Как создавалась Лунная станция
Skidmore, Owings & Merrill (SOM) в процессе работы консультировались с преподавателями факультета аэронавтики и астронавтики Массачусетского технологического института, а также с ЕКА по вопросам проектирования среды обитания. Международная Лунная станция вдохновлена идеей генерального директора агентства Яна Вернера. Этот проект — результат альянса частных и государственных, космических и некосмических партнеров.
Работа над исследованием началась еще два года назад, но в 2020 году проект среды обитания прошел шестисеансовое исследование в Центре параллельного проектирования (CDF) ЕКА.
CDF — Concurrent Design Facility — главный центр оценки ЕКА для будущих космических полетов и промышленной проверки. Расположенный в ESTEC, техническом центре ЕКА в Нордвейке, Нидерланды, он функционирует с начала 2000 года. По сути, он объединяет сеть специалистов по космосу, которые проводят быструю оценку новых концепций миссий и создают работоспособные чертежи.
«Новый проект смотрит в будущее, за пределы планируемых сейчас работ по исследованию Луны, — объясняет Адвенит Макая, руководитель исследования в ESA. — Экспертам ЕКА было очень любопытно сотрудничать с экспертами по архитектуре, чтобы понять, возможен ли этот инновационный дизайн для реализации Луне».
Концепция среды обитания
Взяв за отправную точку надувной модуль BEAM, который в настоящее время прикреплен к Международной космической станции, архитекторы спроектировали особую конструкцию корпуса. Главный принцип его в том, что он обеспечивает максимально возможное соотношение объема к массе. После приземления на поверхности Луны конструкция увеличится вдвое с помощью надува.
Конструкцию установят на крае кратера Шеклтона рядом с южным полюсом Луны. Это самое подходящее место, учитывая температурные перепады лунных дней и ночей, которые длятся по две недели. Здесь доступен почти непрерывный солнечный свет для использования солнечной энергии, постоянный вид на Землю и доступ к отложениям водяного льда в соседних постоянно затененных кратерах.
Четырехэтажная среда обитания будет надуваться либо на месте астронавтами, либо с помощью вездеходов. Они, в свою очередь, дистанционно управляются со станции Gateway около Луны. «Лунный дом» в состоянии поддерживать жизнь и комфорт экипажа из четырех человек до 300 дней.
Масса конструкции более 58 тонн, чтобы доставить ее на Луну, будет использоваться тяжелая пусковая установка.
Что делать с радиацией?
Первоначально планировалось сделать возможным 500-дневное пребывание в Лунной среде обитания, но эту цель пришлось пересмотреть из-за одного из самых сложных ограничений жизни на Луне: радиации. Поскольку она находится далеко за пределами защитного магнитного поля Земли, Луна подвержена ионизирующему излучению Солнца и дальнего космоса.
В итоге радиационный анализ изменил планы инженеров.
Кроме того, изначально помещения для экипажа планировалось разместить верхнем этаже, и все же их переместили на нижний уровень. Разработчики дизайна хотели, чтобы помещение служило убежищем для экипажа во врем солнечных штормов. На этом уровне также будет храниться система жизнеобеспечения. Она обеспечивает дополнительную защиту от радиации. Кроме того, конструкция предполагает возможность облицовки лунным материалом или водой из местных источников, чтобы сильнее защитить экипаж от излучения.
Что еще необходимо на станции?
С прицелом на будущее среда обитания сочетает в себе традиционные системы жизнеобеспечения с регенеративными системами замкнутого цикла, над которыми работает долгосрочная программа ESA MELiSSA. Она позволяет выращивать пищу прямо на месте.
Энергетические потребности среды обитания — оцениваемые в 60 кВт по опыту МКС — будут удовлетворяться с использованием либо соседней солнечной электростанции, либо наземного ядерного реактора.
Не менее важны и радиаторы. Они нужны для отвода отработанного тепла и поддержания комфортной температуры внутри помещения — 22 °C. Команда CDF, опираясь на прошлый опыт работы с Rosetta, предложила добавить закрывающиеся «жалюзи» для управления работы радиатора в короткие, но холодные полярные ночи.
Напомним, «Розетта» — автоматическая межпланетная станция, предназначенная для исследования кометы 67P/Чурюмова — Герасименко. Разработана и изготовлена Европейским космическим агентством в сотрудничестве с NASA. Состоит из двух частей: собственно зонда «Розетта» (англ. Rosetta space probe) и спускаемого аппарата «Филы» (англ. Philae lander).
Варианты посадки и запуска среды обитания
Другой ключевой фактор дизайна — минимизация контакта с липкой абразивной лунной пылью. Разработчики отмечают, что приземление на Луну посадочного модуля поднимет много пыли, которая вредна как для людей, так и для оборудования. Среда обитания будет взаимодействовать с отдельными корпусами шлюзов, предназначенными для удаления пыли со скафандров и оборудования, чтобы уменьшить количество пыли.
Одна из самых больших проблем, отмеченных CDF, — ее размер. Среда обитания, включая все ее предварительно смонтированное внутреннее оборудование, будет иметь массу, превышающую 58 тонн. Сейчас это за пределами возможностей действующих ракет-носителей.
Создатели Лунной станции, в свою очередь, заявляют, что будут использовать системы запуска НАСА, либо космический корабль SpaceX, у которого не будет проблем с весом конструкции. Однако космолет от Илона Маска еще находится на ранней стадии развития.
Как только первая среда обитания будет создана, к ней по очереди присоединятся дополнительные модули, адаптированные для конкретных функций: исследования, производство, культура питания и туризм. Это позволит базе постепенно расшириться до деревни, а затем, в конечном итоге, до целого лунного города.
Что в итоге?
Работа по проектированию этой среды обитания полезна сама по себе, независимо от того, будет ли она построена, отмечают архитекторы. Да, такую станцию чрезвычайно дорого строить, это технически сложно, но все же возможно с учетом темпов совершенствования технологий и инженерии.
Читать также
Из-за движения плит дно Тихого океана сейчас находится глубоко под Китаем
Нейроны в мозге человека и сеть галактик оказались похожи
Ледник «Судного дня» оказался опаснее, чем думали ученые. Рассказываем главное