En la industria espacial, la eterna disputa entre físicos y letristas se transformó en el siglo XXI en un debate sobre qué es más importante para la humanidad: ¿la astronáutica automática o tripulada?
Los defensores de la "automatización" apelan a los costos relativamente bajos de crear y lanzar dispositivos, que son de gran beneficio tanto para la ciencia fundamental como para resolver problemas aplicados en la Tierra. Y sus oponentes, soñando con el momento en que “nuestras huellas permanecerán en los polvorientos caminos de planetas distantes”, argumentan que la exploración del espacio exterior es imposible e inconveniente sin la actividad humana.
¿A dónde vamos a volar?
En Rusia, esta discusión tiene un trasfondo financiero muy serio. Para nadie es un secreto que el presupuesto de la cosmonáutica doméstica es mucho menor en comparación no solo con Estados Unidos y Europa, sino también con un miembro relativamente joven del club espacial como China. Y las direcciones en las que la industria está llamada a trabajar en nuestro país son muchas: además de participar en el programa de la Estación Espacial Internacional (ISS), se trata del sistema global de navegación por satélite GLONASS, y satélites de comunicación, teledetección de la Tierra., naves espaciales científicas y meteorológicas, sin mencionar las militares y de doble uso. Así que tenemos que compartir este "caftán trishkin" financiero para no ofender a nadie (aunque al final todos resultan ofendidos de todos modos, ya que los fondos asignados para el normal desarrollo de la industria claramente no son suficientes).
Recientemente, el jefe de la Agencia Espacial Federal (Roscosmos) Vladimir Popovkin dijo que la participación de la astronáutica tripulada en el presupuesto de su departamento es muy grande (48%) y debería reducirse al 30%. Al mismo tiempo, aclaró que Rusia cumplirá estrictamente con sus obligaciones en virtud del programa ISS (después de que cesen los vuelos del transbordador este año, solo la nave espacial rusa Soyuz proporcionará tripulaciones a la órbita). Entonces, ¿en qué vamos a ahorrar? ¿Sobre la investigación científica o sobre desarrollos prometedores? Para responder a esta pregunta, es necesario comprender la estrategia de desarrollo de la astronáutica tripulada nacional para las próximas décadas.
Según Nikolai Panichkin, primer subdirector general de TsNIIMash (quien actuó como portavoz del instituto científico y experto principal de Roscosmos), hoy es un error contar las actividades espaciales durante 10-15 años: “Las tareas de la investigación fundamental en profundidad espacio, la exploración de la Luna y Marte son tan grandiosas que es necesario planificar por lo menos 50 años. Los chinos están tratando de mirar hacia adelante durante cien años.
Entonces, ¿a dónde vamos a volar en el futuro cercano, a la órbita cercana a la Tierra, a la Luna o a Marte?
Séptima parte del mundo
El patriarca de la industria espacial, el colaborador más cercano del brillante diseñador Sergei Korolev, académico de la Academia de Ciencias de Rusia Boris Chertok está convencido de que la principal tarea de la cosmonáutica mundial debería ser la unión de la Luna a la Tierra. En la inauguración del congreso planetario de participantes de vuelos espaciales, que tuvo lugar en Moscú a principios de septiembre, dijo: "Así como tenemos Europa, Asia, América del Sur y del Norte, Australia, debe haber otra parte del mundo: la Luna."
Hoy en día, muchos países, principalmente Estados Unidos y China, están hablando de sus ambiciones para el satélite de la Tierra. Nikolai Panichkin afirma: “Cuando se decidió la cuestión, qué vino primero, la Luna o Marte, había diferentes opiniones. Nuestro instituto cree que, sin embargo, estableciendo un objetivo lejano: Marte, debemos pasar por la Luna. En él, aún no se han explorado muchas cosas. En la luna, es posible crear bases para realizar investigaciones en el espacio profundo, para desarrollar tecnologías para un vuelo a Marte. Por lo tanto, al planificar un vuelo tripulado a este planeta para 2045, debemos establecer puestos de avanzada en la Luna para 2030. Y en el período de 2030 a 2040, crear las bases para la exploración a gran escala de la Luna con bases y laboratorios de investigación.
El primer subdirector general de TsNIIMash cree que al implementar proyectos lunares, la idea de crear un almacén para alimentos y combustible en una órbita cercana a la Tierra merece atención. En la ISS, es poco probable que esto se implemente, ya que la estación debería dejar de operar alrededor de 2020. Y las expediciones lunares a gran escala comenzarán después de 2020. Y otro aspecto importante es destacado por el especialista ruso: “Cuando el instituto propone esta estrategia, la correlacionamos con planes estratégicos similares de China y América. Por supuesto, la carrera lunar debe ser pacífica. Como se sabe, las armas nucleares no se pueden probar y desplegar en el espacio. Si en un futuro cercano los cosmonautas, astronautas y taikonautas comienzan a establecerse en la Luna, deberían construir allí viviendas, laboratorios científicos, empresas para la extracción de minerales valiosos, y no bases militares.
El desarrollo de los recursos naturales de la luna es una tarea prioritaria, muchos científicos están convencidos. Entonces, según el académico de la Academia de Ciencias de Rusia Erik Galimov, los minerales lunares pueden salvar a la humanidad de la crisis energética global. El tritio entregado a la Tierra desde el cuerpo celeste más cercano a él se puede utilizar para la fusión termonuclear. Además, es muy tentador convertir la Luna en un puesto de avanzada para la exploración del espacio profundo, una base para monitorear los peligros de los asteroides, monitorear el desarrollo de situaciones críticas en nuestro planeta.
La idea más brillante (¡y controvertida!) Sigue siendo el uso de helio-3 disponible en la Luna, que no está en la Tierra. Su principal ventaja, dice Galimov, es que es un "combustible ecológico". Así, desaparece el problema de la eliminación de desechos radiactivos, que es el flagelo de la energía nuclear. Según los cálculos del científico, la necesidad anual de helio-3 de toda la humanidad en el futuro será de 100 toneladas. Para obtenerlos, es necesario abrir una capa de tres metros de suelo lunar con un área de 75 por 60 kilómetros. Además, paradójicamente, todo el ciclo, desde la producción hasta la entrega a la Tierra, costará unas diez veces más barato que el uso de hidrocarburos (teniendo en cuenta los precios del petróleo existentes).
“Los expertos occidentales proponen construir reactores de helio directamente en la Luna, lo que reducirá aún más el costo de generar energía limpia”, señala el académico. Las reservas de helio-3 en la Luna son enormes, alrededor de un millón de toneladas: suficiente para toda la humanidad durante más de mil años.
Pero para comenzar a extraer helio-3 en la Luna en 15-20 años, es necesario comenzar la exploración geológica ahora, cartografiar las áreas enriquecidas y expuestas al Sol, y crear instalaciones de ingeniería piloto, dice Galimov. No hay tareas de ingeniería complejas para la implementación de este programa, la única pregunta es la inversión. Los beneficios de ellos son obvios. Una tonelada de helio-3 en energía equivalente equivale a 20 millones de toneladas de petróleo, es decir, a los precios actuales, cuesta más de 20.000 millones de dólares. Y los costos de transporte para la entrega de una tonelada a la Tierra ascenderán a solo $ 20-40 millones. Según los cálculos de los especialistas, para satisfacer las necesidades de Rusia, la industria energética necesitará 20 toneladas de helio-3 por año, y para toda la Tierra, diez veces más. Una tonelada de helio-3 es suficiente para el funcionamiento anual de una central eléctrica de 10 GW (10 millones de kW). Para extraer una tonelada de helio-3 en la Luna, será necesario abrir y procesar un sitio de tres metros de profundidad en un área de 10 a 15 kilómetros cuadrados. Según los expertos, el costo del proyecto es de $ 25 a 35 mil millones.
La idea de usar helio-3, sin embargo, tiene oponentes. Su principal argumento es que antes de sentar las bases para la extracción de este elemento en la Luna e invertir fondos considerables en el proyecto, es necesario establecer la fusión termonuclear en la Tierra a escala industrial, lo que aún no ha sido posible.
Proyectos rusos
Sea como fuere, técnicamente, la tarea de convertir la luna en una fuente de minerales se podrá resolver en los próximos años, están convencidos los científicos rusos. Por lo tanto, varias empresas nacionales líderes anunciaron su preparación y planes específicos para el desarrollo de un satélite terrestre.
Los autómatas deberían ser los primeros en "colonizar" la Luna, según Lavochkin Scientific and Production Association, la principal ONG nacional en el campo de la exploración espacial con la ayuda de vehículos automáticos. Allí, junto con China, se está desarrollando un proyecto que está diseñado para sentar las bases para el desarrollo industrial de la luna.
Según los especialistas de la empresa, en primer lugar, es necesario investigar un cuerpo celeste utilizando medios automáticos y crear un sitio de prueba lunar, que en el futuro se convertirá en un elemento de una gran base habitada. Debería incluir un complejo móvil de rovers lunares ligeros y pesados, complejos de telecomunicaciones, astrofísicos y de aterrizaje, grandes antenas y algunos otros elementos. Además, está previsto formar una constelación de naves espaciales en una órbita casi lunar para la comunicación y la teledetección de la superficie.
Está previsto que el proyecto se ejecute en tres etapas. Primero, con la ayuda de vehículos ligeros, seleccione las regiones óptimas en la Luna para resolver los problemas científicos y aplicados más interesantes, luego despliegue la constelación orbital. En la etapa final, los vehículos lunares pesados irán al satélite de la Tierra, que determinará los puntos más interesantes para el aterrizaje y el muestreo del suelo.
El concebido, en opinión de los desarrolladores del proyecto, no requerirá inversiones muy grandes, ya que los vehículos de lanzamiento ligeros de conversión del tipo Rokot o Zenit se pueden utilizar para lanzar vehículos (excepto los rovers lunares pesados).
La principal compañía espacial rusa tripulada, SP Korolev Rocket and Space Corporation (RSC) Energia, está lista para tomar el relevo de la exploración lunar. Según sus especialistas, la ISS jugará un papel importante en la creación de la base lunar, que eventualmente debería convertirse en un puerto espacial internacional. Incluso si después de 2020 los países socios en el programa ISS deciden no extender más su operación, se planea construir una plataforma sobre la base del segmento ruso para ensamblar las estructuras de la futura base lunar en órbita.
Para llevar a las personas y la carga a la órbita, se está desarrollando un sistema de transporte prometedor, que consistirá en una nave espacial base y varias de sus modificaciones. La versión básica es un buque de transporte tripulado de nueva generación. Está diseñado para dar servicio a estaciones orbitales, para enviarles tripulaciones y carga con el posterior regreso a la Tierra, así como para ser utilizado como barco de rescate.
El nuevo sistema tripulado es fundamentalmente diferente de la nave espacial Soyuz existente, principalmente en términos de nuevas tecnologías. El barco prometedor se construirá de acuerdo con el principio de diseño de Lego (es decir, de acuerdo con el principio modular). Si es necesario volar a una órbita cercana a la Tierra, se utilizará una nave espacial para proporcionar un acceso rápido a la estación. Si las tareas se vuelven más complicadas y se requieren vuelos fuera del espacio cercano a la Tierra, el complejo puede equiparse con un compartimiento de servicios públicos con la capacidad de regresar a la Tierra.
Energia espera que las modificaciones de la nave espacial permitan realizar expediciones a la Luna, mantener y reparar satélites, realizar vuelos autónomos largos -hasta un mes- para realizar diversas investigaciones y experimentos, así como la entrega y devolución de una mayor cantidad de carga en una versión retornable de carga no tripulada. El sistema reduce la carga de trabajo de la tripulación, además, debido al sistema de aterrizaje de paracaídas-jet, la precisión del aterrizaje será de solo dos kilómetros.
Según los planes establecidos en el Programa Espacial Federal hasta 2020, el primer lanzamiento de la nueva nave espacial tripulada tendrá lugar en 2018 desde el cosmódromo de Vostochny, que se está construyendo en la región de Amur.
Si Rusia a nivel estatal, no obstante, decide desarrollar minerales en la Luna, Energia podrá proporcionar un único complejo de espacio de carga y transporte reutilizable que sirva al desarrollo industrial de un cuerpo celeste. Así, el nuevo buque (que aún no ha recibido su nombre oficial), que sustituirá al Soyuz, junto con el remolcador interorbital Parom desarrollado por RKK, proporcionará el transporte de hasta 10 toneladas de carga, lo que reducirá significativamente los costos de transporte. Como resultado, Rusia también podrá proporcionar servicios comerciales para enviar varias cargas al espacio, incluidas las voluminosas.
Parom es una nave espacial que será lanzada por un vehículo de lanzamiento a una órbita terrestre baja (unos 200 km de altitud). Luego, otro vehículo de lanzamiento entregará un contenedor con carga en un punto determinado. El remolcador se acopla con él y lo lleva a su destino, por ejemplo, a una estación orbital. Es posible poner en órbita un contenedor con casi cualquier transportista nacional o extranjero.
Sin embargo, con la financiación actualmente existente para la industria espacial, la creación de una base lunar y el desarrollo industrial de un satélite terrestre son proyectos de un futuro bastante lejano. Los planes de vuelos a la luna de turistas con la ayuda de una nave espacial Soyuz modificada parecen mucho más realistas, según Roskosmos. Junto con la empresa estadounidense Space Adventures, el departamento ruso está desarrollando una nueva ruta turística en el espacio y planea enviar terrícolas a un recorrido turístico alrededor de la luna en cinco años.
Otra empresa nacional muy conocida, el Centro Estatal de Investigación y Producción Espacial de Khrunichev (GKNPT), también está dispuesta a contribuir al desarrollo de un cuerpo celeste. Según los especialistas de GKNPTs, el programa lunar debería ir precedido de la primera etapa cercana a la Tierra, que se implementará utilizando la experiencia de la ISS. Sobre la base de la estación, después de 2020, se planea crear un conjunto orbital tripulado y un complejo operativo para futuras expediciones a otros planetas, así como, posiblemente, complejos turísticos.
El programa lunar, según los científicos, no debería repetir lo que ya se ha hecho en el último siglo. Está previsto crear una estación permanente en la órbita de un satélite terrestre y luego una base en su superficie. El despliegue de una estación lunar, que consta de dos módulos, proporcionará no solo una expedición a ella, sino también el regreso de la carga a la Tierra. También requerirá una nave espacial tripulada con una tripulación de al menos cuatro personas, capaz de estar en vuelo autónomo por hasta 14 días, así como un módulo de estación orbital lunar y un vehículo de aterrizaje y despegue. El siguiente paso debe ser una base permanente en la superficie lunar con toda la infraestructura que asegure la estadía de cuatro personas en la primera etapa, para luego aumentar el número de módulos base y equiparlo con una planta de energía, un módulo de puerta de enlace y otros. instalaciones necesarias.
Programas del club espacial
Rusia
En el marco del concepto para el desarrollo de la exploración espacial tripulada rusa hasta 2040, se prevé un programa para la exploración de la Luna (2025-2030) y vuelos a Marte (2035-2040). La tarea actual de desarrollar un satélite de la Tierra es la creación de una base lunar, y un programa a gran escala debería llevarse a cabo en el marco de la cooperación internacional, Roscosmos está convencido.
Como parte de la primera etapa del programa de exploración lunar en 2013-2014, se planea lanzar los satélites lunares Luna-Glob y Luna-Resource, dijo el jefe de Lavochkin NPO Viktor Khartov. Las tareas de la misión Luna-Glob son volar alrededor de la luna, preparar y seleccionar sitios para el rover lunar, para otros complejos de ingeniería y científicos, que se convertirán en la base de la futura base, así como estudiar el núcleo de la luna con ayuda especial. dispositivos de perforación: penetradores (en este asunto, la cooperación es posible con Japón, ya que los especialistas japoneses han estado desarrollando con éxito penetradores durante mucho tiempo).
La segunda etapa prevé la entrega de un laboratorio científico: un vehículo lunar a la luna para una amplia gama de experimentos científicos y tecnológicos. En esta etapa, se invita a la India, China y los países europeos a cooperar. Está previsto que los indios, en el marco de la misión Chandrayan-2, proporcionen un cohete y un módulo de vuelo, así como el lanzamiento desde su cosmódromo. Rusia preparará un módulo de aterrizaje, un vehículo lunar de 400 kilogramos y equipo científico.
Según Viktor Khartov, en el futuro (después de 2015) se planea el proyecto ruso Luna-Resource / 2, que prevé la creación de una plataforma de aterrizaje unificada, un rover lunar con un largo alcance, un cohete de despegue desde la Luna., medios para cargar y almacenar muestras de suelo lunar entregadas a la Tierra, así como la implementación de aterrizaje de alta precisión en el faro ubicado en la Luna. Al mismo tiempo, está previsto llevar a cabo la entrega de muestras de suelo lunar recolectadas con el rover lunar en áreas preseleccionadas de interés científico.
El proyecto Luna-Resource / 2 será la tercera etapa del programa lunar ruso. Como parte de ella, se planea realizar dos expediciones: la primera entregará un rover lunar de investigación pesada a la superficie lunar para realizar investigaciones de contacto y tomar muestras de suelo lunar, y la segunda, un cohete de despegue para devolver muestras de suelo. a la tierra.
La creación de una base automática permitirá resolver una serie de problemas en interés de un programa lunar tripulado, que prevé que después de 2026 las personas volarán a la luna. De 2027 a 2032, está previsto crear un centro de investigación especial "Lunar Proving Ground" en la Luna, ya diseñado para el trabajo de los cosmonautas.
Estados Unidos
En enero de 2004, el presidente de Estados Unidos, George W. Bush, anunció el objetivo de la NASA de "regresar" a la Luna para 2020. Los estadounidenses planearon deshacerse de los transbordadores obsoletos para liberar fondos para 2010. Para 2015, se suponía que la NASA desplegaría un nuevo programa Constellation similar al programa Apollo modernizado y ampliado. Los componentes principales del proyecto son el vehículo de lanzamiento Ares-1, que es un desarrollo del propulsor de propulsor sólido del transbordador, la nave espacial tripulada Orion con una tripulación de hasta cinco a seis personas, el módulo Altair, diseñado para aterrizar en el superficie lunar y despegando de ella, escenario para el escape de la Tierra (EOF), así como el portaaviones pesado "Ares-5", diseñado para lanzar el EOF a la órbita cercana a la Tierra junto con el "Altair". El objetivo del programa Constellation era volar a la Luna (no antes de 2012) y luego aterrizar en su superficie (no antes de 2020).
Sin embargo, la nueva administración estadounidense, encabezada por Barack Obama, anunció este año el fin del programa Constellation, por considerarlo demasiado costoso. Habiendo reducido el programa lunar, la administración Obama decidió en paralelo extender la financiación para el funcionamiento del segmento estadounidense de la EEI hasta 2020. Al mismo tiempo, las autoridades estadounidenses decidieron alentar los esfuerzos de las empresas privadas para construir y operar naves espaciales tripuladas.
porcelana
El Programa de Estudios de la Luna China se divide convencionalmente en tres partes. Durante el primero en 2007, la nave espacial Chang'e-1 se lanzó con éxito. Trabajó en la órbita lunar durante 16 meses. El resultado fue un mapa 3D de alta resolución de su superficie. En 2010, se envió un segundo aparato de investigación a la luna para fotografiar áreas, en una de las cuales el Chang'e-3 tendrá que aterrizar.
La segunda etapa del programa de investigación de un satélite natural de la Tierra implica la entrega de un vehículo autopropulsado a su superficie. Como parte de la tercera fase (2017), otra instalación irá a la Luna, cuya tarea principal será la entrega de muestras de rocas lunares a la Tierra. China tiene la intención de enviar a sus astronautas al satélite terrestre después de 2020. En el futuro, está previsto crear una estación habitable allí.
India
India también tiene un programa lunar nacional. En noviembre de 2008, este país lanzó la luna artificial "Chandrayan-1". Desde él se envió una sonda automática a la superficie del satélite natural de la Tierra, que estudió la composición de la atmósfera y tomó muestras de suelo.
En cooperación con Roscosmos, India está desarrollando el proyecto Chandrayan-2, que prevé enviar una nave espacial a la Luna utilizando el vehículo de lanzamiento indio GSLV, que consta de dos módulos lunares: un módulo orbital y otro de aterrizaje.
El lanzamiento de la primera nave espacial tripulada está programado para 2016. A bordo, según el jefe de la Organización de Investigación Espacial de la India (ISRO) Kumaraswamy Radhakrishnan, dos astronautas irán al espacio, que pasarán siete días en órbita terrestre baja. Así, India se convertirá en el cuarto estado (después de Rusia, Estados Unidos y China) en realizar vuelos espaciales tripulados.
Japón
Japón está desarrollando su programa lunar. Entonces, en 1990, se envió la primera sonda a la luna, y en 2007 se lanzó allí el satélite artificial Kaguya con 15 instrumentos científicos y dos satélites: Okinawa y Ouna a bordo (funcionó en la órbita de la luna durante más de un año).. En 2012-2013, se planeó lanzar el próximo aparato automático, para 2020, un vuelo tripulado a la Luna, y para 2025-2030, la creación de una base lunar tripulada. Sin embargo, el año pasado, Japón decidió abandonar el programa lunar tripulado debido a déficits presupuestarios.
