Керноотборник для Марса
Напыщенный пафос названия будет пояснен ниже, ведь данное техническое решение будет использовано в первую очередь на ближайшей к нам планете - Луне, и то после успешного прохождения полномасштабных наземных испытаний. Разница между сбором инопланетного грунта и керном лишь в глубине данного действа (ну еще в некоторой вертикальности образца). Будем условно считать, что керн начинается от полуметра пробуренной скважины с сохранением последовательности расположения в образце порядка и величины проникаемых прослоев породы.
Керн нужен в первую очередь для изучения геологического строения и пластообразования грунта в конкретном месте, что позволит понять многовековые перипетии данной планеты, а возможно и дать ключ к прояснению ее зарождения и формирования. Но это всё наука о науке - повод к «неконтролируемому» размножению ученых-пустобрехов с написанием статей, диссертаций и прочих «заумных» работ за счет налогоплательщиков с малодоказуемыми и также плохо опровергаемыми теориями о зарождении Солнечной системы (и тем более - Вселенной).
Меня же, как практика, больше интересует возможность добычи полезных ископаемых на Луне (пресловутого трехатомного гелия He-3) либо других редкоземельных (но богатолунных) металлов и соединений. И для начала - определиться в их собственном наличии (в промышленных масштабах для рентабельности создания космических «вагонеток»), а то может статься, что все сказочки про лунный гелий выдуманы все теми же «бескорыстными» псевдоучеными и «космическими агентствами» для оправдания баснословных трат на «орбитальные батуты», своих регалистых званий и сытных должностей...
С Марсом ситуация немножко другая: там под выжженной и выхолощенной космическим излучением и ветрами за тысячи лет поверхностью могут скрываться в глубине остатки древней жизни и цивилизации (органические соединения, торф, уголь и пр.). Это открытие заставит нас по другому вглядеться в собственное бренное существование, древние мифы индейцев Америки и тексты шумеров - может быть Земля стала убежищем для остатков марсианской цивилизации в результате войн или техногенных катастроф. И фактическое подтверждение этому станет для общемировых пацифистов поводом к более решительным действиям по ядерному и прочим разоружениям.
В общем, керноотборник - агрегат полезный и вельми нужный для более глубокого (в прямом смысле) изучения истории жизни и существования планет. РФ совсем недавно вышвырнули из «совместной» программы по освоению Луны под эгидой США (но затраты в первую очередь ложились бы на примкнувших вассалов - а так и будет), которая должна первейшим образом доказать реальность полета американцев к Луне в 70-е (т.е. спешно воссоздать на спутнике Земли копию голливудских декораций), а заодно и застолбить возможные месторождения полезных ископаемых - договоры об экстерриториальности (Антарктиды, планет и прочего) действуют лишь в одну сторону, пока это выгодно США.
Надеяться на собственные силы Роскосмоса не приходится - в эту прорву сколько денег не бросай, отголоска от их достижения дна результата этой «черной дыры» не дождешься - все аннигилируется еще на верхних эшелонах... Так что остаются китайцы и... арабские страны, которые из соображений имиджа могут пойти на разработку и осуществление данного проекта. Естественно, кроме меня создать работоспособную конструкцию вряд ли кто-то сможет, поэтому и у этих кандидатов выбор в «соучастниках» небольшой: или вместе, либо никто.
Сложности с отбором керна имеются даже в земных условиях с применением самых современных приспособлений и технологий. Взять и отмасштабировать либо переработать существующие конструкции керноотборников из нефтегаза для космоса не получится - слишком разные условия и жесточайшие требования. Габаритно-массовые проблемы, допустим, решаются использованием более тяжелых ракет-носителей либо подсборкой станции на орбите Земли из отдельных составляющих перед её отправкой к требуемой планете - хотя это значительно удорожает весь проект. Успешные межпланетные полеты последних лет дают надежду в достаточной отработанности хотя бы самих носителей и программного обеспечения.
Более существенные тяготы ожидают «бурильщиков» (роботизированных) при попытке углубиться в грунт без рабочего тела выноса выбуренной породы, которым на Земле является буровой раствор или сжатый газ. Теоретически, на Марсе можно компримировать атмосферный газ для подобной продувки скважины, но вот на Луне этот способ не пройдет. Другими критическими ограничениями являются фациальная разнородность залегающих грунтов и связанные с ними абсолютно противоположные технические решения.
Например, песчано-пылевой грунт легко бурится, но при попытке извлечения бурильных труб всё их содержимое может высыпаться обратно в «лунку». Обратный вариант - твердые скальные породы необходимо будет «сверлить» в течение нескольких месяцев, но полученный сталагмит может так и остаться в скважине, если не предпринять дополнительных усилий. Опять же, конечное разделение наращиваемых труб с прочной породой керна внутри вызовет проблему - необходимо предусмотреть повышенную мощность механизмов, осуществляющих данную операцию - снова с оглядкой на возможности ракет по выводу массогабаритных грузов. Самый «гибельный» случай - каменистая насыпь с размером щебня/гальки близким к диаметру бура - и бурить толком не получится из-за простого вращения валуна вместе с алмазной коронкой, и отдельные куски камешков будут клинить внутри бурильных труб, мешая последовательному углублению колонны.
Так что дорогостоящая многомиллионная экспедиция на соседние планеты оказывается в заложниках продуманности конструкторских решений отдельно взятого аппарата, немощность которого в каких-либо ситуациях может поставить крест на выполнении общей задачи - я не провидец, а еще только учусь... Вот и получается: и риск велик, и соблазн огромен! Понятное дело, что перед запуском в космос необходимо будет провести множество испытаний керноотборника в наземных условиях в различных сочетаниях буримых пород в каких-нибудь условиях пустыни Гоби или предгорий Аравийского полуострова.
Эти эксперименты, во-первых, позволят определиться с потребной мощностью привода (размер солнечных батарей и аккумуляторов, прочность и масса всего агрегата), а во-вторых - с максимальной глубиной бурения в различных условиях (чтобы не тащить на орбиту лишние трубы). Вероятно, многие детали и узлы потребуют значительной доработки в процессе освоения керноотборника - этот проект не на один год только для накопления статистики о надежности и ресурсе самой главной полезной нагрузки. Ложные и тупиковые пути могут затянуть данный процесс на десятилетия либо вообще привести к отказу от «зеленого винограда» - тут важно правильно выбрать Генерального конструктора.
Тогда и «виноград» вовремя поспеет, и страна-инициатор получит преимущество в реализации космических исследований - и как следствие, международный престиж и зависть «высокотехнологичных партнеров»...