Kosmosetööstuses muutus igavene vaidlus füüsikute ja sõnade kirjutajate vahel 21. sajandil aruteluks selle üle, mis on inimkonna jaoks olulisem - automaatne või mehitatud astronautika?
"Automatiseerimise" pooldajad pöörduvad seadmete loomise ja käivitamise suhteliselt madalate kulude poole, millest on palju kasu nii fundamentaalteadusele kui ka Maa peal rakendatud probleemide lahendamisele. Ja nende vastased, kes unistavad ajast, mil „meie jäljed jäävad kaugete planeetide tolmustele radadele”, väidavad, et kosmoseuuringud on ilma inimtegevuseta võimatud ja ebaotstarbekad.
Kuhu me lendame?
Venemaal on sellel arutelul väga tõsine rahaline taust. Kellelegi pole saladus, et kodumaise kosmonautika eelarvet võrreldakse palju vähem mitte ainult USA ja Euroopa, vaid ka sellise suhteliselt noore kosmoseklubi liikmega nagu Hiina. Ja suundi, milles tööstust meie riigis töötama kutsutakse, on palju: lisaks rahvusvahelise kosmosejaama (ISS) programmis osalemisele on see globaalne navigatsioonisatelliitide süsteem GLONASS ja sidesatelliidid, Maa kaugseire, meteoroloogilised, teaduslikud kosmoselaevad, rääkimata sõjalisest ja kahesugusest kasutusest. Seega peame jagama seda rahalist "trishkin caftani", et mitte kedagi solvata (kuigi lõpuks osutuvad kõik solvunuks niikuinii, kuna tööstuse normaalseks arenguks eraldatud vahenditest selgelt ei piisa).
Hiljuti ütles föderaalse kosmoseagentuuri (Roscosmos) juht Vladimir Popovkin, et mehitatud astronautika osa tema osakonna eelarves on väga suur (48%) ja seda tuleks vähendada 30%-ni. Samas selgitas ta, et Venemaa täidab rangelt oma kohustusi ISS -programmi raames (pärast süstiklendude lõppemist sel aastal annab meeskonnad orbiidile ainult Vene kosmoselaev Sojuz). Mille pealt me siis kokku hoiame? Teaduslikest uuringutest või paljutõotavatest arengutest? Sellele küsimusele vastamiseks on vaja mõista kodumaise mehitatud astronautika arengustrateegiat järgmisteks aastakümneteks.
TsNIIMashi peadirektori esimese asetäitja Nikolai Pantitškini (kes tegutses Roscosmose teadus- ja ekspertinstituudi peaesineja) sõnul on täna vale lugeda kosmosetegevust 10-15 aastaks: „Alusuuringute ülesanded sügaval kosmos, on Kuu ja Marsi uurimine nii suurejooneline, et on vaja planeerida vähemalt 50 aastat. Hiinlased üritavad sada aastat ettepoole vaadata."
Kuhu me siis lähitulevikus lendame - kas maa -lähedasele orbiidile, Kuule või Marsile?
Maailma seitsmes osa
Kosmosetööstuse patriarh, hiilgava disaineri Sergei Korolevi lähim kaaslane, Venemaa Teaduste Akadeemia akadeemik Boris Tšertok on veendunud, et maailma kosmonautika põhiülesanne peaks olema Kuu liitumine Maaga. Septembri alguses Moskvas toimunud kosmoselendudel osalejate planetaarse kongressi avamisel ütles ta: "Nii nagu meil on Euroopa, Aasia, Lõuna- ja Põhja -Ameerika, Austraalia, peab olema ka teine osa maailmast - Kuu."
Täna räägivad paljud riigid, peamiselt USA ja Hiina, oma ambitsioonidest Maa satelliidi suhtes. Nikolai Pantitškin kinnitab: „Kui otsustati küsimust, mis oli esimene - Kuu või Marss, siis oli erinevaid arvamusi. Meie instituut usub, et sellegipoolest peame kauge eesmärgi - Marsi - seadmisel läbima Kuu. Selle kohta on palju asju veel uurimata. Kuul on võimalik luua alused sügavas kosmoses uurimistöö tegemiseks, arendada tehnoloogiaid Marsile lendamiseks. Seega, planeerides mehitatud lendu sellele planeedile aastaks 2045, peame rajama Kuule eelpostid aastaks 2030. Ja ajavahemikul 2030–2040 looge baaside ja uurimislaboritega alus Kuu ulatuslikuks uurimiseks."
TsNIIMashi peadirektori esimene asetäitja usub, et kuuprojektide elluviimisel väärib tähelepanu idee luua toidu- ja kütuseladu maa-lähedasele orbiidile. ISSis seda tõenäoliselt ei rakendata, kuna jaam peaks tegevuse lõpetama umbes 2020. aastal. Ja ulatuslikud Kuu-ekspeditsioonid algavad pärast 2020. Vene spetsialist toob esile veel ühe olulise aspekti: „Kui instituut selle strateegia välja pakub, korreleerime selle Hiina ja Ameerika sarnaste strateegiliste plaanidega. Muidugi peab kuuvõistlus olema rahulik. Nagu teada, ei saa tuumarelvi katsetada ja kosmosesse paigutada. Kui lähitulevikus hakkavad kosmonaudid, astronaudid ja taikonautid Kuule elama asuma, peaksid nad sinna ehitama eluaseme, teaduslaborid, väärtuslike mineraalide kaevandamise ettevõtted, mitte sõjaväebaasid."
Kuu loodusvarade arendamine on esmatähtis ülesanne, on paljud teadlased veendunud. Niisiis, Venemaa Teaduste Akadeemia akadeemiku Erik Galimovi sõnul võivad Kuu mineraalid päästa inimkonna ülemaailmsest energiakriisist. Tritiumi, mis tarnitakse Maale lähimast taevakehast, saab kasutada termotuumasünteesiks. Lisaks on väga ahvatlev muuta Kuu sügava kosmoseuuringute eelpostiks, baasiks asteroidiohtude jälgimiseks, kriitiliste olukordade arengu jälgimiseks meie planeedil.
Kõige säravam (ja vastuoluline!) Idee on endiselt Kuul saadaoleva heelium-3 kasutamine, mida Maal pole. Selle peamine eelis, ütleb Galimov, on see, et see on "keskkonnasõbralik kütus". Seega kaob radioaktiivsete jäätmete kõrvaldamise probleem, mis on tuumaenergia nuhtlus. Teadlase arvutuste kohaselt on kogu inimkonna aastane vajadus heelium-3 järele tulevikus 100 tonni. Nende saamiseks on vaja avada kolmemeetrine kuumulla kiht pindalaga 75 x 60 kilomeetrit. Pealegi maksab paradoksaalsel kombel kogu tsükkel - tootmisest Maale tarnimiseni - umbes kümme korda odavamalt kui süsivesinike kasutamine (arvestades olemasolevaid naftahindu).
"Lääne eksperdid teevad ettepaneku ehitada heeliumireaktorid otse Kuule, mis vähendab veelgi puhta energia tootmise kulusid," märgib akadeemik. Heelium -3 varud Kuul on tohutud - umbes miljon tonni: sellest piisab kogu inimkonnale rohkem kui tuhandeks aastaks.
Kuid selleks, et alustada Heelium-3 kaevandamist Kuul 15–20 aasta pärast, on vaja alustada geoloogilist uurimistööd kohe, kaardistades Päikesega rikastatud ja avatud alad ning luua pilootinsener-rajatised, ütleb Galimov. Selle programmi rakendamiseks ei ole keerulisi inseneriülesandeid, ainus küsimus on investeeringud. Nende eelised on ilmsed. Üks tonn heelium-3 energiaekvivalendis võrdub 20 miljoni tonni õliga, see tähendab jooksevhindades rohkem kui 20 miljardit dollarit. Ja transpordikulud ühe tonni Maale toimetamiseks on vaid 20–40 miljonit dollarit. Spetsialistide arvutuste kohaselt vajab elektritööstus Venemaa vajaduste rahuldamiseks 20 tonni heelium -3 aastas ja kogu Maa jaoks kümme korda rohkem. Üks tonn heelium-3 on piisav 10 GW (10 miljoni kW) elektrijaama iga-aastaseks tööks. Ühe tonni heelium-3 ekstraheerimiseks Kuult on vaja avada ja töödelda kolme meetri sügavune ala 10-15 ruutkilomeetri suurusel alal. Ekspertide sõnul on projekti maksumus 25-35 miljardit dollarit.
Heelium-3 kasutamise ideel on aga vastaseid. Nende peamine argument on see, et enne selle elemendi Kuul kaevandamiseks aluste loomist ja projektile märkimisväärsete vahendite investeerimist on vaja rajada Maal termotuumasüntees tööstuslikus mastaabis, mis pole veel võimalik olnud.
Vene projektid
Olgu kuidas on, aga tehniliselt saab Kuu mineraalide allikaks muutmise ülesande lahendada lähiaastatel, on Venemaa teadlased veendunud. Nii teatasid mitmed juhtivad kodumaised ettevõtted oma valmisolekust ja konkreetsetest plaanidest Maa satelliidi arendamiseks.
Automaat peaks olema esimene, kes Kuu "koloniseerib", leiab Lavochkini teadus- ja tootmisliit, mis on juhtiv riiklik vabaühendus kosmoseuuringute valdkonnas automaatsõidukite abil. Seal töötatakse koos Hiinaga välja projekti, mille eesmärk on panna alus Kuu tööstuslikule arengule.
Ettevõtte spetsialistide sõnul on kõigepealt vaja automaatsete vahenditega taevakeha uurida ja luua kuukatsetamispaik, millest saab tulevikus suure asustatud baasi element. See peaks sisaldama kergete ja raskete Kuu -roverite mobiilset kompleksi, telekommunikatsiooni, astrofüüsikalisi ja maandumiskomplekse, suuri antenne ja mõningaid muid elemente. Lisaks on planeeritud moodustada kosmoselaevade tähtkuju Kuu lähedasel orbiidil sidepidamiseks ja pinna kaugseireks.
Projekt on kavas ellu viia kolmes etapis. Esiteks valige kergete sõidukite abil Kuu optimaalsed piirkonnad kõige huvitavamate teaduslike ja rakendatud probleemide lahendamiseks, seejärel kasutage orbitaalkuju. Viimases etapis lähevad rasked Kuu rändurid Maa satelliidile, mis määrab kõige huvitavamad punktid maandumiseks ja pinnase proovide võtmiseks.
Projekti arendajate arvates ei vaja kavandatud projekt väga suuri investeeringuid, kuna Rokot või Zenit tüüpi kergeid ümberehitustööstuse kanderakette saab kasutada kanderakettide kandmiseks (välja arvatud rasked kuukulgurid).
Vene mehitatud kosmoseettevõtte juht SP Korolev Rakett- ja Kosmosekorporatsioon (RSC) Energia on valmis Kuu -uuringute teatepulga kätte võtma. Spetsialistide sõnul mängib ISS olulist rolli Kuubaasi loomisel, mis peaks lõpuks muutuma rahvusvaheliseks kosmosesadamaks. Isegi kui pärast 2020. aastat otsustavad ISSi programmi partnerriigid oma tegevust enam mitte pikendada, on kavas ehitada platvorm Venemaa segmendi baasil tulevase Kuubaasi struktuuride kokkupanekuks orbiidile.
Inimeste ja kauba orbiidile toimetamiseks töötatakse välja paljulubav transpordisüsteem, mis koosneb baaskosmoselaevast ja mitmest selle modifikatsioonist. Põhiversioon on uue põlvkonna mehitatud transpordilaev. See on ette nähtud orbitaaljaamade teenindamiseks - meeskondade ja lasti saatmiseks neile koos järgneva Maale naasmisega, samuti kasutamiseks päästelaevana.
Uus mehitatud süsteem erineb põhimõtteliselt olemasolevatest kosmoselaevadest Sojuz, seda eelkõige uute tehnoloogiate poolest. Paljulubav laev ehitatakse Lego disainipõhimõtte järgi (see tähendab moodulipõhimõtte järgi). Kui on vaja lennata maa-lähedasele orbiidile, kasutatakse jaama kiireks juurdepääsuks kosmoseaparaati. Kui ülesanded muutuvad keerulisemaks ja on vaja lende väljaspool maavälist ruumi, saab kompleksi täiendavalt paigaldada kasuliku sektsiooniga, millel on võimalus Maale naasta.
Energia loodab, et kosmoselaeva modifikatsioonid võimaldavad teha ekspeditsioone Kuule, hooldada ja remontida satelliite, teostada kuni kuu aega kestvaid autonoomseid lende, et viia läbi erinevaid uuringuid ja katseid, samuti tarnida ja tagastada suurenenud kaubakogus mehitamata lasti tagastatavas versioonis. Süsteem vähendab meeskonna töökoormust, pealegi on langevarjuga maandumissüsteemi tõttu maandumistäpsus vaid kaks kilomeetrit.
Föderaalses kosmoseprogrammis kuni 2020. aastani kavandatud plaanide kohaselt toimub uue mehitatud kosmoselaeva esimene stardipakkumine 2018. aastal Amuuri piirkonda ehitatavast Vostochnõi kosmodroomist.
Kui Venemaa riiklikul tasandil otsustab sellegipoolest Kuul mineraale arendada, saab Energia pakkuda üheainsa korduvkasutatava transpordi- ja kaubaruumikompleksi, mis teenib taevakeha tööstuslikku arengut. Seega võimaldab uus laev (mis pole veel ametlikku nime saanud), mis asendab Sojuzi, koos RKK poolt välja töötatud suguelunditevahelise puksiiriga Parom vedama kuni 10 tonni kaupa, mis vähendab oluliselt transpordikulusid. Selle tulemusel saab Venemaa osutada ka kommertsteenuseid mitmesuguste, sealhulgas mahukate kaupade saatmiseks kosmosesse.
Parom on kosmoseaparaat, mis lastakse kanderaketiga madalale orbiidile (umbes 200 km kõrgusele). Seejärel toimetab teine kanderakett konteineri koos lastiga antud punkti. Puksiir dokib sellega ja liigutab selle sihtkohta, näiteks orbitaaljaama. Konteinerit on võimalik orbiidile saata peaaegu iga kodumaise või välismaise lennuettevõtjaga.
Praegu olemasoleva kosmosetööstuse rahastamise juures on aga Kuubaasi loomine ja Maa satelliidi tööstuslik arendamine üsna kauge tuleviku projektid. Plaanid lendudeks turistide Kuule modifitseeritud kosmoselaeva Sojuz abiga tunduvad Roskosmose sõnul palju realistlikumad. Vene osakond töötab koos Ameerika ettevõttega Space Adventures välja uut turismimarsruuti kosmoses ja plaanib viie aasta pärast saata maalased vaatamisväärsuste ringreisile ümber Kuu.
Teine tuntud kodumaine ettevõte, Khrunichevi riiklik kosmoseuuringute ja -tootmise keskus (GKNPT), on samuti valmis panustama taevakeha arengusse. GKNPT-de spetsialistide sõnul peaks kuuprogrammile eelnema esimene, Maa-lähedane etapp, mis viiakse ellu ISS-i kogemusi kasutades. Jaama baasil on pärast 2020. aastat kavas luua orbitaalne mehitatud koosseis ja operatsioonikompleks tulevasteks ekspeditsioonideks teistele planeetidele, aga ka võimalusel turismikompleksid.
Kuuprogramm ei peaks teadlaste arvates kordama seda, mida on juba eelmisel sajandil tehtud. Plaanis on Maa satelliidi orbiidile luua alaline jaam ja seejärel selle pinnale baas. Kahest moodulist koosneva Kuujaama kasutuselevõtt ei võimalda sinna mitte ainult ekspeditsiooni, vaid ka lasti tagasi Maale. Samuti on vaja mehitatud kosmoseaparaati, mille meeskond koosneb vähemalt neljast inimesest ja on võimeline iseseisvalt lendama kuni 14 päeva, samuti Kuu orbitaaljaama moodulit ning maandumis- ja stardisõidukit. Järgmine samm peaks olema Kuu pinnal püsiv baas koos kogu infrastruktuuriga, mis tagab esimesel etapil nelja inimese viibimise, ning seejärel suurendada baasmoodulite arvu ja varustada see elektrijaama, lüüsimooduli ja muu vajalikud rajatised.
Kosmoseklubi programmid
Venemaa
Vene mehitatud kosmoseuuringute arendamise kontseptsiooni raames kuni aastani 2040 on kavandatud Kuu uurimise programm (2025–2030) ja lennud Marsile (2035–2040). Praegune Maa satelliidi väljatöötamise ülesanne on kuubaasi loomine ja nii laiaulatuslikku programmi tuleks ellu viia rahvusvahelise koostöö raames, on Roscosmos veendunud.
Kuu-uurimisprogrammi esimese etapi raames aastatel 2013–2014 on kavas käivitada kuusatelliidid Luna-Glob ja Luna-Resource, ütles Lavochkin MTÜ juht Viktor Khartov. Missiooni Luna-Glob ülesanded on lennata ümber Kuu, valmistada ette ja valida kohad kuukulguri jaoks, muudeks inseneri- ja teaduskompleksideks, millest saab tulevase baasi alus, samuti uurida Kuu tuuma spetsiaalse puurimisseadmed - läbitungijad (selles küsimuses on koostöö Jaapaniga võimalik, kuna Jaapani spetsialistid on juba pikka aega edukalt läbiviijaid arendanud).
Teine etapp näeb ette teadusliku labori tarnimise - Kuu roveri Kuule laia valikut teaduslikke ja tehnoloogilisi katseid. Selles etapis kutsutakse India, Hiina ja Euroopa riike koostööd tegema. Kavas on, et indiaanlased tagavad Chandrayan-2 missiooni raames raketi ja lennumooduli ning stardivad oma kosmodroomilt. Venemaa valmistab ette maandumismooduli, 400 kilogrammi kaaluva kuukulguri ja teadusliku varustuse.
Viktor Khartovi sõnul on tulevikus (pärast 2015. aastat) kavas Venemaa projekt Luna-Resource / 2, mis näeb ette ühtse maandumisplatvormi loomise, pika lennukaugusega kuuvalgeja, Kuult startiva raketi loomise., vahendid Maale tarnitud kuumulla proovide laadimiseks ja säilitamiseks, samuti Kuul asuval tuletornil ülitäpse maandumise teostamiseks. Samal ajal on kavas toimetada kuukulguri abil kogutud kuumulla proovide kohaletoimetamine teaduslikult huvipakkuvates valdkondades.
Projekt Luna-Resource / 2 on Venemaa kuuprogrammi kolmas etapp. Selle raames on kavas läbi viia kaks ekspeditsiooni: esimene viib Kuu pinnale raske uurimiskuuluri, et viia läbi kontaktuuringud ja võtta proovid Kuu pinnasest, ning teine - stardiraketi mullaproovide tagastamiseks. Maale.
Automaatbaasi loomine võimaldab lahendada mitmeid probleeme mehitatud kuuprogrammi huvides, mis näeb ette, et pärast 2026. aastat lendavad inimesed Kuule. Aastatel 2027–2032 on plaanis luua Kuule spetsiaalne uurimiskeskus "Lunar Proving Ground", mis on mõeldud juba kosmonautide tööks.
USA
2004. aasta jaanuaris teatas USA president George W. Bush NASA eesmärgist "naasta" Kuule 2020. aastaks. Ameeriklased kavatsevad 2010. aastaks rahaliste vahendite vabastamiseks vananenud süstikud käsutada. 2015. aastaks pidi NASA kasutusele võtma uue Constellation programmi, mis sarnaneb moderniseeritud ja laiendatud Apollo programmiga. Projekti põhikomponendid on kanderakett Ares-1, mis on välja töötatud süstiku tahke raketikütuse võimendi, Orioni mehitatud kosmoseaparaat kuni viie kuni kuue inimese meeskonnaga, Altairi moodul, mis on mõeldud maandumiseks Kuupind ja sealt õhku tõusmine, etapp Maalt põgenemiseks (EOF), aga ka raskekandja "Ares-5", mis on mõeldud EOF-i maavälisele orbiidile laskmiseks koos "Altairiga". Programmi Constellation eesmärk oli lennata Kuule (mitte varem kui 2012) ja seejärel selle pinnale maanduda (mitte varem kui 2020).
USA uus administratsioon eesotsas Barack Obamaga teatas aga sel aastal Constellation programmi lõppemisest, pidades seda liiga kulukaks. Pärast Kuuprogrammi kärpimist otsustas Obama administratsioon paralleelselt pikendada ISSi USA segmendi tegevuse rahastamist 2020. aastani. Samal ajal otsustasid USA võimud ergutada eraettevõtete jõupingutusi mehitatud kosmoseaparaatide ehitamiseks ja käitamiseks.
Hiina
Hiina kuu uuringuprogramm on tavapäraselt jagatud kolmeks osaks. Esimesel aastal 2007 käivitati edukalt kosmoselaev Chang'e-1. Ta töötas Kuu orbiidil 16 kuud. Tulemuseks oli selle pinna kõrge eraldusvõimega 3D-kaart. 2010. aastal saadeti Kuule teine uurimisaparaat, et pildistada alasid, millest ühte peab maanduma Chang'e-3.
Maa loodusliku satelliidi uurimisprogrammi teine etapp hõlmab iseliikuva sõiduki tarnimist selle pinnale. Kolmanda faasi (2017) raames läheb Kuule veel üks installatsioon, mille põhiülesandeks on Kuu kivimiproovide Maale toimetamine. Hiina kavatseb saata oma astronaudid Maa satelliidile pärast 2020. Tulevikus on plaanis sinna luua elamiskõlblik jaam.
India
Indias on ka riiklik kuuprogramm. 2008. aasta novembris käivitas see riik kunstliku kuu "Chandrayan-1". Sellest saadeti Maa loodusliku satelliidi pinnale automaatne sond, mis uuris atmosfääri koostist ja võttis mullaproove.
Koostöös Roscosmosega arendab India projekti Chandrayan -2, mis näeb ette Kuule kosmoselaeva saatmist India kanderakett GSLV kasutades, mis koosneb kahest kuumoodulist - orbitaal- ja maandumismoodulist.
Esimese mehitatud kosmoselaeva stardiplaan on kavandatud 2016. India kosmoseuuringute organisatsiooni (ISRO) juhi Kumaraswamy Radhakrishnani sõnul lähevad pardal kosmosesse kaks astronauti, kes veedavad seitse päeva madalal maa orbiidil. Seega saab Indiast neljas osariik (Venemaa, USA ja Hiina järel), kes teostab mehitatud kosmoselende.
Jaapan
Jaapan arendab oma kuuprogrammi. Nii saadeti 1990. aastal esimene sond Kuule ja 2007. aastal saadeti sinna kunstlik satelliit Kaguya 15 teadusinstrumendi ja kahe satelliidiga - pardal Okinawa ja Ouna (see töötas kuu orbiidil rohkem kui aasta).. Aastatel 2012-2013 oli kavas käivitada järgmine automaatne aparaat, aastaks 2020 - mehitatud lend Kuule ja aastaks 2025-2030 - mehitatud Kuubaasi loomine. Jaapan otsustas aga eelmisel aastal eelarvedefitsiidi tõttu mehitatud kuuprogrammist loobuda.
