Индия предложила модульную лунную базу: компактные панели могут превратиться в поселение на Луне

Индийские ученые предложили концепцию лунной базы, которую можно не строить целиком за один раз, а постепенно расширять по мере прибытия новых грузов и экипажей. Проект получил название BHEEM — Bhartiya Extraterrestrial Expandable Modular Habitat, или «индийское внеземное расширяемое модульное убежище».

В основе идеи — доставка на Луну компактно сложенных строительных элементов, которые после посадки разворачиваются и соединяются в герметичные жилые помещения. В дальнейшем к уже работающему комплексу можно добавлять новые секции, а поврежденные элементы — заменять без демонтажа всей конструкции.

Проект разработали специалисты Индийского научного института в Бангалоре при участии индийского астронавта Шубханшу Шуклы. При инженерных расчетах, по данным индийских СМИ, в качестве одного из ориентиров использовались параметры грузового пространства Starship — сверхтяжелой ракеты, которую SpaceX разрабатывает в том числе для будущих лунных и марсианских миссий.

Пока BHEEM остается концепцией, а приведенные авторами характеристики не означают, что подобная база уже готова к строительству. Однако сама идея отражает важное изменение в подходе к освоению Луны: речь идет уже не только о кратковременных экспедициях, а о создании инфраструктуры, способной развиваться годами.

Лунная база вместо короткой экспедиции

Первые программы освоения Луны были рассчитаны прежде всего на то, чтобы доставить человека на поверхность спутника Земли, обеспечить ему возможность провести там ограниченное время и затем вернуть экипаж обратно.

Для постоянного присутствия этого недостаточно.

Лунная база должна фактически представлять собой автономную инженерную систему. Ее обитатели окажутся в условиях, где отсутствуют атмосфера, естественная защита от космической радиации и привычный для Земли температурный режим. Любая ошибка в проектировании жизнеобеспечения может превратиться в угрозу жизни экипажа.

Поэтому перспективные проекты лунных поселений все чаще предусматривают строительство инфраструктуры в несколько этапов. Сначала на поверхность спутника доставляются энергетические установки, средства связи, роботы и базовые элементы жилого комплекса. Затем прибывают люди, после чего база постепенно расширяется.

Именно такую логику предлагает BHEEM.

Как может работать BHEEM

Главная особенность концепции — модульность.

Вместо того чтобы доставлять на Луну готовое крупногабаритное здание, которое занимает значительную часть полезного объема ракеты, предполагается перевозить элементы конструкции в компактном виде.

После посадки они должны быть развернуты и соединены в герметичный объем.

Подобный подход позволяет решить одну из фундаментальных проблем лунной архитектуры: каждый килограмм, который необходимо вывести за пределы Земли и доставить на поверхность Луны, требует огромных энергетических и технических затрат.

Чем эффективнее груз упакован, тем больше полезного оборудования можно отправить одним рейсом.

При этом база не обязана оставаться в первоначальном размере. Если прибывает новая партия грузов, к существующему комплексу можно присоединить дополнительные модули.

Получается своеобразная строительная система, в которой космическая база развивается по принципу конструктора.

Авторы BHEEM оценили, что при определенных условиях один грузовой рейс теоретически способен доставить компоненты для сооружения объема, примерно вдвое превышающего внутренний объем Международной космической станции.

Это впечатляющая оценка, однако воспринимать ее как готовый проект будущего лунного города пока нельзя. Речь идет об инженерной концепции и расчетной оценке, а не о подтвержденной характеристике серийного космического комплекса.

Почему сравнение с МКС показательно

Международная космическая станция стала крупнейшим созданным человеком объектом на орбите Земли. Ее модули доставлялись постепенно, а сама станция формировалась на протяжении многих лет.

BHEEM использует сходную философию поэтапного строительства, но в гораздо более тяжелых условиях.

МКС находится в защищенной от некоторых аспектов земной среды околоземной космической зоне и регулярно получает грузовые корабли. Лунная база должна работать непосредственно на поверхности другого небесного тела.

Это означает, что конструкция должна учитывать не только вакуум, но и лунную пыль, микрометеориты, радиацию и значительные температурные перепады.

Кроме того, ремонт на Луне будет гораздо сложнее ремонта орбитальной станции. Поэтому возможность заменить отдельный элемент без разборки всего комплекса может оказаться принципиально важной.

Главный враг — окружающая среда

На первый взгляд Луна кажется относительно стабильным местом для строительства. На самом деле ее поверхность представляет собой крайне агрессивную среду для техники и человека.

На Луне практически отсутствует атмосфера, поэтому привычная земная защита от космического излучения и мелких космических частиц практически не работает.

Поверхность постоянно подвергается воздействию радиации. Опасность представляют и микрометеороиды, которые на Земле в значительной степени сгорают в атмосфере.

Еще одна проблема — температура.

В зависимости от места и условий поверхность Луны испытывает очень сильные температурные колебания. Оборудование должно быть рассчитано на экстремальные циклы нагревания и охлаждения.

Отдельная проблема — реголит, лунный грунт. Его частицы отличаются высокой абразивностью и могут представлять серьезную опасность для механизмов, уплотнений и оборудования.

Поэтому герметичная оболочка BHEEM сама по себе не решает задачу создания безопасного жилья. Поверх нее потребуется дополнительная система защиты.

Реголит может стать частью самой базы

Один из наиболее очевидных вариантов защиты — использование материала, который уже находится непосредственно под ногами астронавтов.

Лунный реголит потенциально можно применять как защитный слой поверх жилых модулей. Роботы или специальная строительная техника смогут перемещать грунт и создавать насыпи вокруг либо над помещениями.

Преимущество такого подхода очевидно: защитный материал не нужно доставлять с Земли.

Каждый килограмм реголита, который удастся использовать на месте, потенциально позволяет сэкономить место в грузовом корабле.

В результате будущая лунная архитектура может выглядеть совсем не так, как привычные земные здания. Часть сооружений может находиться под слоем грунта, а на поверхности останутся лишь элементы энергетики, связи, научного оборудования и транспортной инфраструктуры.

Роботы должны прибыть раньше людей

Еще одна важная составляющая концепции — предварительная роботизированная подготовка.

Отправлять астронавтов на необжитую поверхность и заставлять их самостоятельно заниматься тяжелым строительством крайне рискованно. Человек на Луне остается дорогим и уязвимым ресурсом.

Поэтому логика будущих миссий может быть следующей.

Сначала на поверхность отправляются автоматические аппараты. Они определяют состояние площадки, доставляют оборудование, разворачивают энергетические системы и начинают сборку первых элементов базы.

Часть конструкций может быть подготовлена еще до прибытия экипажа.

Когда люди прилетят, им останется не начинать строительство с нуля, а продолжить работу уже подготовленной инфраструктуры.

Такой принцип способен существенно снизить продолжительность пребывания астронавтов в наиболее опасной фазе развертывания базы.

Вода станет стратегическим ресурсом

Для любого постоянного поселения на Луне критическим ресурсом будет вода.

Ее значение выходит далеко за пределы обычного питьевого и бытового потребления.

Вода необходима для жизнеобеспечения, однако при наличии соответствующей инфраструктуры ее можно разделять на кислород и водород.

Кислород способен использоваться в системах дыхания. Водород и кислород, в свою очередь, могут стать компонентами ракетного топлива.

Это делает лунные запасы водяного льда потенциально одним из важнейших ресурсов будущей космической экономики.

Особый интерес вызывают районы возле полюсов Луны, где в постоянно затененных областях могут сохраняться залежи водяного льда. Именно поэтому лунная география будущего будет определяться не только удобством посадки, но и доступностью ресурсов.

Лунная база как космодром

Если удастся наладить добычу воды и производство топлива непосредственно на Луне, значение постоянной базы может радикально измениться.

Она перестанет быть исключительно научной станцией.

В перспективе лунная инфраструктура способна стать промежуточной точкой для дальних космических миссий.

Отправлять корабль с Луны в глубокий космос потенциально выгоднее с точки зрения энергетических затрат, чем стартовать с поверхности Земли: лунная гравитация значительно слабее земной.

Однако для этого потребуется полноценная промышленная инфраструктура — добыча сырья, переработка, производство топлива, хранение ресурсов и надежная энергетика.

До такого уровня развития еще очень далеко, но именно постепенное расширение модульных баз может стать одним из путей к нему.

Что еще потребуется базе

Одними жилыми модулями лунное поселение не ограничится.

Для продолжительной работы потребуются:

• системы производства и хранения энергии;
• солнечные панели и, вероятно, другие источники электроэнергии;
• системы регенерации воздуха;
• очистка и повторное использование воды;системы удаления углекислого газа;
• связь с Землей и между отдельными объектами;склады и технические помещения;
• оборудование для ремонта;
• средства передвижения по поверхности;
• системы утилизации отходов;
• научные лаборатории;
• посадочные площадки;
• роботизированная строительная техника.

Причем большинство этих систем должно иметь резервирование. На Земле отказ одного элемента инфраструктуры можно компенсировать прибытием ремонтной бригады или доставкой запасной детали. На Луне такая помощь может находиться за сотни тысяч километров и прибыть лишь спустя значительное время.

Поэтому надежность станет не менее важна, чем масса и стоимость оборудования.

Индия выходит на новый уровень лунных амбиций

Для Индии BHEEM вписывается в более широкий процесс развития национальной космической программы.

Страна уже продемонстрировала способность осуществлять сложные автоматические лунные миссии. Теперь интерес индийских специалистов постепенно смещается от отдельных посадочных аппаратов к более долгосрочному присутствию человека и созданию инфраструктуры для будущих экспедиций.

Участие астронавта Шубханшу Шуклы в разработке концепции особенно символично: речь идет уже не только об автоматической космонавтике, но и о практических требованиях человеческого присутствия в космосе.

При этом Индия не действует в изоляции. Лунная гонка нового поколения включает США, Китай, европейские страны, Японию, Индию и ряд других государств. Разрабатываются различные варианты посадочных аппаратов, грузовых систем, лунных роверов, энергетических установок и жилых модулей.

Конкуренция постепенно перемещается от вопроса «кто первым снова высадится на Луне?» к более сложному вопросу: «кто сможет создать там устойчивую инфраструктуру?»

Почему модульность может оказаться решающей

Главное преимущество BHEEM заключается не в том, что концепция предлагает просто еще один тип космического дома.

Ее ключевая идея — база как развивающаяся система.

Первоначальный комплекс может быть относительно небольшим. Он обеспечивает работу первой экспедиции. Следующая грузовая миссия доставляет новые секции. Затем появляются лаборатории, склады, дополнительные жилые помещения и технические модули.

При необходимости можно заменить отдельные элементы.

Такой подход снижает риск, связанный с попыткой заранее спроектировать и доставить на Луну огромный комплекс.

База может расти вместе с возможностями транспортной системы.

Именно это особенно важно в период, когда стоимость доставки грузов на Луну остается одним из главных ограничений всей лунной программы.

До настоящего строительства еще далеко

При всей перспективности BHEEM важно отделять концепцию от готовой технологии.

Проект пока не имеет утвержденных сроков реализации. Не существует и гарантии, что именно предложенная конструкция станет основой будущей индийской лунной базы.

Предстоит решить множество инженерных вопросов: от поведения материалов при многократном раскрытии до обеспечения герметичности соединений, защиты от радиации и устойчивости конструкции к лунной пыли.

Нужно также определить, какие операции смогут выполнять роботы, какие — люди, сколько энергии потребует эксплуатация базы и каким образом будет обеспечиваться ее снабжение.

Наконец, остается вопрос транспорта.

Даже идеально спроектированный модуль бесполезен, если его невозможно регулярно и экономически оправданно доставлять на лунную поверхность.

Именно поэтому привязка расчетов BHEEM к возможностям Starship интересна прежде всего как попытка рассматривать архитектуру будущей базы вместе с новой генерацией сверхтяжелых носителей.

От научной станции к поселению

Концепция BHEEM показывает, как меняется сама идея освоения Луны.

В эпоху первых лунных программ основной задачей было доказать, что человек способен высадиться на другом небесном теле.

Теперь вопрос становится принципиально иным: способен ли человек остаться там на длительное время?

Для этого нужна не отдельная капсула, а инфраструктура, которую можно ремонтировать, расширять и снабжать ресурсами.

Модульная база, постепенно обрастающая новыми помещениями и техническими системами, выглядит одним из наиболее реалистичных способов решить эту задачу.

Пока BHEEM существует только на уровне инженерной концепции. Но если подобные проекты перейдут от расчетов к экспериментальным образцам, а затем к реальным лунным миссиям, человечество получит принципиально новый тип космической инфраструктуры — не временную площадку для экспедиции, а зачаток постоянно расширяющегося поселения.

И в этом случае вопрос о будущем Луны будет звучать уже не как «когда человек снова высадится на спутнике Земли», а как «когда первая лунная база начнет расти самостоятельно, модуль за модулем».

Ранее журналисты сайта «Пронедра» писали, что открытая модель ИИ нанесла на карту лёд, кратеры и вулканы Луны