A marte a traves de la luna
En la industria espacial, el debate eterno de físicos y letristas se transformó en el siglo XXI en un debate sobre qué es más importante para la humanidad: ¿cosmonauta automática o tripulada?
Los partidarios de la "automatización" apelan al costo relativamente bajo de crear y lanzar dispositivos, que son de gran beneficio tanto para la ciencia básica como para resolver problemas aplicados en la Tierra. Y sus oponentes, soñando con un momento en que "nuestras huellas permanecerán en los polvorientos caminos de planetas distantes", sostienen que sin actividad humana, la exploración del espacio exterior es imposible y poco práctica.
A donde volar
En Rusia, esta discusión tiene un fondo financiero muy serio. No es un secreto para nadie que el presupuesto de la cosmonauta nacional sea significativamente más bajo en comparación con no solo los Estados Unidos y Europa, sino también con un miembro relativamente joven del club espacial como China. Hay bastantes áreas en las cuales la industria debe trabajar: además de la participación en el programa de la Estación Espacial Internacional (ISS), esto incluye el sistema global de navegación por satélite GLONASS, satélites de comunicaciones, sensores remotos de la Tierra, meteorología, naves espaciales científicas, por no mencionar sobre el uso militar y dual. Entonces, tenemos que dividir este "trishkin caftan" financiero para no ofender a nadie (aunque al final, de todos modos, todos se ofenden, ya que los fondos asignados para el desarrollo normal de la industria no son suficientes).
Recientemente, el jefe de la Agencia Espacial Federal (Roskosmos), Vladimir Popovkin, declaró que la proporción de cosmonauta tripulada en el presupuesto de su departamento es muy grande (48%) y debería reducirse al 30 por ciento. Al mismo tiempo, aclaró que Rusia cumplirá estrictamente con sus obligaciones bajo el programa ISS (después del cese de los vuelos del transbordador este año, solo los barcos rusos de Soyuz entregarán a las tripulaciones en órbita). ¿Entonces qué ahorraremos? ¿En investigación científica o en desarrollos prometedores? Para responder a esta pregunta, es necesario comprender la estrategia de desarrollo de la cosmonauta tripulada doméstica para las próximas décadas.
En la opinión de Nikolai Panichkin, Primer Director General Adjunto de TsNIIMash (quien actuó como el portavoz del instituto de investigación principal de Roskosmos), hoy se cuenta la actividad espacial en 10 - 15 años está mal: "Las tareas de investigación fundamental en el espacio profundo y la exploración de la Luna y Marte son tan desalentadoras que necesita planificar por lo menos 50 años. Los chinos están tratando de mirar hacia adelante durante cien años ".
Entonces, ¿a dónde volamos en el futuro cercano, a la órbita cercana a la Tierra, a la Luna o Marte?
Séptimo del mundo
El patriarca de la industria espacial, el aliado más cercano del brillante diseñador Sergey Korolev, académico de la Academia de Ciencias de Rusia, Boris Chertok está convencido de que la principal tarea de la cosmonauta mundial debería ser la unión de la Luna a la Tierra. En la apertura del congreso planetario de los participantes en vuelos espaciales, que tuvo lugar en Moscú a principios de septiembre, dijo: "Al igual que en Europa, Asia, América del Sur y del Norte, Australia, debe haber otra parte del mundo: la Luna".
Hoy en día, muchos países, principalmente los Estados Unidos y China, han hablado sobre sus ambiciones con respecto al satélite de la Tierra. Nikolai Panichkin afirma: “Cuando se resolvió la pregunta de que la principal es la Luna o Marte, había diferentes opiniones. Nuestro instituto cree que, aún estableciendo un objetivo lejano: Marte, debemos pasar por la luna. Sobre esto muchas cosas aún no han sido investigadas. En la Luna, puede crear bases para realizar investigaciones en el espacio profundo, desarrollar tecnologías para un vuelo a Marte. Por lo tanto, al planear realizar un vuelo tripulado a este planeta para el año 2045, debemos establecer puestos de avanzada en la Luna mediante 2030. Y en el período de 2030 a 2040, el año es crear la base para la exploración a gran escala de la Luna con bases y laboratorios de investigación ".
El primer director general adjunto de TsNIIMash cree que la implementación de proyectos lunares merece la atención de la idea de crear un depósito de combustible y combustible en una órbita cercana a la Tierra. En la ISS, es poco probable que se implemente, ya que la estación debería dejar de funcionar alrededor de 2020. Una expedición lunar a gran escala comienza después del año 2020. Y un especialista ruso destaca otro aspecto importante: “Cuando el instituto ofrece esta estrategia, la relacionamos con los planes estratégicos similares de China y Estados Unidos. Por supuesto, la carrera lunar debe ser pacífica. En el espacio, como sabe, no puede probar y desplegar armas nucleares. оружие. Si en un futuro próximo, los astronautas, astronautas y taikonautas comenzarán a asentarse en la Luna, deberían construir viviendas, laboratorios científicos, empresas para la extracción de recursos minerales valiosos y no bases militares allí ”.
La exploración de los recursos naturales de la luna es una prioridad principal, muchos científicos están convencidos. Por lo tanto, según el académico de RAS Eric Galimov, los recursos minerales lunares pueden salvar a la humanidad de la crisis energética mundial. El tritio suministrado a la Tierra desde el cuerpo celeste más cercano puede usarse para la fusión termonuclear. Además, es muy tentador convertir a la Luna en un puesto de avanzada en la investigación del espacio profundo, una base para monitorear el peligro de los asteroides, monitorear el desarrollo de situaciones críticas en nuestro planeta.
La idea más vívida (y controvertida) es el uso de helio-3 en la Luna, que no está en la Tierra. Su principal ventaja, dice Galimov, es que es "combustible ecológico". Por lo tanto, el problema de la eliminación de desechos radiactivos, que es un flagelo de la energía nuclear, desaparece. Según los cálculos del científico, la necesidad anual de toda la humanidad en helio-3 en el futuro será de toneladas de 100. Para obtenerlos, es necesario abrir una capa de suelo lunar de tres metros de área 75 por kilómetros de 60. Y, paradójicamente, todo el ciclo, desde la producción hasta la entrega a la Tierra, costará alrededor de diez veces más barato que el uso de hidrocarburos (teniendo en cuenta los precios del petróleo existentes).
"Los expertos occidentales proponen construir reactores de helio directamente en la luna, lo que reducirá aún más el costo de producir energía limpia", dijo el académico. Las reservas de helio-3 en la Luna son enormes: alrededor de un millón de toneladas: suficientes para toda la humanidad durante más de mil años.Pero para comenzar la extracción de helio-3 en la Luna en 15 - 20 años, es necesario comenzar la exploración geológica, mapeo enriquecido y expuesto a los sitios del Sol ya, para crear instalaciones piloto de ingeniería, dice Galimov. No hay tareas de ingeniería complicadas para la implementación de este programa, la única pregunta es la inversión. El beneficio de ellos es obvio. Una tonelada de helio-3 en equivalente de energía equivale a 20 a millones de toneladas de petróleo, es decir, a precios actuales que valen más de 20 mil millones de dólares. Y el costo de transporte de entregar una tonelada a la Tierra será de 20, 40 millones de dólares. Según los cálculos de los expertos, para satisfacer las necesidades de Rusia, la industria de la energía necesitará 20 toneladas de helio-3 por año, y para toda la Tierra, diez veces más. Una tonelada de helio-3 es suficiente para el funcionamiento anual de una central eléctrica con una capacidad de 10 GW (10 mln kW). Para extraer una tonelada de helio-3 en la luna, será necesario abrir y reciclar una sección de tres metros de profundidad sobre un área de 10 - 15 kilómetros cuadrados. Según los expertos, el costo del proyecto es 25 - 35 mil millones de dólares.
La idea de usar helio-3, sin embargo, tiene opositores. Su principal argumento es que antes de crear bases para la extracción de este elemento en la Luna e invertir fondos considerables en el proyecto, es necesario establecer una fusión termonuclear en la Tierra a escala industrial, lo que no se ha hecho hasta ahora.
Proyectos rusos
De todos modos, técnicamente, la tarea de convertir la Luna en una fuente de minerales se puede resolver en los próximos años, los científicos rusos están convencidos. Así, varias empresas nacionales líderes anunciaron su preparación y planes concretos para el desarrollo del satélite de la Tierra.
El primero en "colonizar" la Luna debería ser automático, cree en la Asociación de Producción Científica que lleva el nombre de S. A. Lavochkin, la principal ONG rusa en el campo de la investigación espacial que utiliza dispositivos automáticos. Allí, junto con China, se está desarrollando un proyecto que pretende sentar las bases para el desarrollo industrial de la Luna.
Según los especialistas de la empresa, en primer lugar es necesario explorar el cuerpo celeste con la ayuda de medios automáticos y crear un polígono lunar, que se convertirá en el futuro en un elemento de una gran base habitable. Debe incluir un complejo móvil de vehículos lunares ligeros y pesados, telecomunicaciones, astrofísicos y complejos de aterrizaje, antenas grandes y algunos otros elementos. Además, está previsto formar una agrupación de naves espaciales en la órbita circunlunar que llevan a cabo las comunicaciones y la teledetección de la superficie.
El proyecto está previsto para ser implementado en tres etapas. Primero, con la ayuda de vehículos livianos, seleccione las regiones óptimas en la luna para resolver los problemas científicos y aplicados más interesantes, luego despliegue el grupo orbital. En la etapa final, los rovers lunares pesados irán al satélite de la Tierra, que determinará los puntos más interesantes para el aterrizaje y la adquisición de suelo.
El diseño, según los desarrolladores del proyecto, no requerirá una gran inversión, ya que para el lanzamiento de vehículos (a excepción de los vehículos lunares pesados), se pueden usar cohetes de conversión de luz del tipo Rokot o Zenit.
La compañía nacional líder en cosmonauta tripulada, Rocket and Space Corporation (RSC) Energia, llamada así por S. P. Korolev, está lista para recoger el relevo de masterización de la luna. Según sus especialistas, la ISS jugará un papel importante en la creación de la base lunar, que con el tiempo debería convertirse en un puerto espacial internacional. Incluso si después del año 2020, los países socios del programa ISS deciden no extender más su operación, se planea construir una plataforma para ensamblar futuras bases lunares en órbita sobre la base del segmento ruso.
Para la entrega de personas y mercancías en órbita, se está desarrollando un prometedor sistema de transporte, que consistirá en una nave espacial básica y varias de sus modificaciones. La versión básica es un barco de transporte tripulado de una nueva generación. Está destinado a prestar servicio a estaciones orbitales, enviándoles tripulaciones y cargamentos para su posterior retorno a la Tierra, así como para su uso como un barco de salvamento.
El nuevo sistema tripulado es radicalmente diferente de los barcos existentes de Soyuz, principalmente en términos de nuevas tecnologías. El posible barco se construirá según el principio del constructor Lego (es decir, según el principio modular). Si es necesario, se utilizarán los vuelos a la órbita cercana a la Tierra, lo que le permitirá proporcionar un acceso rápido a la estación. Si las tareas se vuelven más complicadas y se requieren vuelos más allá de los límites del espacio cercano a la Tierra, el complejo se puede adaptar con un compartimiento doméstico con la posibilidad de regresar a la Tierra.
En Energia, las modificaciones de la nave permiten completar la expedición a la Luna, se realiza el servicio y la reparación de AES, se realizan vuelos autónomos a largo plazo durante un mes para llevar a cabo varios estudios y experimentos, así como la entrega y devolución de una mayor cantidad de carga en una versión no tripulada de carga retornable. El sistema reduce la carga de la tripulación, además, debido a que la precisión de aterrizaje del sistema de aterrizaje de paracaídas será de solo dos kilómetros.
De acuerdo con los planes establecidos en el Programa Espacial Federal antes de 2020, el primer lanzamiento de una nueva nave espacial tripulada tendrá lugar en 2018 desde el cosmódromo de Vostochny, que se está construyendo en la región de Amur.
Si en Rusia, a nivel estatal, deciden desarrollar minerales en la Luna, Energia podrá proporcionar un único complejo de transporte y espacio de carga reutilizable que sirva para el desarrollo industrial de un cuerpo celeste. Por lo tanto, el nuevo barco (que aún no ha recibido su nombre oficial), que reemplazará a la Soyuz, junto con el remolcador interorbitario de Parom desarrollado por el RKK, transportará hasta 10 toneladas de carga, lo que reducirá significativamente los costos de transporte. Como resultado, Rusia también podrá proporcionar servicios comerciales para el envío de varios, incluidos cargamentos de gran tamaño al espacio.
“Ferry” es una nave espacial que será lanzada por un vehículo de lanzamiento a una órbita baja cercana a la tierra (altitud sobre 200 km). Luego, otro impulsor entregará el contenedor con la carga a un punto dado en él. El remolcador se acopla con él y lo mueve a su destino, por ejemplo, a una estación orbital. El contenedor puede ser puesto en órbita por casi cualquier transportista nacional o extranjero.
Sin embargo, con la financiación actual de la industria espacial, la creación de una base lunar y el desarrollo industrial de un satélite de la Tierra son proyectos de un futuro suficientemente lejano. Los planes de vuelos a la Luna por parte de los turistas con la ayuda de los barcos modificados Soyuz parecen mucho más realistas, según Roscosmos. Junto con la compañía estadounidense Space Adventures, el ministerio ruso está desarrollando una nueva ruta turística en el espacio y planea enviar a los terrícolas a una visita turística alrededor de la Luna en cinco años.
Otra conocida empresa nacional, el Centro Estatal de Investigación y Producción Espacial (GKNPT) que lleva el nombre de MV Khrunichev, también está lista para contribuir al desarrollo del cuerpo celeste. Según los expertos de GKNPT, el programa lunar debe estar precedido por la primera etapa cercana a la Tierra, que se implementará utilizando la experiencia de la EEI. Después del 2020, se planea crear un conjunto operacional y de ensamblaje orbital para futuras expediciones a otros planetas, así como, posiblemente, complejos turísticos sobre la base de la estación.
El programa lunar, según los científicos, no debería repetir lo que ya se ha hecho en el último siglo. Se planea crear una estación permanente en la órbita del satélite de la Tierra, y luego una base en su superficie. El despliegue de la estación lunar, que consta de dos módulos, le proporcionará no solo la expedición, sino también el retorno de la carga a la Tierra. Se requerirá una nave tripulada con una tripulación de al menos cuatro personas, capaz de realizar un vuelo autónomo hasta días 14, así como un módulo de la estación orbital lunar y un barco de aterrizaje. El siguiente paso debe ser una base permanente en la superficie de la luna con toda la infraestructura, que en la primera etapa proporciona cuatro personas, aumenta el número de módulos básicos y lo equipa con una planta de energía, un módulo de bloqueo y otras instalaciones necesarias.
Programas del Club Espacial
Rusia
En el marco del concepto de desarrollo de la cosmonauta tripulada rusa hasta 2040, se proporciona un programa para la exploración de la Luna (2025 - 2030) y vuelos a Marte (2035 - 2040). La tarea moderna del desarrollo del satélite de la Tierra es la creación de una base lunar, y tal programa a gran escala debe llevarse a cabo en el marco de la cooperación internacional, estamos convencidos en Roscosmos.
Como parte de la primera fase del programa de exploración lunar en 2013 - 2014, los satélites lunares Luna-Glob y Luna-Resource están programados para el lanzamiento, dijo Viktor Hartov, jefe de la ONG Lavochkin. La misión de la misión Luna-Glob es volar alrededor de la luna, preparar y seleccionar sitios para Lunokhod, para otros complejos de ingeniería y científicos que se convertirán en la base de la base futura, así como estudiar el núcleo de la Luna utilizando dispositivos especiales de perforación: penetradores con Japón, ya que los expertos japoneses llevan mucho tiempo desarrollando con éxito penetradores).
La segunda etapa consiste en la entrega a la luna de un laboratorio científico: un vehículo lunar para una amplia gama de experimentos científicos y tecnológicos. En esta etapa, invitó a cooperar India, China, países europeos. Se planea que, en el marco de la misión Chandrayan-2, los indios proporcionarán un cohete y un módulo de vuelo, así como el lanzamiento desde su propio sitio de lanzamiento. Rusia preparará un módulo de aterrizaje, un vehículo lunar que pesa kilogramos 400 y equipo científico.
Según Viktor Hartov, en el futuro (después de 2015 del año), el proyecto ruso Luna-Resource / 2 está previsto para crear una plataforma de aterrizaje unificada, un rover lunar de largo alcance, un cohete de despegue de la luna, medios para cargar y almacenar muestras de suelo lunar entregadas a La Tierra, así como la implementación del aterrizaje de alta precisión en el faro, ubicado en la luna. En este caso, se pretende llevar a cabo la entrega de muestras de suelo lunar recolectadas con la ayuda de un vehículo lunar en áreas previamente seleccionadas de interés científico.
El proyecto "Luna Resource / 2" será la tercera etapa del programa lunar doméstico. Como parte de esto, se planean dos expediciones: la primera entregará un vehículo lunar de investigación a la superficie de la Luna para realizar investigaciones de contacto y tomar muestras del suelo lunar, y la segunda, un cohete de despegue para devolver muestras de suelo a la Tierra.
La creación de una base automática permitirá resolver una serie de tareas en interés del programa lunar tripulado, que estipula que después del 2026 del año, las personas volarán a la Luna. Desde 2027 hasta 2032 en la Luna, se planea crear un centro de investigación especial "Lunny Polygon", calculado ya en el trabajo de los astronautas.
Estados Unidos
En enero, 2004, el presidente de los Estados Unidos, George W. Bush, anunció el objetivo de la NASA de "regresar" a 2020 en la Luna. Los estadounidenses planeaban retirar los transbordadores obsoletos para liberar fondos de 2010. Para 2015, la NASA debería haber implementado un nuevo programa Constellation ("Constellation") en forma de un programa Apollo actualizado y ampliado. Los componentes principales del proyecto son el vehículo de lanzamiento Ares-1, el desarrollo de un acelerador de lanzadera de combustible sólido, la nave espacial Orion tripulada con una tripulación de hasta cinco a seis personas, el módulo Altair, destinado a aterrizar en la superficie lunar y despegar de él. para alejarse de la Tierra (POP), así como del transportador pesado "Ares-5", destinado a lanzar COP en la órbita cercana a la tierra junto con "Altair". El objetivo del programa Constellation era volar a la Luna (no antes de 2012) y luego aterrizar en su superficie (no antes de 2020).
Sin embargo, la nueva administración de los EE. UU., Dirigida por Barack Obama, proclamó este año la finalización del programa Constellation, considerándolo demasiado costoso. Habiendo recortado el programa lunar, la administración de Obama tomó simultáneamente la decisión de extender los fondos para operar el segmento estadounidense de la EEI a 2020. Al mismo tiempo, las autoridades estadounidenses decidieron alentar a las empresas privadas a construir y operar naves espaciales tripuladas.
China
El programa chino para el estudio de la luna se divide condicionalmente en tres partes. Durante el primer año en 2007, el dispositivo Chang'e-1 se lanzó con éxito. Trabajó en la órbita lunar de los meses 16. Como resultado, se compiló un mapa tridimensional de alta resolución de su superficie. En 2010, un segundo vehículo de investigación fue enviado a la Luna para fotografiar las áreas, en una de las cuales Chang'e-3 tendría que aterrizar.
La segunda etapa del programa de estudio del satélite natural de la Tierra implica la entrega de un vehículo autopropulsado a su superficie. En el marco de la tercera fase (2017), otra instalación irá a la Luna, cuya tarea principal será entregar muestras de rocas lunares a la Tierra. China pretende enviar a sus astronautas al satélite terrestre después de 2020. En el futuro, se planea crear una estación habitable allí.
India
India tiene un programa lunar nacional. En noviembre, 2008, este país lanzó el satélite artificial de la luna "Chandrayaan-1". Se envió una sonda automática a la superficie del satélite natural de la Tierra, que realizó un estudio de la composición de la atmósfera y tomó muestras del suelo.
En cooperación con Roscosmos, India está desarrollando el proyecto Chandrayaan-2, que consiste en enviar una nave espacial a la Luna utilizando un vehículo de lanzamiento GSLV indio que consta de dos módulos lunares, el orbital y el de aterrizaje.
El lanzamiento de la primera nave espacial tripulada está programado para el año 2016. A bordo, como informó el jefe de la Organización de Investigación Espacial de la India (ISRO), Coomaraswamy Radhakrishnan, dos astronautas viajarán al espacio, que pasará siete días en órbita cercana a la Tierra. Así, India se convertirá en el cuarto estado (después de Rusia, Estados Unidos y China), realizando vuelos espaciales tripulados.
Japón
Japón está desarrollando su programa lunar. Entonces, en 1990, la primera sonda se envió a la Luna, y en 2007, se lanzó un satélite artificial Kaguya con instrumentos científicos 15 y dos aparatos satelitales, Okinawa y Ouna, a bordo (trabajó en la órbita de la Luna durante más de un año ). En 2012 - 2013, se planeó lanzar el próximo vehículo automático, por 2020, el vuelo tripulado a la Luna, y por los años 2025 - 2030: la creación de una base lunar habitable. Sin embargo, el año pasado, Japón decidió abandonar el programa lunar tripulado debido al déficit presupuestario.
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