Скільки коштуватиме колонізація Місяця та навіщо вона людству?
Романтики поглядають на утаємничений Місяць замріяними очима, але на Землі є категорія й більш прагматичних людей. Вони – інженери та астронавти космічних агентств провідних країн, розважливі бізнесмени, талановиті винахідники з приватних компаній, які поставили собі за мету створити на цьому супутнику людські колонії.
Скільки інвестицій може знадобитися для колонізації Місяця? Які проєкти місячних колоній існують уже зараз та які технології планують задіяти лідери аерокосмічної індустрії для досягнення глобальної місії?
Навіщо людям Місяць
Стратегічна мета експансії Місяця – створення зручного позаземного майданчика для освоєння далекого космосу. Відсутність атмосфери й низька гравітація дозволять складати там надважкі зорельоти і запускати їх на Марс та інші планети Сонячної системи, а згодом – і далі у Всесвіт.
Спочатку на Місяці планується зведення базових таборів астронавтів: наукових центрів, енергостанцій, заводів з видобутку і переробки корисних копалин, перш за все – води, що міститься в припалій пилом кризі на полюсах та в місячному ґрунті (реголіті).
З води можна одержати кисень для дихання і водень для палива ракетних двигунів. Крім того, реголіт містить мільйони тонн унікальної речовини "гелій-3", а гірські породи приховують рідкісні метали і корисні мінерали.
На зворотній стороні Місяця є всі умови для розміщення оптичних та радіотелескопів. Спостереженням не заважатиме мінлива атмосфера, а гірські породи блокуватимуть щільний фон на радіочастотах, що створюють радіостанції і телепередавачі на Землі чи мережі мобільного зв’язку. До того ж, низька гравітація супутника дозволяє збудувати величезні надлегкі конструкції, які неможливо створити в умовах земного тяжіння.
Поки ж погляди дослідників спрямовані на полярні частини Місяця, зокрема, на кратер Шеклтон на південному полюсі. Його рівнину постійно освітлює Сонце, тому тут доцільно збудувати сонячні електростанції. Круті схили кратера огортає вічна тінь. Саме там лежать розвідані поклади криги, захищені від випаровування кам’яними стінами урвищ.
На дні кратера температура ніколи не піднімається вище мінус 173 градусів Цельсія. Це ідеальне місце для розміщення датчиків інфрачервоного телескопа, що зможе зазирнути в найвіддаленіші куточки Всесвіту і побачити космічні об’єкти з мізерною тепловою енергією.
Десять найочікуваніших космічних запусків у 2024 році
На Землі такі прилади розташовують високо в горах, але і там вони не мають необхідної чутливості через тепле повітря, у якому інфрачервоне випромінювання далеких зірок розчиняється.
Футурологи вважають, що на Місяці слід створити заповідник земної цивілізації на випадок катастрофи планетарного масштабу, наприклад, зіткнення планети з астероїдом. У глибоких сховищах під поверхнею супутника пропонується зберігати на електронних носіях історичні архіви та зображення, здобутки людства в галузі науки, технологій, культури.
Скільки коштуватиме колонізація
Якби людина придбала в автосалоні лімузин лише для однієї поїздки в найближче місто і після досягнення мети подорожі викинула машину на смітник, це було б дивно і вкрай нерозсудливо. Проте саме так нині вчиняють з космічними кораблями, що виносять на навколоземну орбіту супутники. Найдорожчі частини ракет знищуються в процесі польоту і перетворюються на брухт, який згорає в атмосфері або засмічує навколоземний простір.
Наразі у вартість виведення на орбіту супутника включена повна ціна ракети-носія. Таким чином, старт на ракеті середньої вантажопідйомності коштує в середньому 62 млн дол. Якщо ж у ближній космос необхідно підняти масивний вантаж, знадобиться більш потужна ракета, а вартість запуску зросте до 90-110 млн дол.
Утім, висока конкуренція між ракетобудівними компаніями, орієнтованими на створення космічних кораблів багаторазового використання, стрімко знижує вартість доставки корисного вантажу на навколоземну орбіту. У компанії SpaceX уже кажуть про 20 млн дол і прогнозують ще нижчу ціну. Розгінний блок ракети Falcon 9 повертається на стартовий майданчик і придатний для повторного використання.
Проте подорож на Місяць набагато дорожча. Місячна програма Apollo, розпочата понад шість десятиліть тому, тривала до 1972 року і вартувала американцям 25,4 млрд дол (152 млрд дол у теперішніх цінах).
На втілення програми Artemis до 2025 року NASA виділить 95 млрд дол. Саме у 2025 році на Місяць знову полетять люди. Результати обчислення вартості повноцінної місячної бази різняться, але загалом витрати складуться в суму з десятьма нулями. Підрахована і приблизна вартість перебування чотирьох астронавтів на Місяці протягом тижня: 100 млн дол на добу. Утім, оптимісти вважають, що інновації дозволять зменшити цю цифру утричі.
Технології для колонізації
Історія місій Apollo 1960-70-х років свідчить, що для реалізації проєкту доправлення людей на Місяць інженери винайшли чимало інновацій, якими людство користується досі. Перш за все, слід подякувати геніям 1960-х за технології кремнієвих комп’ютерних мікросхем. Саме вони в епоху Apollo скинули з п’єдесталу гігантські лампові електронні обчислювальні машини з колодами перфокарт, якими розвинені країни тоді дуже пишалися.
На борту Apollo встановили революційні на той час мініатюрні транзисторні навігаційні комп’ютери, що стали предтечами нинішніх ноутбуків і смартфонів. Цікаво, що у 1960-х роках програма Apollo споживала більшу частину інтегральних схем, вироблених у США, що стало поштовхом для розвитку технологій.
Для здійснення місії Artemis створені і випробувані новітні технології та конструкції: кріогенні двигуни ракет, засоби навігації та зв’язку, компактні ядерні реактори, ефективні сонячні батареї, житлові модулі, 3D-принтери для друку великих споруд, індивідуальні реактивні ранці, місячні ровери, андроїди із штучним інтелектом.
Низька гравітація сприятиме створенню на Місяці новітніх матеріалів, наприклад, надміцних конструкцій із спінених газами металів. Ця технологія змінює молекулярну структуру металу, що надає речовині нових властивостей.
Наприкінці 2023 року в Лабораторії реактивного руху в Південній Каліфорнії завершилося тестування програми CADRE (Кооперативне автономне розподілене роботизоване дослідження). Місія запланована на 2024 рік.
Росія втратила "Луну-25", Індія успішно завершила місію. Чому країни поновили гонку за ресурси Місяця?
Інженери протестували три місячні ровери, що являють собою чотириколісні платформи. Ці невеличкі всюдиходи з ШІ рухаються без втручання людини і здатні працювати в єдиній команді. Кожен ровер живиться від власних сонячних панелей, а серед їх бортового обладнання – дві стереокамери з передавачами зображення, навігаційні прилади, георадар для створення детальної 3D-мапи пройденого на Місяці шляху.
Машини можуть обмінюватися "враженнями" між собою та передавати інформацію на базову станцію посадкового модуля від компанії Intuitive Machines, який транслюватиме дані на Землю.
Скафандри нового покоління
Для астронавтів, що підкорюватимуть Місяць, розробили нове покоління скафандрів. Вони міцніші, надійніші та гнучкіші за попередні, а їх дизайн можна назвати стильним і навіть елегантним. Скафандри захищають від космічного випромінювання, перепаду температур від мінус 170 до плюс 120 градусів і навіть від мікрометеоритів.
Астронавти NASA, які невдовзі полетять на Місяць, матимуть скафандри моделі AxEMU від техаської компанії Axiom Space. Вони насичені сенсорами, відеокамерами, авіонікою, засобами комунікації і системами життєзабезпечення. Ці скафандри надають людині ширші можливості при збиранні зразків, ремонтах та проведенні наукових експериментів. Астронавти користуватимуться інструментами, спеціально розробленими для використання на Місяці.
Проєкти місячних колоній
Космічні архітектори спираються на набутий досвід, тому перші споруди на Місяці будуть схожі на секції Міжнародної космічної станції. Такі циліндричні модулі спроєктувало Європейське космічне агентство (ESA) у співпраці з компанією Skidmore, Owings&Merrill (SOM), чиї архітектори створили найвищу споруду у світі – хмарочос Burj Khalifa в Дубаї.
Стандартний місячний будинок від SOM являтиме собою девʼятиметровий циліндр, встановлений вертикально. Внутрішній простір буде розділений на три поверхи з шахтою для драбин у центрі. Кожен поверх матиме по три кімнати, які можна використати як житлові або робочі приміщення. На нижньому рівні передбачені герметичні двері, до яких під’єднуються коридори, що вестимуть у сусідні блоки.
Інші проєкти пропонують зведення на Місяці купольних споруд або надувних будівель у вигляді сфер. Для захисту людей від космічного випромінювання житлові блоки засиплять реголітом.
Не злетіла: історія успіху і краху Virgin Orbit Бренсона
Уже спроєктовані 3D-принтери, здатні створювати з місячного ґрунту монолітні конструкції, подібні до бетонних. Так, компанія Redwire з Флориди на замовлення NASA розробила технології для створення з модифікованого реголіту зручних майданчиків для посадки космічних кораблів, доріг для роверів, фундаментів споруд та іншої інфраструктури.
Перші житлові модулі
До кінця нинішнього десятиліття важкі ракети Falcon Heavy компанії SpaceX доставлять на орбіту Місяця перші модулі станції Lunar Gateway ("Місячна брама"). Житловий модуль створює американська корпорація Northrop Grumman Space Systems, сервісний блок будують фахівці ESA разом з партнерами з Японії, Канади та низки інших країн.
Цей форпост колоністів матиме шлюз для з’єднання з космічним кораблем Orion. Астронавти матимуть можливість перепочити перед висадкою на Місяць, поповнити запаси пального та провізії, провести наукові експерименти. З командного модуля можна буде керувати роботами на поверхні Місяця.
Згодом до Lunar Gateway буде пристикований роботизований безпілотний космічний буксир, який курсуватиме між станцією і навколоземною орбітою. Він доставлятиме на станцію вантажі в контейнерах, які ракети-носії виведуть на низьку орбіту над Землею.