«Роскосмос» огорошил мир новостью: Россия и Китай вместе создадут научную лунную станцию. Она поистине удивительная, ведь ни одна из этих двух стран ранее второй половины 2020-х не сможет высадить на Луне человека, о какой станции там может идти речь? Что еще важнее: чем бы такая станция могла заняться и есть ли в ней вообще смысл? Попробуем разобраться во всем этом, а также в том, почему и Москве, и Пекину придется отказаться от проекта — предварительно, конечно, потратив на него немало средств.
В пресс-релизе на сайте «Роскосмоса» о международной лунной станции, о создании которой предварительно договорились Москва и Пекин, сказано максимально обтекаемо: «Международная научная лунная станция — комплекс экспериментально-исследовательских средств, создаваемый на поверхности и/или на орбите Луны».
Из одного этого видно, что перед нами пока пиар-ход, а не конкретный проект. Ведь станция на орбите Луны требует принципиально иных ракет и космических кораблей, чем такая же на поверхности Селены. Если в меморандуме о сотрудничестве по будущей станции не указано даже то, будет ли она на Луне или на окололунной орбите, значит, это лишь пустые слова, призванные обозначить бурную деятельность там, где ее нет.
К чему объявлять о проекте с содержанием «то ли будет, то ли нет»
Мотивы китайцев при подписании трудно выявить полностью. Конечно, для них это неплохой дипломатический ход: США давно блокировали их участие в МКС, в том числе опасаясь копирования западных космических технологий. Теперь же у КНР будет своя станция, куда они смогут приглашать космонавтов из стран-партнеров, что важно для престижа. Но нельзя исключать, что у Китайского космического агентства есть и технологический интерес в проекте: например, скопировать какой-то из компонентов российского производства.
Один из ранних китайских проектов модульной научной станции на Луне. Обращают на себя внимание вертикальные солнечные батареи. Такие должны позволить обеспечивать энергией станции в приполярных регионах спутника, где Солнце низко над горизонтом
Источник изображения: CAST
Но интереснее понять другое: зачем понадобилось ставить подпись главы «Роскосмоса» под таким в общем-то не слишком содержательным документом, из которого даже не понять, будет ли станция на самой Луне?
Причина первая: США предложили России слишком малое участие в создании новой окололунной станции. Принять такое предложение – значит, летать к американской космической станции, а не к Международной, как сегодня. NASA винить не в чем: сегодня Вашингтону нужны не равные партнеры, а младшие, и американские космические администраторы никак не могут на это повлиять.
Причина вторая: постоянное пиар-давление вала новостей со стороны SpaceX. Текущие испытания корабля Starship от этой компании раз за разом заканчиваются взрывом. Но не потому, что у Маска плохие инженеры, а потому, что они так торопятся, что не проводят нормальную стендовую (наземную) отработку двигателей и иных систем.
Это дорого для SpaceX, но Маск легко это переживет. Его личное состояние уже больше годового военного бюджета России, а к концу десятилетия будет больше ее годового общего бюджета. То есть, он не разорится ни от десятка, ни даже от сотни проваленных испытаний.
А вот спешка, с которой он их ведет, говорит о многом – так же, как и то, что на последних испытаниях Starship впервые в истории земного ракетостроения успешно тормозил в атмосфере брюхом. Это ключевая инновация всего проекта.
Энтузиасты рисуют еще более футуристичные проекты, в которых помещения станции интегрируют в склон, обеспечивая тем самым защиту от космических лучей
Источник изображения: Wikimedia Commons
Следует понимать: многоразовые космические корабли строили и до этого, например, шаттлы. Вот только они были катастрофой, убив больше людей, чем любые другие пилотируемые ракеты в земной истории. К тому же еще и поставили рекорд по дороговизне доставки грузов и людей на орбиту. Причина их чудовищного провала была в том, что эти многоразовые корабли тормозили об атмосферу Земли «в лоб».
При посадке воздух обтекал их с фронтальной проекции, серьезно разогревая целый ряд частей космических челноков. Для компенсации огромных тепловых нагрузок их обкладывали дорогой и часто отваливающейся керамической плиткой, которую приходилось перебирать после каждого полета. Вдобавок и двигатели сделали неудачно: их тоже требовалось серьезно изучать после каждого полета, тратя немало времени и денег.
Starship отличается от шаттлов/«Бурана» примерно как «Дредноут» от первого парохода. Он тормозит в атмосфере брюхом, а не лбом. К тому же для подъема на высоту он использует не твердое топливо плюс отделяемые баки, как шаттл, а жидкий метан и кислород. Это значит, что объем его внутренних баков намного больше, чем у шаттлов – а следовательно, площадь брюха относительно собственной посадочной массы у него намного больше.
Вдобавок, в отличие от Falcon 9, он гасит работой двигателей лишь очень небольшую часть своей посадочной скорости. Только в самом конце он ненадолго включает основные двигатели, почти не расходуя топливо – основную работу по торможению за него выполняет земная атмосфера.
В результате Starship должен разогреваться при посадке много слабее шаттлов – поэтому он не требует настолько же дорогой и сложной керамической теплозащиты. Соответственно, он сможет летать в космос практически без пауз и дорогостоящих переборок. Кроме того, из-за торможения об атмосферу, для посадки полностью многоразового корабля надо тратить не так много топлива – сохраняя его полезную нагрузку в несколько раз выше, чем у шаттла.
Все это означает, что Маск целит не в создание еще одной ракеты – но в целую технологическую революцию. В создание такого средство вывода людей и грузов на орбиту, которое сделает космические полеты в сто раз дешевле в прямом смысле этого слова.
«Роскосмос», с одной стороны, верит, что столь амбициозные планы не реализуемы чисто технически. С другой, там считают попытки Маска их осуществить признаком его безумия и взбалмошности – или хитрым пиар-ходом. С точки зрения ряда роскосмосовцев, Маск таким образом просто пиарится, а сам так же не верит в реальность революции Starship, как и его российские коллеги.
Но на громкий пиар-ход надо отвечать громким пиар-ходом – и вот тут заявление о российско-китайском проекте лунной станции подходит как нельзя лучше.
Проект советской лунной станции «Звезда», времен Королева и испытаний ракеты Н1. Именно ею должны были завершиться усилия в рамках советской лунной программы. Станция состояла из девяти одинаковых модулей, рассчитанных на 12 человек экипажа. Практически все существующие современные проекты скромнее этого
Источник изображения: Wikimedia Commons
Разумеется, у этой точи зрения есть один маленький недостаток: она неверна. Маск испытывает Starship не как пиар-ход. В ближайшие годы этот многоразовые корабль начнет космические полеты.
И тогда сегодняшний меморандум в стиле «то ли на орбите, то ли Луне, то ли дождик, то ли снег, то ли будет, то ли нет» – придется как-то реализовывать. Иначе Москва и Пекин уж слишком сильно потеряют лицо. Ремонтировать дыры в МКС на фоне успешных полетов Starship к Луне и Марсу – это немного слишком больно для «Роскосмоса».
Но сможет ли он, совместно с Китаем, реализовать проект совместной лунной станции? И нужен ли он?
Станция около Луны: как ставить опыты на людях, не привлекая внимания Нюрнбергского трибунала
Чтобы создать окололунную станцию, России достаточно использовать тяжелую версию ракеты «Ангара» плюс слегка доработанный космический корабль «Орел» (бывшая «Федерация»). Ни того, ни другого в летающем виде пока нет.
Окололунная станция NASA, один из первых вариантов. Легко видеть, что «Роскосмосу» отводилась роль изготовителя всего одного небольшого модуля, что, естественно, не могло удовлетворить российскую сторону
Источник изображения: NASA
Но технически это довольно консервативные конструкции, в которых нет компонентов принципиально сложнее, чем в уже существующих российских ракетах и кораблях. Иными словами, нет сомнений: окололунная станция – самый простой и дешевый вариант реализации нового российско-китайского меморандума. И это ее большой плюс.
На этом плюсы кончаются и начинаются минусы. Первый: такая станция по своим потенциальным возможностям слабо отличается от МКС. И там, и там есть невесомость – но до окололунной орбиты 400 тысяч километров, а до орбиты МКС – 400 километров. Так зачем лететь в тысячу раз дольше, чтобы добиться того же самого?
На окололунной орбите есть две возможности, которых нет на МКС. Во-первых, в теории чуть проще управлять луноходом: задержка радиосигнала от Земли составляет 1,3 секунды, а от окололунной орбиты – около ноля секунд. Во-вторых, можно изучить длительное выживание приборов и людей в условиях повышенной космической радиации.
Однако на практике использовать первый плюс не выйдет. Для вождения лунохода нужен человек с очень специфическими навыками. Советскими «Луноходами» управляли водители танков, и после долгой программы наземных тренировок в вождении сходных аппаратов по сложным грунтам. Можно использовать людей без такого опыта – но они могут загубить луноход, загнав его туда, откуда он не выедет.
Ровно так и погибли оба советских лунохода, поэтому вряд ли на такой вариант пойдут. Еще можно принять в космонавты бывшего водителя танков – но тогда он будет слабоват в том, что не касается управления луноходами.
Вывод: проще и надежнее управлять луноходами с Земли, то есть окололунная станция в этом смысле – пятое колесо в телеге.
Остается еще вторая уникальная возможность подобной станции: изучения устойчивости к радиации подопытных животных, бортовой аппаратуры и, наконец, космонавтов.
Дело в том, что окололунная орбита лежит вне магнитного поля Земли, поэтому средний уровень радиации там должен быть порядка 0,66 зиверта в год. Стандарты «Роскосмоса» и NASA на сегодня ограничивают допустимую для человека в космосе дозу 0,5 зивертами в год.
Это значит, что в случае создания российско-китайской окололунной станции остается немного вариантов:
а) либо подвергнуть людей серьезному радиационному риску;
б) либо часто менять их, и ограничивать для них возможность новых полетов;
в) либо станция не будет иметь постоянного экипажа.
Очевидно, что а) неприемлемо, б) недешево, а в) означает, что толку от станции будет меньше, чем от МКС. Ведь там люди есть – и могут ставить научные эксперименты – постоянно.
Все это уже давно было обсуждалось в США в связи с проектом окололунной станции NASA. Тогда же бывший работник этой организации Роберт Зубрин едко заметил:
«[На окололунной станции] нельзя сделать ничего такого, что нельзя сделать на МКС, за исключением подстановки людей под большие дозы радиации — а это форма медицинских исследований, за которую ряд нацистских врачей вздернули в Нюрнберге».
Как именно «Роскосмос» и его китайские коллеги планируют создавать окололунную станцию, не привлекая внимания нового Нюрнбергского трибунала? Самый логичный способ такого рода – поставить на ней крест и создать станцию на самом земном спутнике. Рассмотрим этот вариант.
Станция на Луне: хороший план, но для России и Китая он не сработает
База на самой Селене имеет огромный плюс: она намного более безопасна радиационно. Если на окололунной орбите радиация проникает в станцию со всех сторон, то на Луне под ногами экипажа находится сам этот спутник – а это очень массивный объект.
Поэтому 50% всей космической радиации он блокирует безо всяких дополнительных усилий: частицы космических лучей просто не могут пройти через Луну, что под ногами у космонавтов. В итоге облучение там в год составит лишь 0,33 зиверта, в полтора раза меньше годового лимита «Роскосмоса» и NASA. Еще один плюс: на Луне 1/6 от земной силы тяжести, то есть кости и зрение (в невесомости они серьезно страдают) там будут деградировать заметно медленнее, чем на орбитальной станции.
Многие проекты лунных станций предусматривают обваловку жилых модулей лунным реголитом, защищающим от радиации
Источник изображения: ESA
При желании лунную научную базу можно разместить в модулях, укрытых местным реголитом. Проводя половину времени в таких сооружениях, сотрудники базы еще вдвое снизят дозу получаемой ими радиации. Наконец, в случае серьезной солнечной бури там можно укрыться и избежать временного повышения радиационного фона.
Второй серьезнейший плюс научной станции на Луне: она может принести науке куда большую пользу, чем МКС. Дело в том, что сейчас в планетологии идет активная дискуссия, как именно образовалась Селена. Традиционная гипотеза о том, что она возникла при столкновении Земли с другой планетой, трещит по швам под напором все новых фактических данных.
Иное объяснение, выдвинутое в научной литературе еще 17 лет назад, предлагает совсем иной путь ее образования: мультиимпактный. По нему, земной спутник образовался от ударов множества астероидов по земной поверхности. Выбитые обломки и образовали на земной орбите Луну.
Другие проекты по сути сводятся к накоплению там посадочных модулей, небольших по размерам и не имеющих солидной антирадиационной защиты
Источник изображения: NASA
База с людьми – в отличие от исследований автоматами – может проверить так это или нет. Если автоматы на лунной поверхности крайне малоподвижны и могут исследовать только открытые места, то люди на Селене перемещаются в среднем в сотни раз быстрее автоматов – и могут делать это не только на ровной как стол местности.
А в лунных кратерах лежит сто миллиардов тонн водного льда – и изучив его изотопный состав, гипотезу мультиимпакта можно проверить. Если лед там кометно-астероидный, то исходно Луна была «сухой». Такое возможно только в случае сценария планетного столкновения: после такого мегавзрыва оставшийся для формирования спутника материал должен быть лишен воды.
А вот если изотопный состав воды там такой же, как на Земле – то и вода эта земного происхождения. Это возможно, только если верна мультиимпактная теория: при серии последовательных мелких ударов земная вода не покинет материал, выброшенный с нашей планеты в космос, и тот сможет попасть на формирующуюся Луну.
Это означает, что для России лунная научная станция крайне выгодна – и не только научно, но и в плане пиара. Дело в том, что теорию мультиимпакта в 2004 году выдвинул именно российский физик Николай Горькавый. А вот гипотезу мегаимпакта – столкновения Луны и Тейи – выдвинули и поддерживают, несмотря на все столкновения с упрямыми фактами, в США. Для «Роскосмоса» было бы крайне полезно использовать российских космонавтов для доказательства мультиимпакта и опровержения теории мегаимпакта.
Общая схема образования Луны по мультиимпактному механизму
Источник изображения: НиЖ, Николай Горькавый
Но ничего этого не случится. Дело в том, что в «Роскосмосе» обо всей этой теоретической борьбе вокруг Луны не особо в курсе даже профильные специалисты – а уж сам глава ведомства, практически наверняка не знаком с темой. Поэтому он не знает о потенциально огромном пиар-куше и не будет на него нацелен.
Вместо научной стороны вопроса он увидит финансовую: база на Луне требует новую сверхтяжелую ракету-носитель. Главы космических ведомств очень не любят такие проекты. Ведь они технологически новые, сложные и поэтому рискованные. Что если ракета на испытаниях взорвется? Это Маску все равно, если у него такое случится. А типичный чиновник живет по закону максимально возможной минимизации риска. Поэтому сверхтяжелые носители ему предельно несимпатичны.
Исходя из этого можно прогнозировать, что как бы ни была привлекательна научная станция на поверхности Луны в научном плане, особенности мышления чиновников тут возьмут вверх. Поэтому такую базу Россия и Китай строить не захотят. Скорее всего, они пойдут по пути наименьшего риска – то есть будут прорабатывать окололунную станцию, которая будет более дорогой, менее крупной и более опасной для здоровья космонавтов версией МКС.
К счастью, из этого в прямом смысле слова нездорового проекта тоже ничего не выйдет. Ниже мы поясним почему.
Неумолимая реальность: как Starship поможет развитию российской космонавтики
Причина, по которой худшая версия лунной станции не сбудется, та же, что заставила Россию и Китай подписать новый Меморандум: SpaceX. Starship научится летать в космос в ближайшие годы, и тогда Илон Маск получит не просто средство для возвращения американцев на Луну, но и куда более опасную штуку: средство для доставки грузов и людей на Марс.
Разумеется, он не откажется сделать для NASA несколько рейсов на Луну. Это деньги, а равно и еще одно доказательство надежности его Starship. Но ключевая цель предпринимателя – не Луна. Ему не нужно небесное тело, которое нельзя терраформировать, а для Селены это нереально. Зато Марс ему отлично подходит: нынешние сотрудники SpaceX уже давно описали, как именно его можно превратить в аналог современной Земли сравнительно малыми средствами.
С высокой вероятностью Starship осилит первый космический полет до 2023 года, и не позднее 2026 года отправится в сперва беспилотный полет к Марсу. В этот момент любые попытки российско-китайские проекты лунной станции ударятся лбом о стену – и будут остановлены.
Дело в том, что оба государства развивают их, в первую очередь, не по научным, а по политическим соображениям – исходя из требований престижа своей страны. Однако полет на Луну будет выглядеть крайне бледно на фоне полетов Starship к Марсу. Тем более, что корабль SpaceX отправится туда не для «флаговтыка», а с перспективой дальнейшей колонизации и терраформирования этой планеты. Цель Маска, напомним, вовсе не база на Марсе – а его полноценная колонизация сотнями тысяч и даже миллионами землян.
В таких условиях ни Москва, ни Пекин не смогут сохранить лица, если будут строить лунную станцию, а не делать ракеты и корабли для полета к Марсу. Средств сразу и на лунную базу, и на носители для Марса у России и Китая нет – поэтому от проекта окололунной станции обе страны откажутся. Что, несомненно, очень неплохо.
Отдаленную аналогию с событиями 2020-х годов можно увидеть в истории колонизации Нового Света. В 1490-х Испания пыталась проложить путь в Индию через Атлантику – чтобы попасть в нее, несмотря на нежелание недоброжелательных к Мадриду португальцев, имевших те же планы, но уже плававших в ту сторону вдоль берегов Африки. Сходным образом сегодня Россия и КНР пытаются создать свою окололунную станцию – чтобы получить свой собственный научный проект, несмотря на нежелание NASA давать им весомую долю в новой окололунной станции.
Однако после того, как Колумб достиг Нового Света, стало ясно, что есть вещи и поважнее плаваний в Индию – например, освоение двух новых материков (куда больше Индии). В итоге сначала испанцы, а вслед за ними и португальцы бросились на их освоение, заняв земли от Мексиканского залива до Патагонии.
Забавно, что Колумб сперва обращался с предложением о плавании именно к португальцам – а Илон Маск сперва хотел купить ракету для демо-полета к Марсу в России. Португальский король Жуан II решил, что идея плыть через океан уж слишком амбициозна и рискованна – а российские контрагенты Маска приняли его за дурачка-простачка, из-за чего переговоры не сложились.
Тем интереснее продолжение обеих этих историй.
