Взгляд из прошлого (продолжение 3)
/Очень интересный материал - мнение Константина Феоктистова о прошлом, настоящем и будущем космонавтики, опубликованное им в далеком 1991 году. Можно сравнить, как это все виделось тогда и как это выглядит сейчас, что предлагалось и прогнозировалось и что в итоге получилось./
---------------------------------
Константин Феоктистов: космонавтика без фанфар и амбиций. Часть 4. ( Часть 3, Часть 2, Часть 1)
10 ЛУННАЯ БАЗА
Не обсуждая здесь вопроса о своевременности и первоочерёдности сооружения лунной базы в ближайшие десятилетия, попробуем представить её облик и объём работ.
Лунная база (1985 год) (иллюстрация Bettmann / Corbis)
Задачами лунной базы могли бы быть регулярные исследования Луны (сейсмичность, метеорная обстановка, строение, геология, поиск полезных для человеческой деятельности ископаемых и т. п.), экспериментальная проверка возможности и целесообразности добычи полезных ископаемых, строительство астрофизической обсерватории, если дальнейшие исследования покажут целесообразность её создания на Луне, где отсутствие атмосферы, малая сила тяжести и возможность установки телескопов на неподвижном фундаменте представляются важными достоинствами по сравнению с наземными и с орбитальными телескопами.
Последняя задача может оказаться существенной, особенно если удастся показать возможность создания телескопов с синтезированной апертурой с зеркалами, разнесёнными на максимально большие расстояния.
Естественным было бы иметь в составе базы центр информации и управления, лаборатории, отдельные каюты-квартиры для работников базы, помещения для спортивных упражнений, кают-компанию, столовую, кухню, ангар-шлюз для обслуживания и ремонта луноходов, производственные помещения, энергоустановку, средства обеспечения жизнедеятельности и теплового режима, оранжерею, склады запасного оборудования, топлива, собираемых образцов и т. п., луноходы для исследовательских экспедиций, транспортные средства, ангары для них, ангары-укрытия для дежурных кораблей срочной эвакуации.
Поскольку полёт транспортного корабля с экипажем на Луну может стоить около миллиарда долларов, ориентироваться стоит на длительное пребывание специалистов на базе. Кроме того, нужно будет учитывать изолированность и психологическую напряжённость работы на Луне. Поэтому нужно будет создать довольно комфортные условия для команды лунной базы. Резонно иметь в ней 5-6 человек, с тем чтобы каждый обладал 2-3 специальностями.
Каждому члену команды необходимо предоставить отдельную каюту-кабину со всеми удобствами объёмом порядка 50-100 куб. м. Кроме того, должны быть резервные жилые помещения, необходимые на период пересменки и для нештатных ситуаций. Примерно такие же размеры помещений стоит выделить для основного и резервного центров информации и управления, лабораторий, спортзалов, кают-компании, столовой-кухни, производственных блоков.
Общий объём герметичных и жилых помещений может достигать 2 000 куб. м. Учитывая всегда возможную опасность разгерметизации, пожара или появления вредных газовых примесей в атмосфере базы, придётся предусмотреть секционирование герметичных помещений и резервные входы-выходы в каждой секции. Герметичные блоки лучше делать в виде цилиндров диаметром 3-4 м.
Возникает вопрос о защите герметичных помещений от метеоров и большого перепада температур на поверхности Луны в дневное и ночное время. Можно, конечно, использовать меры, обычные для орбитальных космических аппаратов, - экраны и экранно-вакуумную изоляцию. Но на Луне, наверное, будет естественнее и эффективнее применить заглубление в грунт и засыпку сверху помещений станции тем же грунтом. Перед засыпкой, естественно, должен быть закончен монтаж всех конструкций, магистралей, канализации, кабельной сети и пр.
Наконец, невозможно везти с Земли гигантские конструкции помещений в готовом виде. Логично доставлять листовой, заранее раскроенный материал оболочек и «полуфабрикаты» в виде частей больших шпангоутов, люков, переходников «оболочка - трубопровод» и т. п. и уже на подготовленном монтажном месте заниматься сваркой, причём желательно с помощью роботов-автоматов.
Тут становится ясно, что постройке базы должны предшествовать разведывательная лунная экспедиция с задачей привязки на местности проекта базы, доставки с Земли механизмов (скреперы-тягачи, экскаваторы - подъёмные краны) и стройматериалов, а также высадка, по-видимому, нескольких, экспедиций для подготовки места строительства (грунтовые работы), дорог, посадочных площадок для приёма грузовых и пилотируемых кораблей и, наконец, для самого строительства. А это означает, что придётся привезти и временную станцию для строителей базы.
В центр информации и управления должны стекаться сведения с Земли, от луноходов с исследователями (которые могут оказаться за сотни километров от базы, то есть далеко за её видимым горизонтом), от сотрудников, находящихся вне герметичных отсеков, телеметрическая информация от бортовых систем базы. Всё это означает, что для осознания оператором текущей ситуации необходима полная автоматическая обработка всей поступающей информации на вычислительных машинах, с выдачей обобщённых оценок в целом и по каждой отдельной системе, по каждому человеку вне базы, наглядное представление результатов обработки на электронных табло и дисплеях, а также рекомендации оператору.
Тем самым потребуется создать мощное математическое обеспечение, заменяющее сотни специалистов, которые сейчас в центрах управления полётом анализируют уже предварительно обработанную информацию и готовят рекомендации для руководителей полёта и космонавтов. Конечно, в принципе возможно сохранить сложившуюся схему анализа ситуации на пилотируемых космических аппаратах в полёте и схему принятия решений в наземном центре управления. Но через одно-два десятилетия такая схема, скорее всего, будет признана недостаточно надёжной и слишком дорогой.
Для телефонной и телевизионной связи с луноходами, находящимися за радиогоризонтом базы, можно использовать либо спутники Луны - ретрансляторы, либо связь по цепочке «база - ретранслятор на Земле - луноход, луноход - ретранслятор на Земле - база». Связь через ретранслятор на Земле неудобна тем, что она будет идти с временнóй задержкой около 5 с
. По-видимому, придётся использовать оба варианта, так как лунный спутник-ретранслятор не всегда сможет быть в зоне радиовидимости базы и лунохода. Естественно, в центре информации и управления должны быть средства телефонной и видеосвязи со всеми рабочими, жилыми помещениями, а также с внешними объектами (заправочная станция, энергоустановка, посадочные площадки и т. п.). Кроме того, должна быть предусмотрена возможность обзора внешнего пространства и окружающей местности с помощью телевизионных камер.
Проблема энергопитания базы осложняется тем, что двухнедельный день здесь будет сменяться двухнедельной ночью. Поэтому, если систему энергопитания строить на основе солнечных батарей, надо тут же решать вопрос, откуда брать энергию ночью. Даже если предусмотреть для станции режим «спячки», то и в этом случае потребуются аккумуляторные батареи массой во много тонн. К тому же режим «спячки» каждые две недели из четырёх не слишком рационален.
Использование в качестве аккумулирующих устройств электролизеров воды, работающих днём при запасании электроэнергии, и электрохимических генераторов, действующих при отдаче электроэнергии ночью, потребует создания гигантских установок с громадными газгольдерами для водорода и кислорода. Подходящим решением, по-видимому, будет применение небольшой ядерной электростанции (вернее, двух-трёх разнесённых энергоблоков). Энергоблоки должны доставляться на Луну готовыми (но не включёнными) в качестве первоочередного груза при строительстве базы и устанавливаться одними из первых.
Задача системы терморегулирования - обеспечение достаточно комфортных условий для команды по температуре внутри станции и приемлемых для аппаратуры и оборудования в герметичных и негерметичных сооружениях как днём, так и ночью. Теплоизоляция и вынос избыточного тепла на радиатор решат проблему для дневных условий. А вот для ночных потребуется вводить подогрев. Скорее всего, в качестве источника тепла будет использоваться тепло, выделяемое ядерными энергоблоками или изотопными подогревателями. Кроме того, система должна собирать влагу из воздуха внутренних помещений базы.
Высокая стоимость доставки запасов на Луну определяет стремление к использованию по возможности замкнутых систем обеспечения жизнедеятельности. Решить эту задачу во всём объёме нелегко, но полностью замкнутой по воде и кислороду она, безусловно, будет, если использовать электролиз воды, собранной из атмосферы, урины и углекислого газа. При этом придётся привозить около 300 кг обезвоженной пищи и порядка 100 кг расходуемых материалов на каждого человека в год.
Такая система должна быть в составе оборудования базы. Конечно, нужно стремиться решить задачу и по замкнутой системе пищи. Потребуются и сложное оборудование, и увеличение энергопотребления, и дополнительные объёмы. Задача создания базы, замкнутой по кислороду, воде и пище, должна включаться в программы работы космической техники на ближайшие десятилетия. Для системы, замкнутой только по воде и кислороду, потребуется порядка 300-400 Вт электроэнергии на каждого члена экипажа (то есть около 2,5 кВт только на одну эту систему). Разумеется, должны также быть аварийные запасы кислорода, воды и пищи.
В состав средств обеспечения жизнедеятельности войдут доставляемые одежда, белье, обувь, сменное оборудование автономных систем жизнедеятельности выходных скафандров, луноходов, тракторов, подъёмных кранов и т. п., медицинское диагностическое и лечебное оборудование, тренажеры для физических упражнений.
База, естественно, должна иметь развитое транспортное оснащение, ведь в её составе будут исследовательские луноходы, грузовики, скреперы, передвижные бурильные установки, экскаваторы и т. п.
Сегодня представляется целесообразным держать в составе базы дежурный эвакуационный корабль, используемый при аварийном развитии событий на станции.
И, наконец, главное: должно быть создано оборудование для научных исследований и разведки.
Серьёзная оценка массы конструкций базы, которую придётся доставлять с Земли, и затрат возможна только после разработки проекта. В качестве предварительных оценочных величин можно назвать такие: масса порядка 100 т и стоимость работ по созданию станции около 100 млрд долларов (или рублей).
Продолжение следует
compulenta.computerra.ru
--------------------------------------------------
Еще по теме:
Бомбардировочные силы открытого космоса
Ответный удар
История советской космонавтики. Проект "Спираль"
Все самое интересное о космосе здесь - ru_deep_space
---------------------------------
Константин Феоктистов: космонавтика без фанфар и амбиций. Часть 4. ( Часть 3, Часть 2, Часть 1)
10 ЛУННАЯ БАЗА
Не обсуждая здесь вопроса о своевременности и первоочерёдности сооружения лунной базы в ближайшие десятилетия, попробуем представить её облик и объём работ.
Лунная база (1985 год) (иллюстрация Bettmann / Corbis)
Задачами лунной базы могли бы быть регулярные исследования Луны (сейсмичность, метеорная обстановка, строение, геология, поиск полезных для человеческой деятельности ископаемых и т. п.), экспериментальная проверка возможности и целесообразности добычи полезных ископаемых, строительство астрофизической обсерватории, если дальнейшие исследования покажут целесообразность её создания на Луне, где отсутствие атмосферы, малая сила тяжести и возможность установки телескопов на неподвижном фундаменте представляются важными достоинствами по сравнению с наземными и с орбитальными телескопами.
Последняя задача может оказаться существенной, особенно если удастся показать возможность создания телескопов с синтезированной апертурой с зеркалами, разнесёнными на максимально большие расстояния.
Естественным было бы иметь в составе базы центр информации и управления, лаборатории, отдельные каюты-квартиры для работников базы, помещения для спортивных упражнений, кают-компанию, столовую, кухню, ангар-шлюз для обслуживания и ремонта луноходов, производственные помещения, энергоустановку, средства обеспечения жизнедеятельности и теплового режима, оранжерею, склады запасного оборудования, топлива, собираемых образцов и т. п., луноходы для исследовательских экспедиций, транспортные средства, ангары для них, ангары-укрытия для дежурных кораблей срочной эвакуации.
Поскольку полёт транспортного корабля с экипажем на Луну может стоить около миллиарда долларов, ориентироваться стоит на длительное пребывание специалистов на базе. Кроме того, нужно будет учитывать изолированность и психологическую напряжённость работы на Луне. Поэтому нужно будет создать довольно комфортные условия для команды лунной базы. Резонно иметь в ней 5-6 человек, с тем чтобы каждый обладал 2-3 специальностями.
Каждому члену команды необходимо предоставить отдельную каюту-кабину со всеми удобствами объёмом порядка 50-100 куб. м. Кроме того, должны быть резервные жилые помещения, необходимые на период пересменки и для нештатных ситуаций. Примерно такие же размеры помещений стоит выделить для основного и резервного центров информации и управления, лабораторий, спортзалов, кают-компании, столовой-кухни, производственных блоков.
Общий объём герметичных и жилых помещений может достигать 2 000 куб. м. Учитывая всегда возможную опасность разгерметизации, пожара или появления вредных газовых примесей в атмосфере базы, придётся предусмотреть секционирование герметичных помещений и резервные входы-выходы в каждой секции. Герметичные блоки лучше делать в виде цилиндров диаметром 3-4 м.
Возникает вопрос о защите герметичных помещений от метеоров и большого перепада температур на поверхности Луны в дневное и ночное время. Можно, конечно, использовать меры, обычные для орбитальных космических аппаратов, - экраны и экранно-вакуумную изоляцию. Но на Луне, наверное, будет естественнее и эффективнее применить заглубление в грунт и засыпку сверху помещений станции тем же грунтом. Перед засыпкой, естественно, должен быть закончен монтаж всех конструкций, магистралей, канализации, кабельной сети и пр.
Наконец, невозможно везти с Земли гигантские конструкции помещений в готовом виде. Логично доставлять листовой, заранее раскроенный материал оболочек и «полуфабрикаты» в виде частей больших шпангоутов, люков, переходников «оболочка - трубопровод» и т. п. и уже на подготовленном монтажном месте заниматься сваркой, причём желательно с помощью роботов-автоматов.
Тут становится ясно, что постройке базы должны предшествовать разведывательная лунная экспедиция с задачей привязки на местности проекта базы, доставки с Земли механизмов (скреперы-тягачи, экскаваторы - подъёмные краны) и стройматериалов, а также высадка, по-видимому, нескольких, экспедиций для подготовки места строительства (грунтовые работы), дорог, посадочных площадок для приёма грузовых и пилотируемых кораблей и, наконец, для самого строительства. А это означает, что придётся привезти и временную станцию для строителей базы.
В центр информации и управления должны стекаться сведения с Земли, от луноходов с исследователями (которые могут оказаться за сотни километров от базы, то есть далеко за её видимым горизонтом), от сотрудников, находящихся вне герметичных отсеков, телеметрическая информация от бортовых систем базы. Всё это означает, что для осознания оператором текущей ситуации необходима полная автоматическая обработка всей поступающей информации на вычислительных машинах, с выдачей обобщённых оценок в целом и по каждой отдельной системе, по каждому человеку вне базы, наглядное представление результатов обработки на электронных табло и дисплеях, а также рекомендации оператору.
Тем самым потребуется создать мощное математическое обеспечение, заменяющее сотни специалистов, которые сейчас в центрах управления полётом анализируют уже предварительно обработанную информацию и готовят рекомендации для руководителей полёта и космонавтов. Конечно, в принципе возможно сохранить сложившуюся схему анализа ситуации на пилотируемых космических аппаратах в полёте и схему принятия решений в наземном центре управления. Но через одно-два десятилетия такая схема, скорее всего, будет признана недостаточно надёжной и слишком дорогой.
Для телефонной и телевизионной связи с луноходами, находящимися за радиогоризонтом базы, можно использовать либо спутники Луны - ретрансляторы, либо связь по цепочке «база - ретранслятор на Земле - луноход, луноход - ретранслятор на Земле - база». Связь через ретранслятор на Земле неудобна тем, что она будет идти с временнóй задержкой около 5 с
. По-видимому, придётся использовать оба варианта, так как лунный спутник-ретранслятор не всегда сможет быть в зоне радиовидимости базы и лунохода. Естественно, в центре информации и управления должны быть средства телефонной и видеосвязи со всеми рабочими, жилыми помещениями, а также с внешними объектами (заправочная станция, энергоустановка, посадочные площадки и т. п.). Кроме того, должна быть предусмотрена возможность обзора внешнего пространства и окружающей местности с помощью телевизионных камер.
Проблема энергопитания базы осложняется тем, что двухнедельный день здесь будет сменяться двухнедельной ночью. Поэтому, если систему энергопитания строить на основе солнечных батарей, надо тут же решать вопрос, откуда брать энергию ночью. Даже если предусмотреть для станции режим «спячки», то и в этом случае потребуются аккумуляторные батареи массой во много тонн. К тому же режим «спячки» каждые две недели из четырёх не слишком рационален.
Использование в качестве аккумулирующих устройств электролизеров воды, работающих днём при запасании электроэнергии, и электрохимических генераторов, действующих при отдаче электроэнергии ночью, потребует создания гигантских установок с громадными газгольдерами для водорода и кислорода. Подходящим решением, по-видимому, будет применение небольшой ядерной электростанции (вернее, двух-трёх разнесённых энергоблоков). Энергоблоки должны доставляться на Луну готовыми (но не включёнными) в качестве первоочередного груза при строительстве базы и устанавливаться одними из первых.
Задача системы терморегулирования - обеспечение достаточно комфортных условий для команды по температуре внутри станции и приемлемых для аппаратуры и оборудования в герметичных и негерметичных сооружениях как днём, так и ночью. Теплоизоляция и вынос избыточного тепла на радиатор решат проблему для дневных условий. А вот для ночных потребуется вводить подогрев. Скорее всего, в качестве источника тепла будет использоваться тепло, выделяемое ядерными энергоблоками или изотопными подогревателями. Кроме того, система должна собирать влагу из воздуха внутренних помещений базы.
Высокая стоимость доставки запасов на Луну определяет стремление к использованию по возможности замкнутых систем обеспечения жизнедеятельности. Решить эту задачу во всём объёме нелегко, но полностью замкнутой по воде и кислороду она, безусловно, будет, если использовать электролиз воды, собранной из атмосферы, урины и углекислого газа. При этом придётся привозить около 300 кг обезвоженной пищи и порядка 100 кг расходуемых материалов на каждого человека в год.
Такая система должна быть в составе оборудования базы. Конечно, нужно стремиться решить задачу и по замкнутой системе пищи. Потребуются и сложное оборудование, и увеличение энергопотребления, и дополнительные объёмы. Задача создания базы, замкнутой по кислороду, воде и пище, должна включаться в программы работы космической техники на ближайшие десятилетия. Для системы, замкнутой только по воде и кислороду, потребуется порядка 300-400 Вт электроэнергии на каждого члена экипажа (то есть около 2,5 кВт только на одну эту систему). Разумеется, должны также быть аварийные запасы кислорода, воды и пищи.
В состав средств обеспечения жизнедеятельности войдут доставляемые одежда, белье, обувь, сменное оборудование автономных систем жизнедеятельности выходных скафандров, луноходов, тракторов, подъёмных кранов и т. п., медицинское диагностическое и лечебное оборудование, тренажеры для физических упражнений.
База, естественно, должна иметь развитое транспортное оснащение, ведь в её составе будут исследовательские луноходы, грузовики, скреперы, передвижные бурильные установки, экскаваторы и т. п.
Сегодня представляется целесообразным держать в составе базы дежурный эвакуационный корабль, используемый при аварийном развитии событий на станции.
И, наконец, главное: должно быть создано оборудование для научных исследований и разведки.
Серьёзная оценка массы конструкций базы, которую придётся доставлять с Земли, и затрат возможна только после разработки проекта. В качестве предварительных оценочных величин можно назвать такие: масса порядка 100 т и стоимость работ по созданию станции около 100 млрд долларов (или рублей).
Продолжение следует
compulenta.computerra.ru
--------------------------------------------------
Еще по теме:
Бомбардировочные силы открытого космоса
Ответный удар
История советской космонавтики. Проект "Спираль"
Все самое интересное о космосе здесь - ru_deep_space