Лунная гонка набирает обороты. Когда на спутнике Земли снова высадят астронавтов и зачем это нужно?

Всего четыре года отделяют нас от момента, когда на поверхность Луны снова ступит человек — впервые почти за полвека. По крайней мере так обещают NASA и космические агентства еще ряда стран. Исследования Луны сейчас находятся в довольно активной фазе: страны запускают свои лунные аппараты, строят космические корабли, объединяют усилия для сооружения окололунной станции и договариваются о том, как мирно поделить ресурсы, которых пока еще на спутнике Земле никто не добывал. И даже планируют, как люди будут жить в условиях гравитации, которая в шесть раз слабее земной. Так кто же сейчас «ближе всех» к Луне? И у кого на нее больше прав?

США договорились исследовать Луну вместе с восемью странами (и Украиной тоже). А Китай и Россия — отдельно

Один из главных проектов международной «лунной» политики — это космическая программа «Артемида», основанная и финансируемая Соединенными Штатами. Одноименное соглашение подписали также Канада, Великобритания, Япония, Австралия, Италия, Люксембург и Объединенные Арабские Эмираты, присоединившись к идее совместно отправить на Луну «первую женщину и еще одного мужчину» до 2024 года, а также к согласованию добычи полезных ископаемых на Луне и оборудованию постоянной инфраструктуры до конца 2020-х. А потом — проторение пути к Марсу и его колонизация.

Интересно, что среди подписавших соглашение есть отдельные европейские страны, но нет всего Европейского космического агентства: это можно объяснить слишком оптимистичными дедлайнами, которые на выполнение «Артемиды» установили США и которые явно не предполагают длительных консультаций, необходимых для выработки общей позиции для всех стран-участниц. Индия, у которой есть собственная довольно развитая лунная программа, тоже пока не присоединилась к соглашению.

Отсутствие Китая, одного из главных космических игроков мира, понятно: запрет Конгресса США на сотрудничество с этой страной. Еще одним вероятным мотивом этого можно считать и определенную «американоцентричнисть» «Артемиды». Это не наше определение — так соглашение назвал гендиректор «Роскосмоса» Дмитрий Рогозин. Он пообещал, что РФ подготовит «поправки Зевса» в программу «Артемида». Улавливаете высокоинтеллектуальную иронию? Артемида была древнегреческой богиней Луны (именем ее брата Аполлона называлась первая программа NASA по пилотируемым полетам на Луну), а Зевс — главный бог на Олимпе. К слову, у России есть своя лунная программа: она планирует запустить первую пилотируемую миссию к спутнику Земли в 2028-2030 годах, но подробности разглашать не торопится.

А вот девятой страной-подписантом международного соглашения по Луны стала Украина. Присоединение к «Артемиде» может способствовать интеграции украинских космических проектов в глобальную инициативу. К тому же ранее Украина уже заключила меморандум с Moon Village Association (о ней чуть позже — ред.) — международным проектом по организации жизни на Луне. По крайней мере на это надеялся теперь уже бывший глава Государственного космического агентства Украины Владимир Усов. Продолжат ли эту его линию новые руководители космической отрасли нашей страны — это вопрос.

Не очень ясно пока и то, как на будущем «Артемиды» отразится смена президента США — страны, под эгидой которой программа реализуется: космическая тематика не поднималась в предвыборных дебатах. Но избранный президент Джо Байден уже назначил восемь членов так называемой переходной команды, которая должна пересмотреть достижения NASA при администрации Трампа и определить дальнейшие приоритеты. Есть вероятность, что курс Байдена в отношении космоса будет существенно отличаться.

Впрочем, изменение космической программы США в результате смены высшего руководства государства — это нормальная практика. Например, в 2004-м Джордж Буш ставил перед NASA задачу расширить присутствие человека в Солнечной системе и объявил о начале программы «Constellation» («Созвездие»). Она напоминала нынешнюю «Артемиду» и тоже ставила целью отправить людей на Луну и Марс, но о ней забыли при президентстве Обамы. Точнее, Обама не имел ничего против Марса, однако особенного смысла в колонизации Луны не видел. Зато при нем заинтересовались освоением лунной орбиты. При Трампе же установили четкие сроки для высадки людей на Луну и Марс.

Помогают высадить астронавтов на Луну Илон Маск и Джефф Безос. Вот что они для этого делают

В апреле NASA выбрало три частные компании, которые будут участвовать в подготовке к пилотируемого полета на Луну. SpaceX Илона Маска, Blue Origin Джефа Безоса и Dynetics должны предложить проекты посадочных модулей. Контракты с компаниями NASA заключило на 10 месяцев, то есть до февраля 2021 года мы уже можем ожидать первых результатов их разработок.

NASA рассчитывает, что к этому времени выберет подрядчиков, которые проведут первые демонстрационные полеты. Но о конкретных сроках пока не говорят. Если смотреть на публичные результаты испытаний, то значительного прогресса SpaceX и Blue Origin пока не достигли.

Только в августе этого года ракета-носитель Starship компании Илона Маска смогла выполнить успешный полет на 150 метров над поверхностью Земли и приземлиться. Произошло это с пятой попытки. Теперь Starship должна повторить аналогичный маневр и взлететь уже на высоту более 15 километров. Ранее это сделать не получилось из-за поломки двигателя во время испытаний.

О более успешных результатах сообщили в Blue Origin: в октябре их ракета-носитель New Shepard смогла взлететь на высоту 106 километров и продержаться в воздухе 10 минут. Испытывали New Shepard вместе с грузом, который планируется доставлять на поверхность Луны.

Что же касается Dynetics, то компания еще не создала рабочий прототип посадочного модуля — только полноразмерную модель, которая не проходила испытаний.

Гораздо больше мы можем сейчас сказать об исследовании Луны. В конце июля NASA определило оптимальную траекторию полета небольших космических аппаратов к спутнику Земли — это потенциально может помочь человечеству больше узнать о темной материи (подробно мы писали об этом здесь). А в октябре американское аэрокосмическое агентство заявило об открытии следов воды на поверхности Луны — хотя ранее их существование там отрицали. Эта находка может помочь найти новый источник ресурсов для жизни людей на спутнике Земли.

Именно ресурсный фактор и является главным для стран, которые направили свои космические исследования в сторону ближайшего к Земле небесного тела. О жизни на Луне речь пока не идет, но о существовании небольшой исследовательской станции с пригодными для жизни людей условиями — вполне. О таких планах еще в начале прошлого года объявляло Национальное космическое управление Китая.

Это не единственное свидетельство повышенного внимания Пекина к освоению Луны. В январе 2019 года Национальное космическое агентство Китая сообщило об успехе миссии «Чанъэ-4» — первой в мире посадке на темную сторону Луны (ту, которая не видна с поверхности Земли). Сейчас же КНР работает над миссией «Чанъэ-5», которая ставит целью осуществить первый с 1976 года забор образцов лунного грунта. Китайское космическое управление отправило «Чанъэ-5» в космос 23 ноября.

Прогресс остальных космических держав не так впечатляет. После неудачной миссии «Чандраян-2», которой все-таки удалось посадить космический аппарат на лунную поверхность, Индия планирует ее фактическое повторение. Запуск миссии планируется на первую половину 2021 года. Россия говорит о высадке собственных космонавтов в 2030 году, а космический корабль «Орел», который будет использовать для этого, планируют испытать в 2023-м. Кстати, на нем же «Роскосмос» планирует доставлять своих космонавтов и грузы к лунной орбитальной станции.

Мы постоянно слышим о планах запустить пилотируемые миссии к Луне. Но это еще не все

При Трампе с его курсом «на Луну и дальше» строительство станции на орбите спутника стало одним из элементов программы «Артемида». Станция известна как Gateway или Deep Space Gateway, хотя говорят о ней немного. Основанный в 2017 году проект вписывается в планы NASA по освоению Луны, Марса и дальнего космоса. Gateway, которую планируют начать эксплуатировать в 2024-м, должна помочь сократить расходы на доставку людей к поверхности спутника. Принцип работы напоминает Международную космическую станцию: астронавты будут прибывать на Gateway на несколько месяцев, а оттуда можно будет дистанционно управлять луноходами или пересаживаться на другой «транспорт» непосредственно к Луне. Только орбита станции будет не в четырехстах километрах от Земли, а на расстоянии 315 тысяч километров. Станцию планируют разместить в так называемой точке Лагранжа L1, где гравитационные поля Земли и Луны уравновешиваются.

В 2019-м Конгресс США выделил на Gateway $450 млн — это не учитывая расходы на ракету-носитель и космический корабль Orion, который будет доставлять на станцию астронавтов и грузы. Строить модули и транспортные корабли NASA помогут Европейское и Японское космические агентства. Канада будет заниматься разработкой роботизированных систем. А вот с Россией, которая изначально была партнером в этом проекте, в последнее время стали возникать недоразумения, поскольку, по словам Рогозина, пока не удалось достичь сотрудничества «на равноправной основе». Впрочем, недавно Рогозин отметил, что технические характеристики надо согласовывать, чтобы уже упомянутый российский космический корабль «Орел» мог пристыковаться к станции.

В то же время международные проекты по организации пространства и жизни на Луне тоже существуют — и не только в рамках «Артемиды». Ассоциация лунного поселения (Moon Village Association) — одна из самых широких площадок для этого. Эта неправительственная организация, созданная в 2017 году, является своеобразным глобальным неформальным форумом, который позволяет объединять представителей частной индустрии, правительств и других участников, которые выступают со своими инициативами по исследованию Луны. Сейчас в сообществе уже примерно 220 индивидуальных и 22 институциональных членов из более 46 стран, и не только тех, которые имеют свои космические программы. Они представляют техническую, научную и даже культурную и междисциплинарную сферы. Словом, привлекают гражданское общество к космическим инициативам.

Собственно, у Moon Village Association есть и довольно конкретная инициатива — создание собственно будущего лунного поселения. Для него уже подобрали подходящее расположение — южный полюс Луны, где благодаря постоянно освещенным районам можно было бы генерировать солнечную энергию. Есть и примерный план создания «лунной деревни»: построить на Земле жилые модули, а затем доставить их на Луну и уже там накрыть защитными оболочками (чтобы защитить «лунян» от радиации) и соединить между собой специальными каналами. В то же время «лунная деревня» является довольно утопическим видением будущего сотрудничества человечества в космосе и достижения мирного взаимодействия между космическими странами.

Для людей на Луне уже разрабатывают энергогенератор, сеть скоростной связи и туалет (это действительно важно!)

Итак, есть вероятность, что к концу этого десятилетия на Луне будет существовать обитаемая исследовательская колония — американская и, возможно, китайская. О том, в каких условиях они должны существовать, начали рассуждать уже сейчас. В октябре NASA объявило о новых контрактах на разработки для исследования поверхности Луны. Среди них, в частности, есть и устройство, которое с помощью химических реакций будет производить электроэнергию и тепло (температура на поверхности Луны может колебаться от плюс 127 до минус 173 градусов Цельсия).

Кроме того, вместе с министерством энергетики США NASA ищет подрядчика для разработки системы небольших ядерных реакторов — так агентство планирует обеспечивать людей и инфраструктуру на Луне энергией. Реакторы полностью соберут на Земле, после чего доставят на поверхность спутника. NASA планирует сделать это уже до 2026 года (то есть за два года до планируемого времени создания обитаемой колонии), хотя руководитель ядерной программы директората технологий для космических миссий Энтони Каломино предполагает, что проект может затянуться и до конца десятилетия.

Еще один важный вопрос — обеспечение связи между исследователями Луны на ее поверхности. Для этого финская компания Nokia получила $14,1 млн на разработку сети 4G/LTE. Ее должны развернуть на лунной поверхности уже к концу 2022 года; позже ее планируют перенести на стандарт 5G. Сеть позволит астронавтам, работающим на Луне, быстро и оперативно обмениваться важными данными, а также управлять космическими аппаратами на расстоянии. Nokia утверждает, что такая связь является «важной для обеспечения долговременного присутствия человека на лунной поверхности». Для развертывания 4G/LTE-сети подразделение Nokia Bell Labs разработает «ультракомпактные базовые станции с низким потреблением энергии».

Беспокоятся астронавты и о более приземленных вещах — таких, как наличие туалета. В июне NASA вместе с компанией HeroX объявили открытый конкурс на разработку уборной, которая была бы функциональной в условиях спутника Земли — «Лунный туалет-челлендж» («Lunar Loo Challenge»). Ключевые требования, которые выдвинули организаторы, — уменьшение массы (с 54 до 15 кг) и объема (с 0,17 до 0,12 кубического метра) по сравнению с имеющимися проектами космических туалетов. Кроме того, «лунный туалет» должен функционировать в условиях не только микрогравитации (например на МКС), но и лунной гравитации (она там примерно в шесть раз меньше, чем на Земле).

Победители «Лунного туалет-челленджа» стали известны в октябре. Первое место среди более 2000 проектов получил THRONE (Translunar Hypercritical Repository 1, «Транслунарное сверхкритическое хранилище»), особенности которого — использование вентилятора без лопастей вместо стандартной насосной системы и нечто вроде подгузника для утилизации отходов. Проект ICAT, занявший второе место, предлагает улучшенную систему контейнеров для отправления естественных потребностей, а «бронзовый» призер — «Центрифужный лунный туалет» — использует измельчитель и компрессор для утилизации отходов человеческой деятельности.