ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ЛУННОЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ СТАНЦИИ (ЛИС)

© О.С.Цыганков
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и проблемы космического производства"
2008 г.

Опыт обеспечения кратковременного пребывания человека на Луне у человечества уже имеется. Обеспечение безопасного длительного периода жизни на Луне, сопряженного с продуктивной исследовательской деятельностью, потребует иных подходов, иных технических средств, которых ещё не существует.

Концепция создания лунной исследовательской станции (ЛИС) базируется на принципах орбитального комплекса «Мир» (долговременность; многомодульность; последовательность сборки; дооснащение; техобслуживание и ремонт в процессе эксплуатации; сменяемость экипажа; консервация/расконсервация; периоды автономного — без экипажа — существования).

В комплексе инженерных задач, которые предстоит решить при подготовке к разворачиванию ЛИС, есть задача, от решения которой будет зависеть успех всего предприятия, а именно: противостояние радиационной опасности.

Радиационная опасность особенно велика на «беззащитной» безатмосферной Луне. Ведётся поиск материалов и конструктивных решений для достижения необходимого уровня защиты. Но при применении материалов с высокой удельной плотностью отнюдь не снимается требование по минимизации массы конструкции. В этой ситуации закономерно желание использовать для заявленной цели местные лунные материалы. Например, получение лунобетона или формование строительных блоков методом спекания из реголита. Эти технологии требуют наличия воды и чрезвычайно высокого энергоснабжения. Использование реголита в естественном виде возможно также в различных вариантах, например, расфасовка реголита в мягкие ёмкости (как цемент) и обкладывание ими модулей, или непосредственная засыпка модуля лунным грунтом, что вряд ли допустимо для внешнего оборудования. Рассматриваются возможности использования особенностей рельефа, складок местности, в частности, «лавовых трубок» (подповерхностных каналов лавовых потоков) для размещения в них модулей. Геометрия этих образований, прочность покрывающего слоя, да и само их существование достаточно неопределенны. Относительно кратерных образований можно заключить, что большая крутизна внутренних склонов кратерных валов будет только помехой для размещения модулей ЛИС.

Здесь уместно обратиться к одному из направлений строительной науки — подземной урбанистике, к методам и опыту проектирования и строительства подземных сооружений. Как наиболее приемлемый предлагается вариант заглубленного размещения модулей ЛИС в котлованах траншейного типа с пологими съездами. Для перекрытия под обратную засыпку и укрепление откосов траншеи может быть использована технология сварных тонколистовых металлоконструкций, трансформируемых химическими газообразователями, которая была разработана в Институте электросварки им. Е. О. Патона (Украина).

Предварительно спланированная площадка под траншеи значительно упростит их образование. Спланированное дно траншеи будет способствовать соосному положению модулей и, следовательно, их стыковке. Двухметровый слой реголита станет надёжной противорадиационной и противометеороидной защитой. Таким образом, будет сооружён защищенный ангар для размещения модулей ЛИС.

Задача создания строительной техники рассмотрена автором в публикации (см. журнал «Полёт», 2006, № 7). Это дистанционно управляемая технологическая машина, обладающая высокой опорной проходимостью, оснащённая навесными рабочими органами, совмещающая в себе функции буксировщика, скрепера, бульдозера и одноковшового погрузчика. Максимальное упрощение машины, а значит и высокая надёжность, достигается отсутствием гермокабины с системой обеспечения жизнедеятельности, средств шлюзования, механизмов стыковки с другими модулями, бортовых автономных источников электропитания за счёт применения кабельной подачи электроэнергии (по опыту электротракторов советского времени). Движитель высокой проходимости — квазипневматическое колесо с регулируемой площадью пятна контакта — был представлен автором на ХLI Научных чтениях памяти К.Э. Циолковского.

В докладе исследуется вопрос совмещения посадочного шасси с устройством в виде полозьев, облицованных фторопластом, для перемещения модуля методом буксировки — скольжения по трассе, которая будет подготовлена представленной выше машиной, а также для регулировки положения осей при стыковке модулей. Уникальные антифрикационные свойства фторопласта и его устойчивость в условиях космоса подтверждены практикой. Способ нанесения фторопластовых покрытий с высокой адгезионной прочностью разработан в ГКНПЦ им. М. В. Хруничева. (см. Материалы ХХХII академических чтений по космонавтике, Москва, 2008).

Относительно международного сотрудничества, в частности, в такой области, как создание строительной землеройно-транспортировочной техники, формируется следующее предложение. Можно уверенно сказать, что с началом работ на Луне такая машина будет востребована и в национальных, и в международных программах. Страна, создавшая такую технику, опережая других, станет непременным соучастником освоения Луны. В этой связи предлагается рассмотреть вариант сотрудничества, по которому опыт России в создании и эксплуатации советских луноходов и потенциал Белоруссии в экскаваторостроении и производстве карьерной техники объединяются в проекте по совместному созданию технологической машины для применения в природных условиях Луны. Такое сотрудничество может стать весьма продуктивным и в техническом, и в коммерческом аспектах.

Общие соображения относительно лунной инфраструктуры.

– Идея безшлюзового выхода из гермоотсеков в открытое пространство существует и обсуждается в специальной литературе. Её преимущества: исключение потерь газа при шлюзовании, исключение затрат времени на десатурацию, высокая оперативная готовность к ВКД. Разработка конструкции интерфейса скафандр-модуль, создание опытных образцов, отработка процедур и даже испытание в орбитальных полётах на новых типах аппаратов стало бы хорошим заделом для будущей лунной программы.

– Глобальное исследование Луны, с учётом разнообразия рельефа, предполагает проведение его во множестве точек поверхности. При использовании для этой цели транспортных средств, которые перемещаются по поверхности (луноходы, мобильные модули, самоходные шасси и др.), такое исследование затянется на долгие столетия, а многие точки окажутся просто недоступны. Желательны более скоростные, оперативные транспортные средства. Назревает вопрос, по крайней мере для активного обсуждения и концептуальной разработки, о создании неорбитальной ракетной авиации. Ещё в большей степени, чем на Луне, ракетная авиация потребуется при исследовании Марса, да и на Земле она нашла бы свою нишу применения.

– На орбитальных станциях многие годы проводятся эксперименты по исследованию и адаптации широкого спектра физических явлений и технологических процессов к условиям микрогравитации: поведение жидкостей, растворов, расплавов; кристаллизация; биотехнологии; свойства материалов; сварка, пайка и мн. др. Вполне можно предположить, что промышленное производство на Луне будет развёрнуто даже раньше, чем на орбитальных станциях. Изменение гравитационных условий внесёт изменение в протекание процессов. Но о влиянии условий (g = 0,16 в отличие от g = 0 и g = 1) на техпроцессы нет даже теоретических работ. Хотелось бы надеяться, что публичная постановка этой задачи вызовет интерес исследователей.

– Вовлечение в будущем Луны в хозяйственную структуру Земли обусловит значительный грузопоток от Земли к Луне. Оптимизация по стоимости грузотранспортных операций возможна, по-видимому, путём внедрения в транспортную систему неракетных способов выведения хотя бы на орбиту искусственного спутника Луны и прилунения (например, тросовые системы и лифт; выстреливание грузовых капсул из газовой пушки с Луны в область точек либрации системы Земля-Луна; двигатели на электрокинетическом эффекте).