Создание долговременных или постоянно действующих обитаемых станций, служащих базами для проведения различных работ, является закономерным шагом на пути освоения космического пространства, и в частности - тел Солнечной системы. Ближайшим таким телом является Луна, поэтому неудивительно, что проектирование обитаемых лунных баз (ОЛБ) началось сразу после начала эры практической космонавтики.
В настоящее время известно, что такие работы в разное время и в разном масштабе развертывались в трех странах: СССР, США и Японии. Несмотря на существенные национальные отличия, в развитии проектов ОЛБ этих стран можно выделить ряд общих черт. В настоящее время можно выделить три этапа развития проектов ОЛБ (хронологические границы различаются для разных стран).
На первом этапе велись проектные работы по техническим средствам, которые должны были функционировать непосредственно на Луне - обитаемым модулям, научному оборудованию, энерго- и ресурсоснабжению, луноходам разных типоразмеров, скафандрам и т.д. Характерной особенностью этих работ было полнейшее отсутствие привязки к каким-либо реализуемым космическим программам как по средствам доставки элементов ОЛБ на Луну, так и по масштабам и целевым задачам самой базы.
Затраты на создание любого обитаемого объекта на другом небесном теле предполагались огромными [1], и неудивительно, что серьезные работы по созданию (но не проектированию!) ОЛБ можно было вести только при военном финансировании. В этой связи необходимо упомянуть оригинальное обоснование необходимости военной лунной базы, приведенное П. Кастриччо - руководителем работ по созданию электрических ракетных двигателей фирмы Westinghouse Electric Co. По его утверждению [2], для доставки с Луны на Землю боеголовки мощностью в 1 Мт, достаточно ракеты стартовой массой около 1.3 т, тогда как с Земли на Луну - требуется уже ок. 205 т. Правда, редакция журнала, рассказывая об этом, резонно заметила, что на самом деле пресловутая мегатонна будет лететь по трассе "Земля-Луна-Земля", что потребует стартовой массы ракеты 820 т, тогда как МБР под такую головку может весить чуть больше 40 тонн...
Проект "Horizon" разрабатывался в обстановке повышенной секретности Армией США, однако в опубликованных материалах чисто-военным аспектам внимания не уделяется.
Ярким примером научно-технического уровня работ, проводившихся на первом этапе в США, является проект ELO (Extention Lunar Operation - Расширенные лунные операции) фирмы Lockheed, работа над которым продолжалась с июня 1961 по декабрь
По мнению создателей, на тот период имелись следующие основания для созданий постоянной лунной базы:
- выполнение научных исследований, которые не могут быть проведены на Земле, включая геологические и астрономические наблюдения;
- проведение военных операций с использованием уникальных особенностей Луны;
- получение политических и военных преимуществ.
Разрабатываемая база должна была состоять из горизонтально расположенных цилиндрических модулей и обеспечивать проживание и работу 100 человек при доставке расходуемых материалов через каждые 30 сут. В качестве источника энергии предполагалось использовать ядерный реактор. Станция должна была оснащаться колесными вездеходами-тягачами LTV и баллистическим ракетным аппаратом для полетов в отдаленные районы.
Каждый модуль длиной
Наибольший интерес представляют направления исследований фирмы Lockheed в рамках этого проекта:
- выбор возможных программ, которые должны быть осуществлены на лунной поверхности;
- разработка программы приоритетов, продолжительностей и графиков (планов);
- определение условий жизнеобеспечения, необходимых для этих программ;
- разработка концепций базы и системы транспортных средств для поддержания этих программ;
- определение операций и потребного материально-технического обеспечения и соответствующих стоимостей.
Один только перечень имевшейся к тому времени литературы по перечисленным вопросам занял три тома.
Разумеется, значение лунного форпоста, в том числе и как источника "политических и военных преимуществ" отлично понимали и в нашей стране. В 60-х - 70-х гг. под руководством В.П. Бармина в КБ ОМ велись работы по проекту ДЛБ - долговременной лунной базы.
Создание проекта началось по инициативе возглавлявшейся президентом АН СССР М.В. Келдышем как закономерный шаг, следующий за пилотируемой экспедицией на Луну при помощи комплекса Н1-Л3 ОКБ-1 [4]. Предполагалось развертывание долговременной многомодульной базы на 12 человек.
На достаточно ранних этапах разработки было принято решение использовать модули высокой наземной готовности, с минимизацией монтажных работ в вакууме на поверхности Луны. Ограниченная грузоподъемность даже форсированного варианта Н1 - Н1М с криогенными (кислородно-водородными) ступенями привлекла внимание разработчиков (с "подачи" НИИ сварки им Б.Е. Патона АН Украины) к трансформируемым конструкциям, дающим существенную экономию не массы груза, но его геометрических размеров, а следовательно - массы посадочной ступени.
К разработке интерьеров жилых и рабочих отсеков впервые в нашей стране привлекались профессиональные архитекторы и художники. В частности, необходимым для длительных экспедиций было признано наличие индивидуальных изолированных помещений для космонавтов.
О масштабах работ свидетельствуют привлечение к ним предприятий различного профиля (например, шасси луноходов разрабатывались не только в ленинградском ВНИИТРАНСМАШ, но и на Львовском заводе автопогрузчиков), а также создание в Ташкенте филиала КБ ОМ, специально предназначенного для отработки и испытаний в схожих геологических условиях элементов ДЛБ.
Затраты на создание и развертывание ДЛБ на этапе аванпроекта (середина 70-х годов) оценивались разработчиками в 80 млрд. руб. [4], однако только это само по себе нельзя считать причиной прекращения работ. По мнению ведущего конструктора ДЛБ А.В.Егорова более вероятной причиной свертывания программы явились субъективные факторы.
В целом, проекты "Horison", ELO и ДЛБ можно отнести к первому поколению проектов обитаемых лунных баз.
Исследования, проведенные на первом этапе рассматриваемого процесса показали, что решение всех научно-технических проблем создания обитаемой лунной базы, как и само ее строительство и эксплуатация, требуют колоссальных финансовых затрат. Форсирование таких работ на начальных этапах развития космонавтики было признано несвоевременным.
Второй этап характеризуется значительно менее масштабными проектами, призванными, в основном, максимально использовать созданный задел по лунным экспедиционным кораблям, орбитальным пилотируемым станциям и транспортной инфраструктуре "Земля - Орбита". Так, в США это был лунный корабль "Apollo" и сверхтяжелая ракета - носитель "Saturn-V". В нашей стране аналогичные работы базировались на создававшийся в 60-х годах лунный комплекс Л3 со сверхтяжелым носителем Н1 и нереализованный проект сверхтяжелого носителя середины 70-х годов "Вулкан".
Надо отдать должное американцам - проектирование лунной станции с использованием "аполлоновского" задела они начали задолго до успешного завершения программы. Уже зимой
В отличии от проектов "Horizon" и ELO, в данном случае [5] два астронавта должны были в течении 14 суток жить в модуле, доставленном на поверхность Луны усовершенствованной посадочной ступенью аппарата LEM. На доставленном ею же луноходе они могли за это время проехать до
В дальнейшем предполагалось, что по мере доставки новых обитаемых модулей экипаж станции вырастет до 3, 6, и наконец - 12 человек, при этом база по-прежнему будет состоять из отдельных отсеков, стоящих на посадочных опорах и не соединенных друг с другом герметичными переходами. Соответственно, большое значение придавалось скафандрам, особенно - их ресурсу. Так, в последнем варианте суммарное время работы в скафандрах могло достичь 750 часов.
Разработку лунной базы с широким использованием задела по сверхтяжелым носителям и пилотируемым лунным кораблям в нашей стране вело ЦКБЭМ - НПО "Энергия" в рамках проекта "Звезда" [6] (источник ссылается на экспозицию музея ЦНИИмаш, достоверность приводимых названий не гарантируется).
Базу предполагалось развернуть на основе сверхтяжелого носителя "Вулкан" [6, 7]. Станция должна была иметь экипаж 6 человек и состоять из двух лабораторно-жилых и одного лабораторно-заводского модуля, двух транспортных кораблей, тяжелого и легкого луноходов. Для доставки модулей и транспортных кораблей предполагалось использовать унифицированную посадочную ступень предложенного в середине 70-х годов В.П. Глушко ЛЭКа - лунного экспедиционного корабля.
Кроме стремления предельно использовать созданные технические средства для полета и работы на Луне, проекты ОЛБ отличает исключение либо минимизация сборочных, монтажных работ в космосе и на лунной поверхности. Это - очевидное следствие накопленного ко времени их разработки опыта космической, в частности - внекорабельной деятельности, показавшего огромные технически трудности на пути решения этой задачи.
Однако это же, в свою очередь, исключает использование ряда технических решений, важных с точки зрения обеспечения длительной эксплуатации ОЛБ. К таким решениям относятся организация герметичного перехода между модулями и использование лунного грунта для теплоизоляции и защиты от проникающей радиации и метеорных частиц. Первое ведет к быстрому исчерпанию ресурса скафандров и перерасходу атмосферных компонентов на шлюзование, второе - к необходимости принятия специальных конструктивно-компоновочных решений, увеличивающих массу модулей.
Практические работы по реализации второго поколения проектов ОЛБ были прекращены вместе с программами пилотируемых лунных экспедиций, развитием которых они являлись. Главной причиной этого стала переориентация космонавтики США и СССР на создание околоземных комплексов, используемых для решения практических задач как народно-хозяйственного, так и военного плана, в частности - создание многоразовых транспортных систем [7].
Наконец на сегодняшнем, третьем этапе, работы ведутся в двух направлениях:
- отработка технологий, предназначенных для использования на ОЛБ (в первую очередь - замкнутая СОЖ, получение необходимых химических элементов и добыча минерального и энергетического сырья из лунного грунта);
- поиск и отработка технических решений, позволяющих качественно по-иному организовать процесс создания и функционирования лунных баз, уже необязательно обитаемых.
Литература и источники
1. Gregory W.H. Public support of Lunar mission debated // Aviation Week & Space Technology, v.80, N20, 1964, 18 may, p.75-76.
2. Space scientists use Sun fore Moon power station // Missiles & Rockets, v.4, N12, 1958, 22 september, p.15-16.
3. Строуп Т.Л., Аллен Р.Д. Ранние концепции лунной базы: разработки компании "Локхид". Перевод В.Л.Пономаревой,
4. Запись беседы с ведущим конструктором ДЛБ Александром Викторовичем Егоровым 17.12.1997. // Архив С.В.Александрова.
5. Beller W. NASA tell Congress early plans for semi permament base on moon // Missiles & Rockets, v.14, N11, 1964, 16 mart, p.26-27.
6. MarkWade`s Encyclopedia Astronautica Soviet lunar Expidition // "Интернет", http://solar.rtd.utk.edu/~mwadi/lek.htm
Лилия Кулешова
Доклад прочитан на академических (Королевских) Чтениях по космонавтике в январе