраструктуре. Если люди или роботы развернут более активную деятельность на околоземной орбите – станут собирать новые крупные спутники, чинить вышедшие из строя старые, производить странные материалы в условиях микрогравитации, наслаждаться медовыми месяцами с неземными видами и микрогравитационным сексом, конструировать космическое оружие для сбивания чужих спутников, разбивать малые астероиды и т. д., – хранилища топлива, где космические корабли смогут заправляться, чтобы развивать необходимую характеристическую скорость, окажутся очень кстати. При возвращении на Землю для дозаправки корабль расходует около девяти километров в секунду характеристической скорости для одного лишь подъема обратно на орбиту. Кроме того, такой корабль должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать нагрузку при вхождении в земную атмосферу и повторном запуске с поверхности Земли. Если корабль не покидает космос, его конструкция требует меньшей массы, а следовательно, меньше топлива расходуется для достижения заданной характеристической скорости. Как и лунный модуль, такие корабли могут быть очаровательно неуклюжими.