Лунная база: Задачи для лунной базы / Хабр

Задачи для лунной базы / Хабр

В предыдущем материале мы рассказали о том, как NASA собирается строить станцию Gateway на орбите Луны, и какие функции она сможет выполнять. В рамках программы Artemis пока что рассматриваются только высадки на поверхность, но в глобальном смысле следующим логичным шагом должно будет стать строительство лунной базы. Здесь мы разберемся, какие задачи она позволит решить, как может строиться и какую пользу приносить.

Лунная база в представлении художника Европейского космического агентства

Место


В отличие от экспедиций, которые теоретически могут высаживаться куда угодно, для постоянного поселения очень важен выбор места. Его достоинства будут использоваться, а недостатки придется терпеть годами. И параметры лунной орбиты определяют несколько потенциально более интересных мест для базы.

Полюса. Из-за того, что ось вращения Луны почти перпендикулярна эклиптике, на полюсах есть как участки, которые освещены практически постоянно, так и места, куда солнечный свет не попадает совсем. Освещенные участки являются очевидными кандидатами на размещение солнечных панелей для лунной базы, а в районах вечной ночи водяной лед обнаружен прямо на поверхности и максимально удобен для извлечения и использования в хозяйстве. Наиболее интересные места расположены на южном полюсе: пик Малаперта, который освещен Солнцем 74% лунного года, и кратер Шеклтон, находящийся в зоне вечной ночи.

Южный полюс Луны, изображение JAXA

Интересный факт: поверхность Луны нагревается днем до 127°C, а ночью остывает до -173°С. Но экспедиции “Аполлонов” установили, что на глубине больше полуметра температура практически не изменяется. Уже на глубине 50 см измерения показали -24°С, а на конце 120-см щупа температура составила -16°С. Тем не менее, водяной лед отчетливо тяготеет к полюсам и обнаруживается там в гораздо больших количествах.

Экваториальный лимб. Лимб — это край лунного диска, если смотреть с Земли. Из-за того, что Луна повернута к Земле одной стороной, район лимба сочетает в себе преимущества видимой стороны (постоянная связь без необходимости ретрансляторов) и обратной (отсутствуют земные радиопомехи, уже серьезно мешающие радиотелескопам). А в отличие от полюсов, район экватора позволяет производить астрономические наблюдения всей небесной сферы. В NASA рассматривали в качестве потенциально интересных мест для лунной базы кратер Шуберта в море Смита на восточном лимбе и кратер Риччиоли на западном.

Море Смита, вид с Земли

Конструкция

Лунная база, иллюстрация NASA

Лунная база станет первым поселением человечества на другом небесном теле. Может быть, когда-нибудь с опытом появятся типовые решения для разных планет и спутников, но пока что наилучшие пути неизвестны, и фантазия конструкторов рождает самые разные варианты, которые имеют свои плюсы и минусы.

Чем жизнь на Луне отличается от привычной нам земной? Отсутствие атмосферы приводит не только к необходимости скафандров. Земная атмосфера укрывает нас от метеоритов и космического излучения. Поэтому многие проекты лунных баз предполагают защиту от обоих опасных факторов. Варианты могут быть самыми разными — предлагалось укладывать модули базы в траншеи или же копать туннель в стене кратера и размещать базу в рукотворных пещерах. Также можно построить на месте крышу и насыпать реголит поверх нее. В то же время были и проекты открыто стоящих модулей, защита которых обеспечивалась бы конструктивными решениями.

Далее, проблемой стационарной базы является то, что окрестности будут изучены достаточно быстро, и экспедициям придется удаляться все дальше и дальше, чтобы собирать новые данные для исследований. Эту проблему также предлагали решать разными способами. Очевидное решение — добавить вездеходы в набор снаряжения. Но были и более оригинальные варианты, когда саму базу хотели сделать мобильной, выполняя ее в виде автопоездов или даже гигантских гусеничных машин.

Проект лунной базы начала 21 века

Технологии 21 века, конечно же, оказали свое влияние на проекты лунных баз. Проект Европейского космического агентства, опубликованный в 2014 году, выглядит весьма проработанным и воплощает большое количество потенциально удачных идей. Прежде всего, база строится на месте с минимальным участием человека. Это выгодно, потому что управлять роботами с Земли сравнительно просто, можно строить без ненужной спешки, и люди прилетят на уже во многом подготовленную площадку. Вторая идея — использование трансформируемых модулей, доставляемых в сложенном состоянии, надуваемых и закрываемых снаружи реголитом. Действительно, в условиях наличия местных строительных материалов логично использовать их, а не везти все с собой. Третья идея — активное использование 3D-печати при строительстве. Внешняя оболочка базы в виде несущей стены, напечатанная на 3D-принтере, гораздо лучше, чем идеи просто насыпать реголит поверх модулей. В 2013 году в ЕКА напечатали стену весом полторы тонны из имитатора лунного грунта. Любопытно, что в космических условиях можно печатать, напрямую расплавляя реголит солнечными лучами, и такие опыты проводятся в последние годы. В 2017 в Немецком аэрокосмическом центре в Кельне печатали, нагревая реголит до 1000°С. Также в рамках проекта RegoLight успешно прошли испытания прототипы мобильных печатающих головок. В 2019 году в NASA устроили соревнование по 3D-печати строений, подходящих для Луны или Марса.

Задачи


Чем будет заниматься лунная база? Уже сейчас очевидны несколько потенциально интересных направлений.

Прежде всего, человечество будет учиться жить на другом небесном теле. Людям не впервой осваивать недружелюбные регионы, на Земле еще в древние времена представители homo sapiens распространились от холодной Арктики до островов Полинезии, везде создавая технологии для жизни в новых условиях. При этом условия жизни на Луне и Марсе достаточно близки, и разработанные для лунной базы технологии можно будет применять и для колонизации красной планеты. В то же время есть и сложности, уникальные именно для Луны. Воздействие атмосферы Земли и даже Марса привело к эрозии горных пород, песчинки терлись друг о друга и становились более гладкими. А лунные породы образованы из материала с крайне высокими абразивными свойствами. Лунная пыль настолько колючая, что все 12 астронавтов, высаживавшихся на поверхность в программе “Аполло”, сообщали о “лунной аллергии” — боли в горле, глазах, насморке и чихании, проходившие только спустя несколько суток. Для людей, которые будут долго работать на лунной поверхности, вездесущая пыль станет серьезной угрозой — она может повреждать ткани легких и даже теоретически имеет шансы попасть в кровоток и ранить другие органы, вплоть до мозга. Абразивная лунная пыль также должна представлять сложность для движущихся частей механизмов. Но насколько серьезным будет это воздействие, необходимо проверить на практике, потому что существующие имитаторы реголита пока недостаточно хороши — лунная пыль имеет электрический заряд, а производящиеся сейчас имитаторы на основе молотого базальта имеют похожие либо электростатические характеристики, либо свойства поверхности. Также механическое измельчение горных пород для создания имитатора лунного грунта порождает пыль с абразивными свойствами гораздо меньшими, чем у лунной пыли.

Автоматический кислородный завод на Луне, один из проектов базы NASA

Далее, база на небесном теле позволит изучать способы использования местных ресурсов. Кроме уже показанного выше использования грунта для строительства, возможны и другие варианты. Лунный реголит содержит 42% кислорода, 21% кремния, 13% железа, 7% алюминия, эти материалы крайне желательно научиться извлекать и использовать. Сюда же относятся работы по созданию замкнутых систем жизнеобеспечения — чем больше материалов и оборудования будут не доставляться с Земли, а производиться на месте, тем ближе будет освоение Марса и других небесных тел.

Третья возможная роль лунной базы — логистическая. В условиях отсутствия атмосферы можно построить безракетные средства выведения и выводить полезные грузы на орбиту пушкой Гаусса или рейлганом (электромагнитными ускорителями масс). Но какие именно грузы? Увы, вопреки многим фантастическим произведениям, добыча гелия-3 на Луне не имеет ни экономического ни физического смысла. Прежде всего, гелий-3 образуется естественным способом при распаде трития, который, в свою очередь, применяется в ядерном оружии. В 2010 году ежегодное мировое потребление гелия-3 оценивалось в 40 тысяч литров, а цена в последние годы колебалась от сотен до тысяч долларов за литр, добыча же гелия-3 на Луне и доставка его на Землю обойдется в разы дороже. Во-вторых, проще добывать золото из придонного ила Красного моря — там на тонну ила содержится 5 граммов золота, а количество гелия-3 в лунном реголите оценивают в 1 грамм на 100 тонн. Ну и, наконец, вариант реакции ядерного синтеза с использованием гелия-3 требует гораздо более высокой температуры, чем дейтериево-тритиевая, поэтому намного сложнее для реализации — существующие материалы не могут выдерживать длительное время температуры дейтериево-тритиевой реакции и тем более не справятся с вариантом с использованием гелия-3. В то же время экономический смысл у лунной базы потенциально возможен. Но полезным грузом может стать топливо для дозаправки космических аппаратов. В пустыне вода гораздо ценнее золота, а в пустоте космоса одна из самых драгоценнейших вещей — запас топлива. И система, когда космический аппарат перед отлетом к другим планетам будет стыковаться с окололунной станцией и дозаправляться добытым на Луне топливом, теоретически может оказаться весьма эффективной.

Освоенная Луна, кадр из игры Anno 2205. В игре, как раз, лунная база строится для добычи гелия-3

Ну и, наконец, лунная база будет собирать научные данные. Весьма интересна геология Луны, потому что до сих пор ведутся споры о происхождении нашего спутника. На сегодняшний день наиболее подтверждена фактами гипотеза гигантского столкновения, когда прото-Земля столкнулась с небесным телом размером с Марс. Но есть и такие факты, на которые эта гипотеза отвечает плохо, и параллельно существуют другие версии: что Луна отделилась от быстро вращающейся прото-Земли, или же оба небесных тела сформировались параллельно. Также Луна, возможно, является результатом столкновения многих протолун или же возникла из-за метеоритной бомбардировки. Лунная база позволит собрать данные по геологии Луны и, возможно, окончательно утвердит одну из гипотез как наиболее соответствующую наблюдаемым фактам. Также очень интересен результат миллиардов лет воздействия вакуума и солнечного излучения на горные породы Луны. Кроме геологии, лунные условия удобны для астрономических наблюдений — радиотелескоп можно закрыть от помех с Земли естественной преградой, оптический телескоп будет работать в идеальных условиях без атмосферных помех, а рентгеновские и длинноволновые телескопы не будут блокироваться атмосферой. Также уникальные характеристики даст работа наземных и лунных телескопов в режиме интерферометра. Расстояние в чуть больше одной световой секунды между Землей и Луной позволяет создать телескопы с уникальной разрешающей способностью. Работавший на сравнимых расстояниях в режиме интерферометра “Спектр-Р” был в тысячу раз “зорче” Хаббла, лунный радиотелескоп будет иметь похожие характеристики, а в оптическом диапазоне можно создать комплекс, в 60 раз более зоркий, чем обычный наземный.

Заключение


Несмотря на то, что лунная база остается делом неблизкого будущего, уже сейчас примерно ясно, для чего она нужна, и уже сегодня ведутся работы по созданию технологий, которые будут на ней применяться.

Материал подготовлен для журнала «Вселенная, пространство, время», публикуется в авторской редакции.

Россия и Китай показали лунную станцию. Ее хотят построить к 2035 году

  • Павел Аксенов
  • Би-би-си

Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.

Автор фото, roskosmos

Подпись к фото,

Лунная станция будет состоять из нескольких модулей

Россия и Китай собираются построить лунную станцию к 2035 году. Она будет состоять как минимум из девяти строений. По словам экспертов, в российско-китайской программе пока речь идет только о проекте необитаемой лунной станции.

Об этом говорится в презентации, представленной в среду на официальных сайтах Роскосмоса и Китайской национальной космической администрации.

Концепция создания станции на Луне предусматривает три этапа работы — исследование, строительство и эксплуатацию.

Первый этап, который должен завершиться к 2025 году, включает запуск к Луне шести исследовательских аппаратов — трех китайских и трех российских. При этом включенный в программу китайский «Чанъэ-4» уже совершил посадку на Луну в 2019 году.

Китайские «Чанъэ-6″и «Чанъэ-7», а также российские станции «Луна-25», «Луна-26» и «Луна-27» пока готовятся к полету.

  • Проект «Чанъэ-4»: китайский хлопок дал ростки на Луне
  • Первые в истории: китайский космический зонд успешно сел на обратной стороне Луны
  • Лунная гонка началась. Кто и как пишет правила игры?

Второй этап — строительство станции. Этот этап, согласно презентации, должен пройти в 2026-2030 годы. Во время второго этапа будут задействованы аппараты «Луна-28» и «Чанъэ-8». С 2030-го по 2035 год на Луне должны быть возведены основные объекты станции, после чего начнется ее эксплуатация.

Автор фото, roskosmos

Подпись к фото,

На одном из кадров видны два космонавта, хотя станция планируется необитаемой

Судя по кадрам презентации, на территории станции планируется установить телекоммуникационный модуль, командный центр, энергетический модуль, взлетно-посадочную площадку, модуль наблюдения, лабораторный, технологический, исследовательский модули и модуль связи с Землей.

Возле одного из строений, чье назначение никак не определено, в презентации изображены два космонавта. Вокруг находятся различные роботизированные комплексы.

9 марта 2021 года Россия и Китай подписали меморандум о взаимопонимании и сотрудничестве в области создания международной научной лунной станции. В презентации же говорится, что Россия и Китай готовы сотрудничать в программе освоения Луны и с другими странами.

«Они как делались, так и будут делаться»

Как сказал Би-би-си глава Института космической политики Иван Моисеев, хотя Россия и объявила об участии в таком масштабном проекте, в реальности от нее не требуется вкладывать значительные средства в лунную программу.

Автоматические станции, которые фигурируют в презентации («Луна-25», «Луна-26» и «Луна-27») — проекты, которые Россия начала создавать задолго до решения о строительстве лунной станции. Со стороны Китая также на первом этапе участвуют аппараты, которые разрабатывались вне этой программы.

Автор фото, Sergei Bobylev\TASS

Подпись к фото,

Аппарат «Луна-25» разрабатывался не для большой программы лунной станции, Россия планировала запустить его и раньше

Пропустить Подкаст и продолжить чтение.

Подкаст

Что это было?

Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.

эпизоды

Конец истории Подкаст

«На практике то, что их вписали в российско-китайскую станцию, ничего не меняет. Они как делались, так и будут делаться. Ну а номинально включили и международное сотрудничество — все стороны довольны, хотя на практике это ничего не меняет», — считает Моисеев.

По словам эксперта, в России сейчас нет проекта создания лунной базы, и за 15 лет, которые указаны в презентации, вряд ли удастся разработать такую программу.

Научный журналист Михаил Котов, присутствовавший на презентации, сказал Би-би-си, что первая фаза реализации совместной лунной программы действительно остается без значительных изменений, а более плотная совместная работа запланирована на период после 2026 года.

«[После 2026 года] российские и китайские миссии имеют между собой общую программу исследований. Чтобы не каждый сам за себя, а запускаются две миссии. И работают они совместно с обменом данными и решением общих задач», — рассказал он.

Финансирование этого проекта не предусмотрено Федеральной космической программой России, которая действует с 2016-го до 2025 года.

По мнению обоих экспертов, финансирование лунной станции должно быть включено в следующую 10-летнюю программу, которая начнет действовать с 2026 года.

Необитаемая лунная станция

Россия и Китай собираются строить на Луне именно станцию, а не базу, и главное отличие в том, что на станции будут действовать автоматические аппараты, а на базе могут присутствовать люди, сказал Моисеев.

Пилотируемая космонавтика, включая и исследования любых небесных тел, гораздо более затратная, чем применение автоматов.

По словам Котова, в российско-китайской программе пока речь идет только о проекте необитаемой лунной станции. Он считает, что не следует рассматривать присутствие двух человеческих фигур на презентации, равно как и остальные объекты, как какой-то четкий план.

«К этому надо относиться как к дорожной карте. Это скорее направление, — полагает эксперт. — У любой дорожной карты чем ближе к моменту старта, тем более подготовлена эта часть. Это логично и это нормально».

По мнению Котова, такая дорожная карта — больше соглашение о намерениях: «Это не выделенные деньги, может возникнуть куча как политических, так и технических проблем. Это не точно стопроцентно реализуется, но чем ближе к началу, тем больше шансов, что именно этот кусок будет реализован».

  • Новый космический корабль НАСА не обещает астронавтам комфорта
  • Разработку сверхтяжелой космической ракеты «Енисей» приостановили. Зачем она нужна?
  • «Запасная планета для человечества». К Марсу выстроилась очередь из стран — почему в ней нет России?

А что НАСА?

В сентябре 2020 года НАСА объявила о выделении 28 млрд долларов на космическую программу «Артемида-3», которая будет включать пилотируемый полет на Луну.

Полет планируется осуществить к 2024 году. Экипаж будет состоять из двух астронавтов — мужчины и женщины.

В этой программе будет использоваться новый космический корабль «Орион» для дальних полетов в космос, а ракетой-носителем будет сверхтяжелая Space Launch System.

В 2021 году НАСА планирует испытать систему ракета + корабль в беспилотном полете к Луне.

Автор фото, AFP

Подпись к фото,

Американский корабль будет выводить в космос ракета Space Launch System

Программа «Артемида» разрабатывается под эгидой НАСА, но в ней также участвуют Европейское космическое агентство, Великобритания, Япония, Канада, Италия и другие.

В России сейчас разрабатывается сверхтяжелая ракета-носитель «Енисей», которую Роскосмос планировал использовать для лунной программы. Однако ракета-носитель такого класса, по словам экспертов, нужна именно для пилотируемой программы — станции же, которые фигурируют в российско-китайской презентации, могут быть запущены тяжелыми ракетами.

Проект «Енисей» стартовал еще в 2018 году. С 2018-го по 2019 год корпорация «Энергия» должна была разработать эскизный проект, определить облик составных частей ракеты, а также подготовить технико-экономические обоснования. Завершение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ планировалось в 2028 году.

За это же время должен был быть построен стартовый комплекс для ракеты на космодроме Восточный вместе со всей необходимой инфраструктурой. В 2028 году «Енисей» должен был полететь. Однако с тех пор в проект вносились различные изменения, и пока что он не вышел из первой стадии — сейчас продолжается разработка ее облика.

НАСА выделяет техасскому бизнесу 57,2 млн долларов на 3D-печать лунной базы • The Register

НАСА заключило контракт на 57,2 млн долларов с ICON, техасским стартапом в области 3D-печати, на создание «космических строительных систем» на поверхности Луны .

Будущие астронавты однажды будут жить и работать на Луне, и НАСА планирует построить инфраструктуру, которая позволит экипажам выживать и обеспечивать себя устойчивым образом. Им нужно создавать свои собственные инструменты, используя лунные ресурсы, чтобы они могли выращивать себе еду, общаться с Землей и глубже исследовать Солнечную систему.

Войдите в Проект Олимп. Перед ICON была поставлена ​​задача построить машину, которая сможет печатать в 3D крупномасштабные конструкции, такие как посадочные площадки, противовзрывные экраны и дороги на Луне. Шестилетний контракт на сумму около 60 миллионов долларов поддержит усилия компании по исследованию и разработке способов создания строительной системы Olympus и использования материалов на месте на Луне.

«Чтобы изменить парадигму освоения космоса с «туда и обратно» на «там, чтобы остаться», нам понадобятся надежные, устойчивые и широкофункциональные системы, которые могут использовать локальные ресурсы Луны и других планетарных тел». Об этом говорится в заявлении Джейсона Балларда, соучредителя и генерального директора ICON. «Последним результатом этого контракта станет первая постройка человечества в другом мире, и это будет довольно особенным достижением».

  • Орион делает «селфи» с Луной, готовясь к далекой ретроградной орбите
  • Японский кубсат отправил домой фотографии с обратной стороны Луны
  • ДЖАКСА: Исследования, имитирующие жизнь на борту МКС, содержали выдумки
  • Lonestar планирует разместить центры обработки данных в лавовых трубах Луны

ICON уже построила Vulcan, домашний 3D-принтер, способный печатать компоненты, используемые для строительства домов в США и Мексике. Однако Olympus будет гораздо более сложной системой для построения. Мало того, что ICON нужно будет смешать новый податливый и прочный материал для 3D-печати, сделанный из лунного реголита, его система также должна быть способна работать в условиях лунной гравитации.

«Чтобы исследовать другие миры, нам нужны инновационные новые технологии, адаптированные к этим средам и нашим исследовательским потребностям», — сказал Ники Веркхайзер, директор по развитию технологий в Управлении космических технологий НАСА. «Продвижение этой разработки вместе с нашими коммерческими партнерами создаст возможности, необходимые для будущих миссий».

Чтобы изделия, напечатанные Olympus, были долговечными, они должны выдерживать и работать при экстремальных температурах, а также быть защищены от радиации и столкновений с микрометеоритами. ICON планирует протестировать свое аппаратное и программное обеспечение с помощью полета с моделированием лунной гравитации и будет экспериментировать с образцами лунного реголита, доставленными из предыдущих миссий «Аполлон», для изучения их механических свойств.

Одно из его творений для НАСА будет подвергнуто испытанию перед Олимпом. ICON 3D напечатал Mars Dune Alpha, имитацию марсианской среды обитания площадью 1700 квадратных футов, которая будет использоваться во время миссии NASA Crew Health and Performance Analog (CHAPEA) в следующем году. Астронавты будут жить внутри Mars Dune Alpha и совершать имитационные выходы в открытый космос, имитируя рабочие условия на Марсе, оставаясь при этом на Земле в Космическом центре имени Джонсона НАСА. ®

Получите наш Технические ресурсы

Где НАСА разместит базовый лагерь Артемиды на Луне?

Где лучше всего разбить базовый лагерь Артемиды? Исследователи нацеливаются на места, которые имеют длительный доступ к солнечному свету, прямую связь с Землей и пологие склоны, а также предлагают доступ к постоянно затененным областям, которые могут содержать водяной лед.
(Изображение предоставлено НАСА)

НАСА стремится создать аванпост с экипажем возле южного полюса Луны, называя его «нашим первым плацдармом на лунной границе».

Ингредиенты для этого лагеря, известного как Базовый Лагерь Артемиды , представляют собой негерметичный вездеход для перевозки астронавтов в костюмах по территории; герметичный вездеход, позволяющий совершать длительные походы вдали от заставы; и сама наземная среда обитания, в которой одновременно могут разместиться четыре человека.

Этот дом вдали от дома требует большого количества инфраструктуры, такой как связь, электроснабжение, радиационная защита, утилизация отходов и место для хранения. Планировщики НАСА говорят, что все эти тонкости проживания необходимы для устойчивого человеческого присутствия на , луне , которое можно будет пересмотреть и использовать в ближайшие десятилетия.

Поиск желаемой собственности на Луне сложен, но следует общему земному правилу: «место, место, место».

Связанный: Программа НАСА по исследованию Луны «Артемида»

Район хребта Шеклтон-де-Жерлаш представляет собой ценную недвижимость. В то время как ни одно место на Луне не остается постоянно освещенным, три точки на ободе остаются освещенными солнцем более 90% года. Эти точки окружены топографическими впадинами, которые никогда не получают солнечный свет, создавая холодные ловушки, которые могут захватывать льды. (Изображение предоставлено JAXA/NHK/Paul Spudis)

Предполагаемые посадочные площадки

Планировщики миссий ищут места с легким доступом к солнечной энергии, хорошей связью с Землей и скромными склонами, позволяющими получить доступ к близлежащим постоянно затененным областям, или PSR в космосе. Исследователи считают, что PSR, вероятно, содержат отложений водяного льда . Этот ресурс может быть извлечен и переработан в пригодные для использования предметы, такие как кислород, вода и ракетное топливо.

PSR — это области около северного и южного полюсов Луны, которые никогда не получают прямого солнечного света и, следовательно, являются чрезвычайно холодными, в диапазоне от примерно минус 415 градусов по Фаренгейту до минус 334 градусов по Фаренгейту (от минус 248 до минус 203 градусов по Цельсию).

Однако каково распределение и обилие водяного льда в этих местах? Достаточно ли этого и достаточно ли оно доступно, чтобы PSR можно было использовать в качестве «водопоев»? Это вопросы, на которые исследователям еще предстоит ответить.

Недавно была проделана интересная работа по поиску адреса базового лагеря Артемиды, но исследователи пытаются найти сайты, которые предлагают наилучшее сочетание атрибутов.

Связанный: Вода на Луне встречается чаще, чем мы думали, исследования показывают

Южный полюс Луны — одно из самых привлекательных мест во всей Солнечной системе. Эта мозаика получена с широкоугольной камеры на лунном разведывательном орбитальном аппарате НАСА. (Изображение предоставлено НАСА/Университет штата Аризона)

Скомпилированные наблюдения

Холли Браун из Школы исследования Земли и космоса Университета штата Аризона (ASU). Она техник-исследователь Лунной разведывательной орбитальной камеры, или LROC, мощной системы из трех камер, установленных на 9-м космическом аппарате НАСА. 0037 Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), который вращается вокруг Луны с 2009 года.

Браун и его коллеги недавно указали на ресурсный потенциал лунных PSR, опубликовав свои выводы в майском номере журнала Icarus.

Они собрали наблюдения, указывающие на присутствие воды и других «летучих» молекул из 10 наборов данных дистанционного зондирования в 65 PSR, чтобы оценить местонахождение и массу отложений водяного льда. Их оценка обеспечивает рейтинг изменчивости PSR, оценку качества и тоннажа, что позволяет определить приоритетные области, в которых потенциально можно добывать водяной лед.

С 1998 года четыре лунных орбитальных корабля — NASA Lunar Prospector, LRO, индийский Chandrayaan 1 и японский Kaguya — получили данные, характеризующие распределение водорода, гидроксила и воды вблизи лунных полюсов.

Кроме того, в 2009 году космический корабль НАСА по наблюдению и зондированию лунного кратера ( LCROSS ) предоставил прямые доказательства существования холодных летучих веществ в южном лунном кратере Кабеус.

«Наша работа обеспечивает относительную оценку ресурсов на PSR и предназначена в качестве инструмента для руководства будущими миссиями, особенно орбитальными», — сказал Браун Space.com. «Мы выделили PSR, которые, вероятно, являются наиболее богатыми ресурсами, однако они не легкодоступны».

Растет потребность в сборе большего количества орбитальных данных о форме и структуре PSR, горизонтальном и вертикальном распределении летучих веществ и доступности этих ресурсов. Также важно продвигать и разрабатывать технологии, способные выдерживать суровые условия PSR. По словам Брауна, такая информация необходима до того, как высадившиеся миссии отправятся в эти труднодоступные места.

Она и ее команда определили восемь PSR с самым высоким ресурсным потенциалом. Они определили, что кратер Фаустини, ударная особенность, расположенная недалеко от южного полюса Луны, показывает самые явные признаки водяного льда на основе критериев исследовательской группы.

Группа также подсчитала, что кратер Хаворт на южном полюсе Луны имеет наибольшую толщину поверхностного инея. Кратер Кабеус, расположенный примерно в 62 милях (100 км) от южного полюса, имеет наибольшую предполагаемую массу подземных месторождений водорода. Наконец, ученые обнаружили, что подповерхностные ледяные отложения, вероятно, более обширны в пространстве, чем иней.

«Хотя в нашей статье мы определили PSR, которые имеют подходящие условия для исследования летучих веществ на месте, необходимо больше орбитальных данных, а также роботизированный и человеческий опыт на лунной поверхности, прежде чем можно будет уверенно выполнять приземляющуюся миссию в этих суровые условия», — сказал Браун.

Идеальные условия исследования для продолжительной деятельности на поверхности включают относительно плоские поверхности, солнечный свет для питания и прямую видимость связи с Землей — и все эти критерии должны быть соблюдены в пределах практического расстояния от отложений водяного льда.

НАСА и связанные с ним коммерческие группы планируют отправить автоматических посадочных модулей на южный полюс, которые, вероятно, приземлятся в самых привлекательных местах: районах, освещенных большую часть лунного года, сказал Браун.

Связанный: На что будет похожа жизнь на Луне (инфографика)

Художественная иллюстрация ShadowCam, прибора НАСА, разработанного Университетом штата Аризона, который будет летать на борту лунного орбитального аппарата Korea Pathfinder, недавно получившего название Danuri . (Изображение предоставлено Университетом штата Аризона)

Основная цель

«Район Шеклтон-де-Жерлаш-Ридж является главной целью», — сообщил Браун. Этот гребень между кратерами Шеклтон и де-Жерлаш представляет собой хорошо освещенную область, которая была определена НАСА как потенциальная посадочная площадка для будущих пилотируемых и роботизированных посадок, таких как Артемида-3, первая пилотируемая миссия агентства по высадке на Луну.0037 Программа Артемиды . Это приземление, намеченное на 2025 или 2026 год, станет первой посадкой на Луну с экипажем после Аполлона-17 в 1972 году. доступ к солнечной энергии и средствам связи с Землей, а также непосредственная близость к PSR, которые можно исследовать на наличие летучих веществ».

Край кратера де Жерлаш является наиболее перспективным местом для посадки. Этот участок имеет доступ к двум PSR с высоким потенциалом, имеет адекватный доступ к коммуникациям и близлежащим солнечным ресурсам, а также скромные склоны, пересекающие освещенную местность к предполагаемым отложениям водяного льда.

Факты о Луне: Интересная информация о Луне Земли

Соединенные Штаты не одиноки в своем желании создать исследовательскую базу на Луне. Китай и Россия обсуждают создание Международной лунной исследовательской станции на южном полюсе Луны, которая начнет работу в 2030-х годах. (Изображение предоставлено CNSA/Роскосмос)

Богатые данные

Если все пойдет по плану, у ученых будет много данных о том, где разместить лунные исследовательские аванпосты, в том числе обширный объект, который Китай намерен построить с помощью России. В ближайшие годы у Китая запланирована серия полетов на Луну, что приведет к строительству 9-го0037 Международная лунная исследовательская станция (ILRS) на южном полюсе Луны в 2030-х годах. Китай и Россия разрабатывали детали ILRS с прошлого года.

Ожидается, что ряд миссий космических кораблей НАСА добавит некоторые важные детали к текущему пониманию распределения полярных лунных летучих веществ. Миссии, которые будут запущены в ближайшее время, включают в себя карту Luna-H, лунный фонарик, лунный ледяной куб, летучих, исследующих полярные исследования, или VIPER , эксперимент 1 по добыче льда в полярных ресурсах и лунный первопроходец.

Для полноты картины добавим запланированный запуск в конце этого года российской миссии «Луна-25» , роботизированного зонда для исследования южного полярного региона Луны. Луна 25 положит начало серии новых миссий Луны в недалеком будущем, если все пойдет по плану.

Подводное плавание с тенью

Другим предстоящим инструментом является ShadowCam, инструмент НАСА, разработанный ASU, который будет летать на борту корейского лунного орбитального аппарата Pathfinder, недавно получившего название Danuri. Данури — первая лунная миссия Корейского института аэрокосмических исследований, запуск которой запланирован на начало августа на борту SpaceX 9.0037 Ракета Falcon 9 .

ShadowCam будет оценивать детали в PSR. Он был разработан, чтобы быть более чем в 200 раз более чувствительным, чем предыдущие устройства формирования изображений, такие как камера с узким углом обзора, разработанная LRO.

Марк Робинсон из ASU является главным исследователем LROC и ShadowCam. Последний прибор предназначен для характеристики распределения и количества водяного льда на лунных полюсах.

Одной из научных целей миссии является предоставление подробной информации об опасностях и транспортной доступности в пределах PSR, чтобы облегчить будущие исследования полярных регионов. «Набор данных ShadowCam, наряду с другими будущими наборами орбитальных данных, будет иметь неоценимое значение для определения будущих высаживаемых миссий и возвращения людей на Луну», — сказал Браун из ASU. Она добавила, что эти наборы данных понадобятся для принятия решения о том, где разместить лунные ресурсные аванпосты.

«Есть так много запланированных орбитальных и приземляющихся миссий на южный полюс, что мне трудно успевать!» — сказал Браун. «Но да, мы получим огромное количество данных о лунных полюсах и PSR в ближайшее десятилетие, и я очень этому рад».

Истории по теме:

Широкий консенсус

«Существует широкий консенсус в отношении того, что место на южном полюсе с почти постоянным солнечным светом рядом с PSR будет предпочтительным местом», — Ян Кроуфорд, профессор планетологии и астробиологии в колледже Биркбек. в Лондоне, сообщил Space.com.

По словам Кроуфорда, существует множество научных причин для возобновления исследования Луны роботами и людьми, от лунной геологии до астробиологии. «В идеале это будет включать в себя возможное создание исследовательских станций антарктического типа для поддержки крупномасштабных исследований», — сказал он.

Кроуфорд надеется, что можно будет избежать конкуренции за ограниченные ресурсы на южном полюсе Луны между США и их партнерами по Артемиде и китайско-российских усилий по ILRS. «Я думаю, что новой космической гонки следует избегать, если это возможно, хотя перспективы сотрудничества между крупными космическими державами в настоящее время не выглядят многообещающими.»

Возможности для сотрудничества, которые никогда не были большими, в последнее время явно сильно сократились, сказал Кроуфорд. «Несмотря на нынешние трудности, я все еще думаю, что мы действительно должны стремиться к полностью международной лунной базе. Мое мнение об этом не изменилось за 20 лет».. Давний автор Space.com, Дэвид пишет о космической отрасли уже более пяти десятилетий. Следуйте за нами в Твиттере @Spacedotcom (открывается в новой вкладке) или на Facebook (открывается в новой вкладке) .

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: community@space.