I rumindustrien blev den evige strid mellem fysikere og tekstforfattere i det 21. århundrede omdannet til en debat om, hvad der er vigtigere for menneskeheden - automatisk eller bemandet astronautik?
Tilhængere af "automatisering" appellerer til de relativt lave omkostninger ved at oprette og lancere enheder, som er til stor fordel både for grundvidenskab og for at løse anvendte problemer på Jorden. Og deres modstandere, der drømmer om den tid, hvor "vores spor vil forblive på de støvede stier på fjerne planeter", hævder, at udforskningen af det ydre rum er umulig og uhensigtsmæssig uden menneskelig aktivitet.
Hvor skal vi flyve?
I Rusland har denne diskussion en meget alvorlig økonomisk baggrund. Det er ikke en hemmelighed for nogen, at budgettet for den indenlandske kosmonautik er meget mindre sammenlignet ikke kun med USA og Europa, men også med et så relativt ungt medlem af rumklubben som Kina. Og de retninger, som industrien opfordres til at arbejde i vores land, er mange: ud over at deltage i programmet International Space Station (ISS) er dette det globale navigationssatellitsystem GLONASS og kommunikationssatellitter, fjernmåling af jorden, meteorologiske, videnskabelige rumfartøjer, for ikke at tale om militær og dobbelt anvendelse. Så vi er nødt til at dele denne økonomiske "trishkin -kaftan" for ikke at fornærme nogen (selvom alle i sidste ende viser sig at være stødte alligevel, da de tildelte midler til branchens normale udvikling tydeligvis ikke er nok).
For nylig sagde lederen af Federal Space Agency (Roscosmos) Vladimir Popovkin, at andelen af bemandet astronautik i budgettet for hans afdeling er meget stor (48%), og den bør reduceres til 30%. Samtidig præciserede han, at Rusland nøje vil overholde sine forpligtelser i henhold til ISS -programmet (efter shuttle -flyvninger ophører i år er det kun russiske Soyuz -rumfartøjer, der giver mandskaber til at gå i kredsløb). Hvad skal vi så spare på? Om videnskabelig forskning eller lovende udvikling? For at besvare dette spørgsmål er det nødvendigt at forstå udviklingsstrategien for indenrigsbemandet astronautik i de kommende årtier.
Ifølge Nikolai Panichkin, første vicegeneraldirektør for TsNIIMash (der fungerede som talerør for det videnskabelige og ekspertinstitut i Roscosmos), er det i dag forkert at tælle rumaktiviteter i 10-15 år: “Grundforskningens opgaver i dybden rummet, er udforskningen af Månen og Mars så storartet, at det er nødvendigt at planlægge i mindst 50 år. Kineserne forsøger at se fremad i hundrede år."
Så hvor skal vi flyve i den nærmeste fremtid - til kredsløb nær jorden, til månen eller til Mars?
Syvende del af verden
Rumindustriens patriark, den nærmeste medarbejder i den strålende designer Sergei Korolev, akademiker ved det russiske videnskabsakademi Boris Chertok er overbevist om, at verdens kosmonautikkens hovedopgave bør være sammenføjning af Månen til Jorden. Ved åbningen af den planetariske kongres for rumfartsdeltagere, der fandt sted i Moskva i begyndelsen af september, sagde han: "Ligesom vi har Europa, Asien, Syd- og Nordamerika, Australien, må der være en anden del af verden - Måne."
I dag taler mange lande, primært USA og Kina, om deres ambitioner for Jordens satellit. Nikolai Panichkin hævder:”Da spørgsmålet blev besluttet, hvad der kom først - Månen eller Mars, var der forskellige meninger. Vores institut mener, at vi ikke desto mindre skal sætte et fjernt mål - Mars, vi skal gennem månen. På den er mange ting endnu ikke blevet undersøgt. På månen er det muligt at skabe baser til forskning i dybt rum, at udvikle teknologier til en flyvning til Mars. Derfor, når vi planlægger en bemandet flyvning til denne planet i 2045, skal vi etablere forposter på Månen i 2030. Og i perioden fra 2030 til 2040 skabe grundlaget for storstilet efterforskning af Månen med baser og forskningslaboratorier."
Den første vicegeneraldirektør for TsNIIMash mener, at ideen om at oprette et lager til mad og brændstof i nærkredsbane fortjener opmærksomhed ved implementering af måneprojekter. På ISS vil dette usandsynligt blive implementeret, da stationen skulle stoppe driften omkring 2020. Og store måneekspeditioner begynder efter 2020. Og et andet vigtigt aspekt fremhæves af den russiske specialist:”Når instituttet foreslår denne strategi, korrelerer vi den med lignende strategiske planer for Kina og Amerika. Måneløbet skal selvfølgelig være fredeligt. Som det er kendt, kan atomvåben ikke testes og indsættes i rummet. Hvis kosmonauter, astronauter og taikonauter i den nærmeste fremtid begynder at slå sig ned på Månen, skulle de bygge boliger der, videnskabelige laboratorier, virksomheder til udvinding af værdifulde mineraler og ikke militærbaser."
Udviklingen af månens naturressourcer er en prioriteret opgave, mange forskere er overbeviste om. Så ifølge akademikeren ved det russiske videnskabsakademi Erik Galimov kan månemineraler redde menneskeheden fra den globale energikrise. Tritium leveret til Jorden fra det himmellegeme, der er tættest på det, kan bruges til termonuklear fusion. Derudover er det meget fristende at gøre månen til en forpost til udforskning af dybe rum, en base for overvågning af asteroidefarer, overvågning af udviklingen af kritiske situationer på vores planet.
Den klareste (og kontroversielle!) Idé er stadig brugen af helium-3 tilgængelig på månen, som ikke er på Jorden. Dens største fordel, siger Galimov, er, at det er "miljøvenligt brændstof." Dermed forsvinder problemet med bortskaffelse af radioaktivt affald, som er atomkraftens svøbe. Ifølge videnskabsmandens beregninger vil det årlige behov for hele menneskeheden for helium-3 i fremtiden være 100 tons. For at få dem er det nødvendigt at åbne et tre meter lag månemuld med et areal på 75 med 60 kilometer. Desuden vil paradoksalt nok hele cyklussen - fra produktion til levering til jorden - koste omkring ti gange billigere end brug af kulbrinter (under hensyntagen til de eksisterende oliepriser).
"Vestlige eksperter foreslår at bygge heliumreaktorer direkte på Månen, hvilket yderligere vil reducere omkostningerne ved at generere ren energi," bemærker akademikeren. Reserverne af helium -3 på Månen er enorme - omkring en million tons: nok til hele menneskeheden i mere end tusind år.
Men for at starte minedrift af helium-3 på Månen om 15-20 år, er det nødvendigt at starte geologisk efterforskning nu, kortlægge de områder, der er beriget og udsat for solen, og oprette pilottekniske installationer, siger Galimov. Der er ingen komplekse ingeniøropgaver til implementering af dette program, det eneste spørgsmål er investering. Fordelene ved dem er indlysende. Et ton helium-3 i energiækvivalent er lig med 20 millioner tons olie, det vil sige til nuværende priser, det koster mere end $ 20 mia. Og transportomkostningerne til levering af et ton til Jorden vil kun beløbe sig til 20-40 millioner dollars. Ifølge specialisters beregninger vil kraftindustrien for at opfylde Ruslands behov have brug for 20 tons helium -3 om året og for hele Jorden - ti gange mere. Et ton helium-3 er nok til en årlig drift af et 10 GW (10 millioner kW) kraftværk. For at udtrække et ton helium-3 på månen vil det være nødvendigt at åbne og behandle et sted på tre meters dybde på et område på 10-15 kvadratkilometer. Ifølge eksperter er omkostningerne ved projektet 25-35 milliarder dollar.
Ideen om at bruge helium-3 har imidlertid modstandere. Deres hovedargument er, at før man skaber grundlag for ekstraktion af dette element på månen og investerer betydelige midler i projektet, er det nødvendigt at etablere termonuklear fusion på jorden i industriel skala, hvilket endnu ikke har været muligt.
Russiske projekter
Uanset hvad det er, teknisk kan opgaven med at gøre månen til en kilde til mineraler løses i de kommende år, er russiske forskere overbevist om. Således annoncerede flere førende indenlandske virksomheder deres parathed og specifikke planer for udviklingen af en jordsatellit.
Automata burde være den første til at "kolonisere" Månen, ifølge Lavochkin Scientific and Production Association, den førende nationale NGO inden for rumforskning ved hjælp af automatiske køretøjer. Der udvikles der sammen med Kina et projekt, der er designet til at lægge grundlaget for den industrielle udvikling af månen.
Ifølge virksomhedens specialister er det først og fremmest nødvendigt at undersøge et himmellegeme ved hjælp af automatiske midler og oprette et måneteststed, som i fremtiden vil blive et element i en stor beboet base. Det bør omfatte et mobilkompleks af lette og tunge månens rovere, telekommunikation, astrofysiske og landingskomplekser, store antenner og nogle andre elementer. Derudover er det planlagt at danne en konstellation af rumfartøjer i en nær månens bane til kommunikation og fjernmåling af overfladen.
Projektet planlægges gennemført i tre faser. Først, ved hjælp af lette køretøjer, skal du vælge de optimale områder på Månen til løsning af de mest interessante videnskabelige og anvendte problemer, derefter implementere orbitalkonstellationen. I sidste fase vil tunge månens rovere gå til Jordens satellit, som vil bestemme de mest interessante punkter for landing og jordprøvetagning.
Det planlagte, efter projektudviklernes opfattelse, vil ikke kræve særlig store investeringer, da lette konverteringskøretøjer af typen Rokot eller Zenit kan bruges til at lancere køretøjer (bortset fra tunge månerovere).
Det russiske chefbemandede rumselskab, SP Korolev Rocket and Space Corporation (RSC) Energia, er klar til at tage taktstokken til månens efterforskning. Ifølge sine specialister vil ISS spille en vigtig rolle i oprettelsen af månebasen, som i sidste ende skulle blive til en international rumhavn. Selvom partnerlandene i ISS -programmet efter 2020 beslutter ikke at forlænge driften længere, er det planlagt at bygge en platform på basis af det russiske segment til samling af strukturer på den fremtidige månebase i kredsløb.
For at levere mennesker og gods i kredsløb udvikles et lovende transportsystem, som vil bestå af et grundfartøj og flere af dets modifikationer. Grundversionen er en ny generation bemandet transportskib. Det er designet til at servicere banestationer - at sende besætninger og last til dem med efterfølgende tilbagevenden til Jorden, samt til at blive brugt som redningsskib.
Det nye bemandede system er fundamentalt forskelligt fra det eksisterende Soyuz -rumfartøj, primært hvad angår nye teknologier. Det lovende skib vil blive bygget efter Lego -designprincippet (det vil sige i henhold til det modulære princip). Hvis det er nødvendigt at flyve ind i en jordbane, vil et rumskib blive brugt til at give hurtig adgang til stationen. Hvis opgaverne bliver mere komplicerede, og flyvninger uden for rummet nær jorden er påkrævet, kan komplekset eftermonteres med et værktøjsrum med mulighed for at vende tilbage til Jorden.
Energia forventer, at rumfartøjets ændringer vil gøre det muligt at foretage ekspeditioner til Månen, vedligeholde og reparere satellitter, udføre lange - op til en måned - autonome flyvninger for at udføre forskellige undersøgelser og eksperimenter samt levering og returnering af en øget mængde gods i en ubemandet last, der kan returneres. Systemet reducerer arbejdsbyrden på besætningen, og på grund af faldskærms-jet-landingssystemet vil landingsnøjagtigheden kun være to kilometer.
I henhold til de planer, der er fastlagt i det føderale rumprogram til 2020, skal den første opsætning af det nye bemandede rumfartøj finde sted i 2018 fra Vostochny -kosmodromen, som er ved at blive bygget i Amur -regionen.
Hvis Rusland på statsniveau alligevel beslutter at udvikle mineraler på månen, vil Energia være i stand til at levere et enkelt genbrugeligt transport- og lastrumskompleks, der betjener den industrielle udvikling af et himmellegeme. Således vil det nye skib (som endnu ikke har fået sit officielle navn), der skal erstatte Soyuz, sammen med den interorbitale slæbebåd Parom udviklet af RKK, levere transport af op til 10 tons gods, hvilket vil reducere transportomkostningerne betydeligt. Som følge heraf vil Rusland også kunne levere kommercielle tjenester til at sende forskellige laster ud i rummet, herunder omfangsrige.
Parom er et rumfartøj, der med et affyringsfartøj vil blive affyret til lav jordbane (ca. 200 km højde). Derefter vil et andet affyringsbil levere en container med last til et givent punkt på den. Slæbebåden lægger til med den og flytter den til sin destination, for eksempel til en banestation. Det er muligt at lancere en container i kredsløb med næsten ethvert indenlandsk eller udenlandsk luftfartsselskab.
Men med den nuværende finansiering til rumindustrien er oprettelsen af en månebase og den industrielle udvikling af en jordsatellit projekter af en temmelig fjern fremtid. Planerne om flyvninger til turismens måne ved hjælp af modificerede Soyuz -rumfartøjer virker ifølge Roskosmos meget mere realistiske. Sammen med det amerikanske firma Space Adventures udvikler den russiske afdeling en ny turistrute i rummet, og den planlægger at sende jordboere på en sightseeingtur rundt om månen om fem år.
En anden kendt indenlandsk virksomhed, Khrunichev State Space Research and Production Center (GKNPTs), er også klar til at bidrage til udviklingen af et himmellegeme. Ifølge specialisterne i GKNPT'er skal måneprogrammet gå forud for den første fase nær jorden, som vil blive implementeret ved hjælp af ISS-oplevelsen. På basis af stationen, efter 2020, er det planlagt at oprette et orbitalbemandet forsamlings- og operationskompleks til fremtidige ekspeditioner til andre planeter samt muligvis turistkomplekser.
Måneprogrammet skal ifølge forskere ikke gentage det, der allerede er gjort i det sidste århundrede. Det er planlagt at oprette en permanent station i kredsløbet om en jordsatellit og derefter en base på dens overflade. Indsættelsen af en månestation, der består af to moduler, vil ikke kun give en ekspedition til den, men også returnering af last til Jorden. Det vil også kræve et bemandet rumfartøj med en besætning på mindst fire personer, der kan være i autonome flyvninger i op til 14 dage, samt et månens kredsløbsstationsmodul og et landings- og startkøretøj. Det næste trin bør være en permanent base på månens overflade med al den infrastruktur, der vil sikre ophold for fire personer på det første trin, og derefter øge antallet af basismoduler og udstyre det med et kraftværk, et gateway -modul og andet nødvendige faciliteter.
Rumklubprogrammer
Rusland
Inden for rammerne af konceptet for udvikling af russisk bemandet rumforskning frem til 2040 påtænkes et program for udforskning af Månen (2025–2030) og flyvninger til Mars (2035–2040). Den nuværende opgave med at udvikle en satellit af jorden er oprettelsen af en månebase, og et så stort program bør udføres inden for rammerne af internationalt samarbejde, er Roscosmos overbevist om.
Som en del af den første fase af månens udforskningsprogram i 2013–2014 er det planlagt at opsende månesatellitterne Luna-Glob og Luna-Resource, sagde chefen for Lavochkin NPO Viktor Khartov. Luna-Glob-missionens opgaver er at flyve rundt om månen, forberede og vælge steder til månens rover, for andre tekniske og videnskabelige komplekser, som vil blive grundlaget for den fremtidige base, samt studere månens kerne ved hjælp af særlige boreenheder - penetratorer (i denne sag er samarbejde muligt med Japan, da japanske specialister har haft succes med at udvikle penetratorer i lang tid).
Den anden fase sørger for levering af et videnskabeligt laboratorium - en månens rover til månen for en lang række videnskabelige og teknologiske eksperimenter. På dette tidspunkt inviteres Indien, Kina og europæiske lande til at samarbejde. Det er planlagt, at indianerne inden for rammerne af Chandrayan-2-missionen vil levere en raket og et flymodul samt opsendelse fra deres kosmodrom. Rusland vil forberede et landingsmodul, en månens rover, der vejer 400 kg og videnskabeligt udstyr.
Ifølge Viktor Khartov er det russiske projekt Luna-Resource / 2 i fremtiden (efter 2015) planlagt, som sørger for oprettelse af en samlet landingsplatform, en månens rover med en lang rækkevidde, en startraket fra Månen, midler til indlæsning og opbevaring af prøver af månens jord leveret til Jorden, samt implementering af højpræcisionslanding på fyrtårnet placeret på Månen. Samtidig er det planlagt at udføre leveringen af månens jordprøver, der er indsamlet ved hjælp af månens rover i på forhånd udvalgte områder af videnskabelig interesse.
Luna-Resource / 2-projektet bliver tredje fase af det russiske måneprogram. Som en del af det er det planlagt at gennemføre to ekspeditioner: den første vil levere en tung forskningsmånerover til månens overflade for at udføre kontaktforskning og tage prøver af månens jord, og den anden - en startraket for at returnere jordprøver til Jorden.
Oprettelsen af en automatisk base vil gøre det muligt at løse en række problemer af hensyn til et bemandet måneprogram, hvilket giver, at mennesker efter 2026 vil flyve til månen. Fra 2027 til 2032 er det planlagt at oprette et særligt forskningscenter "Lunar Proving Ground" på Månen, der allerede er designet til kosmonauters arbejde.
USA
I januar 2004 meddelte USA's præsident George W. Bush NASAs mål om at "vende tilbage" til månen inden 2020. Amerikanerne planlagde at bortskaffe forældede shuttles for at frigøre midler inden 2010. I 2015 skulle NASA implementere et nyt Constellation -program, der ligner det moderniserede og udvidede Apollo -program. Hovedkomponenterne i projektet er Ares-1-affyringsvognen, som er en udvikling af shuttleens fastdrevne booster, Orion-bemandede rumfartøjer med et besætning på op til fem til seks personer, Altair-modulet, designet til landing på månens overflade og tager afsted fra den, scenen for flugten fra Jorden (EOF), såvel som den tunge transportør "Ares-5", designet til at lancere EOF i den nærliggende jordbane sammen med "Altair". Målet med Constellation -programmet var at flyve til månen (ikke tidligere end 2012) og derefter lande på dens overflade (ikke tidligere end 2020).
Den nye amerikanske administration, ledet af Barack Obama, annoncerede imidlertid i år afslutningen på Constellation -programmet, da det betragtes som for dyrt. Efter at have indskrænket måneprogrammet besluttede Obama -administrationen parallelt at forlænge finansieringen til driften af det amerikanske segment af ISS indtil 2020. Samtidig besluttede de amerikanske myndigheder at tilskynde private virksomheders bestræbelser på at bygge og drive bemandede rumfartøjer.
Kina
Det kinesiske månestudieprogram er traditionelt opdelt i tre dele. I løbet af det første i 2007 blev rumfartøjet Chang'e-1 lanceret med succes. Han arbejdede i månens kredsløb i 16 måneder. Resultatet var et 3D-kort med høj opløsning af overfladen. I 2010 blev et andet forskningsapparat sendt til månen for at fotografere områder, hvoraf et Chang'e-3 skal lande.
Den anden fase af forskningsprogrammet for en naturlig satellit på jorden involverer levering af et selvkørende køretøj til dets overflade. Som en del af den tredje fase (2017) vil en anden installation gå til månen, hvis hovedopgave vil være levering af månestensprøver til Jorden. Kina har til hensigt at sende sine astronauter til Jordens satellit efter 2020. I fremtiden er det planlagt at oprette en beboelig station der.
Indien
Indien har også et nationalt måneprogram. I november 2008 lancerede dette land den kunstige måne "Chandrayan-1". En automatisk sonde blev sendt fra den til overfladen af Jordens naturlige satellit, som studerede atmosfærens sammensætning og tog jordprøver.
I samarbejde med Roscosmos udvikler Indien Chandrayan -2 -projektet, der overvejer at sende et rumskib til månen ved hjælp af det indiske GSLV -affyringsbil, der består af to månemoduler - et orbital- og et landingsmodul.
Lanceringen af det første bemandede rumfartøj er planlagt til 2016. Om bord, ifølge chefen for den indiske rumforskningsorganisation (ISRO) Kumaraswamy Radhakrishnan, vil to astronauter gå ud i rummet, som skal tilbringe syv dage i lav jordbane. Således bliver Indien den fjerde stat (efter Rusland, USA og Kina), der udfører bemandede rumflyvninger.
Japan
Japan udvikler sit måneprogram. Så i 1990 blev den første sonde sendt til månen, og i 2007 blev den kunstige satellit Kaguya affyret der med 15 videnskabelige instrumenter og to satellitter - Okinawa og Ouna ombord (den fungerede i månens kredsløb i mere end et år). I 2012-2013 var det planlagt at lancere det næste automatiske apparat inden 2020 - en bemandet flyvning til Månen og i 2025-2030 - oprettelsen af en bemandet månebase. Sidste år besluttede Japan imidlertid at opgive det bemandede måneprogram på grund af budgetunderskud.
