Техническое воплощение лунной базы
Катапульта на Луне
Лунный ускоритель массы
Линейный синхронный двигатель ежесекундно разгоняет с ускорением 288 м/с2 пять 10-килограммовых ковшей, груженных лунной породой, вдоль направляющих с магнитной подвеской 10-километровой длины. Поскольку ковш следует по направляющим, имеющим кривизну лунной поверхности, груз оторвется от него и уйдет в космос, где будет подобран «перехватчиком». Затем каждый ковш с замедлением 830 м/с2 проходит трехкилометровый тормозный участок и вновь возвращается в зону загрузки.
Электромагнитные катапульты уже существуют. Они проходили испытания в качестве движителей поездов и средств пуска автомобилей в установках для испытаний на столкновения. В этих катапультах используется устройство под названием линейного электродвигателя, однако для запуска груза с Луны потребуется несколько другая конструкция. В настоящее время большинство находящихся в эксплуатации электромагнитных катапульт перемещают объект с постоянной скоростью. Лунный ускоритель должен использовать принцип «волнового разгона», используемый в ускорителях элементарных частиц. Чем выше требуемая скорость разгона, тем сложнее конструкция пусковой установки, однако в условиях Луны с ее слабым гравитационным полем и в отсутствие сопротивления воздуха создание такой установки возможно.
Нетрудно показать, что около половины массы электромагнитного пускового устройства рассматриваемого типа должна составлять масса энергетической установки. В пусковой комплекс будет включена обширная территория, занятая солнечными батареями, преобразующими энергию солнечного излучения в электричество. Принимая некоторые допущения относительно технических решений, можно подсчитать, что для запуска 100 кг полезного груза на окололунную орбиту потребуются оборудование массой 200 т и электростанция мощностью 11 МВт. Ускоритель длиной 1,1 км будет сообщать объекту ускорение около 130 g, что выдвигает особые требования к прочности запускаемых грузов.
С учетом требуемой мощности для приведения в действие ускорителя важное значение приобретает обогащение лунной породы. Степень обогащения будет до некоторой степени зависеть от производительности лунной базы. Обогатительная фабрика и ускоритель указанных размеров могли бы обеспечить доставку на орбиту около 1000 т груза в год. Часть этого груза будет составлять жидкий кислород для заправки межорбитальных транспортных аппаратов, но основную долю составит сырье для орбитальных промышленных комплексов. На этом этапе капиталовложения в лунное поселение начнут давать коммерческий эффект. Может оказаться даже более удобным приблизить орбитальные заводы к Луне и ее сырью.
Проф. Дж. К. О'Нейл из Принстонского университета выдвинул еще более смелые идеи. По его мнению, в космосе могут быть созданы постоянные искусственные поселения (ст. 19). Для этого потребуется выведение в космос до миллиона тонн лунной породы ежегодно. Производительность ускорителя лишь 10 кг, но он будет запускать грузы непрерывным потоком, действуя подобно трубопроводу, нацеленному в точку либрации L2, в которой уравновешиваются воздействия гравитационных полей Земли и Луны.
Ускоритель, предложенный О'Нейлом (он называет его ускорителем массы), выводит лунную породу в космос с помощью специального ковша, снабженного индукционными катушками и системой магнитной подвески. Ковш разгоняется по направляющим протяженностью 10 км до скорости преодоления притяжения Луны (2400 м/с). По достижении этой скорости система магнитной подвески должна перейти на режим реверса, удерживая ковш на направляющих. Во время дальнейшего движения на участке направляющих до 2 км производится точная регулировка скорости перед открытием крышки и освобождением груза. На конечном участке направляющий ковш тормозится, а порция лунной породы весом 10 кг выносится в космос и в точке L2 перехватывается специальными кораблями. Ковш с замедлением по вспомогательным направляющим отправляются назад для повторного использования (рис. на с. 249).
Предложения О'Нейла, по-видимому, являются наиболее смелыми в планах освоения ресурсов Луны. Сегодня они кажутся фантастическими и, вероятно, относятся к достаточно отдаленному будущему и никогда не будут реализованы в первоначальном виде. Однако стоит мысленно представить себе впечатление, которое мог бы произвести на братьев Райт современный гигантский транспортный самолет «Боинг-747» с межконтинентальной дальностью полета - преемник их крошечного биплана, прежде чем иронизировать по поводу проектов, кажущихся фантастическими.
Вверху. Вариант технологии переработки лунных материалов, предложенный Лабораторией реактивных двигателей. На аппарате, совершившем посадку на полюс, установлен гелиостат; накопленное тепло используется для плавления лунных материалов, доставляемых автоматическим луноходом.