bigdrum (bigdrum) wrote,
bigdrum
bigdrum

Category:

Немного о многоразовой космонавтике - 17

Предыдущие части: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16.



Пошуткували, и будя... В смысле, отвлеклись, отдохнули - пора продолжить серьезные терки.

За Луну.

Итак, сперва мы рассмотрим предлагаемую "промышленную" стратегию освоения Луны. А потом (скорее всего дальше, в следующем посте или через пост) - сон разума, сумерки сознания, порожденные суровыми мужиками из НАСА в промежутке между протиркой оптических осей и капиталистическим субботником под названием тим-билдинг и бюджет-планнинг...



Итак, у нас есть терминал обслуживания буксиров на низкой орбите, буксиры, мы чистим космос от мусора, и готовимся сделать серьезный шаг вперед. Очевидно, первый шаг - Луна. И очевидно, что нам уже недостаточно сделать "маленький шаг" - нам нужно шагнуть широко, шагнуть свободно и укрепиться навсегда. Что надо сделать?

Первым делом нам нужно покрыть Луну надежной навигацией, связью и мониторингом поверхности.

Это на видимой стороне Луны мы можем обойтись прямой связью Земля-Луна. Связь эта длиной в 360000 км минимум, на пути радиационные пояса и ионосфера, потому антенны нужны большие, электроника уникальная, а пропускная способность будет низкая. А с обратной стороной Луны связи не будет вовсе.

Ломаем все нахрен и делаем по уму.

Делаем спутники. Система связи, построенная по принципу сотовой или там, WDS, как в транспорте - едешь, и интернет не кончается. Абонент передается от точки к точке. Одновременно этот спутник является передатчиком навигационного сигнала. Одновременно на нем стоит оптика, или другие средства наблюдения. Сеть таких комбинированных спутников покрывает, причем постоянным образом, всю поверхность Луны (на начальном этапе приэкваториальную, и средние широты, и уже потом, в силу особенностей - полярные области) навигационным сигналом и связью. Связь цифровая, пакетная, у нас по ней идет и голос, и телеметрия. Поскольку спутники находятся на высоте в десятки, много - сотня километров над поверхностью Луны, и у нас нет искажающего воздействия атмосферы, мы можем использовать на спутнике антенны с широкой диаграммой направленности либо фазовые решетки - дистанция небольшая, мощность сигнала может быть невысокой. На самой поверхности Луны мы устанавливаем реперные навигационные станции для точной навигационной привязки к поверхности (их надо не больше 10-12 штук). Помимо этих, чисто лунных спутников, мы выводим на более высокую орбиту три-четыре ретранслятора Земля-Луна.

Связь от лунного или окололунного объекта к лунному или окололунному идет через сеть спутников навигации и связи, при необходимости связи с Землей сигнал идет через большие ретрансляторы, связанные с сетью спутников связи и навигации, обеспечивающие надежный канал высокой пропускной способности. А не как во время лунной эпопеи 60-х годов.

Поскольку плоскость орбиты каждого спутника в пространстве не меняется, за один месяц такой спутник покроет пролетами всю поверхность Луны. На одном спутнике у нас стоит обычная камера, на другом инфракрасная, на третьем - лазерный дальномер для точного сканирования поверхности и так далее. Наши спутники, непрерывно синхронизируясь, обладают точной информацией о своем положении в пространстве, благодаря чему мы попутным образом получаем точную карту Луны в различных спектральных диапазонах, с трехмерной моделью, с магнитометрией и гравиметрией, короче - путем установки небольшого дополнительного уникального модуля на каждый серийный (они нам нужны будут в количестве) спутник навигации и связи Луны, мы получаем полную картографию, геологоразведку, причем (системы навигации и связи работают долго) мы не просто это получаем - мы проводим компаративные исследования, отслеживая динамику интересующих мест Луны в процессе происходящих изменений.

Я прямо чувствую, как селенологи дружно опростались от неожиданно открывающихся возможностей.

Поскольку речь идет о промышленном освоении Луны, у нас постоянная устойчивая связь. Лунные исследовательские и экспериментально-промышленные роботизированные комплексы теперь имеют простые унифицированные блоки связи и телеметрии, а весь пункт управления работами на Земле получает свой канал связи через Интернет и сеть спутников-ретрансляторов. Спутники навигации-связи-мониторинга Луны (СНСМЛ), ретрансляторы Земля-Луна (СРЗЛ), спутники связи, конвертирующие поток данных с Луны в общую сеть и через системы спутникового Интернета доставляющие конечным пользователям - операторам, ученым, руководителям миссий.

Еще раз говорю, речь идет не о великих научных достижениях - мы строим индустрию, и значит - максимально индустриализируем наши технические решения.

Наличие на Луне серьезной надежной системы навигации и связи открывает совершенно новые перспективы ее освоения. Мы автоматически получаем дополнительные реперы для траекторных измерений при полетах Земля-Луна (а это важно), автоматизируем работу роботов-буксировщиков возле Луны (а мы в прошлой части уже видели, как они нам необходимы), мы упрощаем и удешевляем проведение работ на лунной поверхности - причем на всей, включая обратную сторону Луны. И к тому же мы ведем комбинированное комплексное (у нас много спутников и много разных датчиков) исследование поверхности Луны. Мы еще не ступили на лунную поверхность - а уже можно организовывать там пикник - любимые Интернет-радиостанции и трансляции футбольных матчей обеспечены...

Я так и представляю запрос в Гугл - "але, я на Луне, а как вернуться на Землю?"...

Давайте рассмотрим принципиальный момент. Вот на Земле у нас есть отдельные спутники связи, отдельные навигации, отдельные мониторинга земной поверхности. Почему я говорю о комбинированных модульных системах?

1. Луна небольшая, атмосферы нет, орбиты могут быть низкие. Соответственно, параметры отдельных функциональных блоков могут быть ниже, блоки легче, и у нас есть возможность строить модульные многофункциональные системы.

2. Гравитационное влияние Земли и лунных масконов на лунный спутник выше, чем Луны - на земной. Соответственно, у нас будет дрейф орбитальных параметров. Отслеживать орбитальный дрейф в небольшой группировке, не допуская образования мертвых зон и закритических изменений параметров орбит проще, чем в большой группировке, а информационная насыщенность каналов связи служебной информацией - меньше.

3. Орбиты спутников Луны более тесные, и на Луне отсутствуют мощные средства (их там вообще нет!) отслеживания окололунного пространства. Потому чем меньше железа там будет крутиться - тем проще будет жить.

Отдельно следует сказать вот о чем. Луна не просто интересное космическое тело, Луна - полигон. Потому на орбите Луны будут испытаны средства управления орбитальной группировкой на базе искусственного интеллекта. Земная орбита слишком забита, объектов много, средств для организации подобной "диспетчерской службы" требуется много, и для Земли такая система появится нескоро. А вот для Луны такую систему можно будет разработать заранее, оттестировать с малой группировкой и развивать по мере ее роста. Позднее, при работе у других планет - такая ИИ-система окажется очень полезной и нужной, разгружая немногочисленные коллективы космонавтов и позволяя им сосредоточиться на более насущных вопросах.

Мы еще не ступили на поверхность Луны. Мы всего лишь прилунили некоторое количество реперных навигационных станций, и создали начальную спутниковую группировку. Но у нас уже качественные изменения ситуации. У нас есть картография, связь, навигация, мы можем управлять лунными и окололунными комплексами с земных терминалов.

У нас есть индустриального уровня база.

Теперь по поверхности Луны начинают рассекать луноходы, управляемые через интернет фрилансерами всякими (ну это я загнул - конечно же, рулить будут обычные хипстеры, работающие где им удобнее через телеконференции), а на орбите Земли начинается сборка лунной орбитальной обитаемой станции. И вот здесь у нас получается нечто, в корне отличающееся от МКС, ребята.

Понимаете, МКС - это исследовательская станция Земли. К тому же, находящаяся под защитой радиационных поясов. К тому же - на низкой орбите. Там есть масса оборудования, основная задача которого - исследование Земли. МКС собрали из отдельных модулей-лабораторий, и эти лаборатории там не меняются, просто меняют оборудование. Путь к Земле недолгий, люди не парятся. Случись что на станции - все в трусах прыгают в спускачи и отваливают.

А на Луне так не получится.

Потому основное назначение окололунной станции - это индустриальные исследования. Вне радиационных поясов возникает проблема длительного воздействия солнечных лучей на экипаж. Эксперименты в области радиационной защиты, создание радиационных убежищ, медикаментозная противорадиационная профилактика - конь не валялся, не ступала нога человека. То, что потребуется потом у других планет - создание зон искусственной гравитации. Нет, на Луну и так можно, и без этого, но вот на Марс уже без центробежного отсека ну никак. Эксперименты с сельскохозяйственными культурами в космосе. Понятно, что на МКС такие эксперименты ставят - но МКС находится под защитой радиационных поясов. А как те же твари безголовые и растения с микробами поведут себя при наличии долговременной жесткой радиации - это очень-очень серьезный вопрос. Поведение материалов при той же радиации. Поведение электроники. Не в течении лет - в течении десятилетий...

Лунная орбитальная станция должна задумываться как конструктор, который непрерывно будут курочить. Менять одно на другое. Достраивать-перестраивать-улучшать. Менять энергетические и двигательные компоненты. Менять системы жизнеобеспечения. МКС раз построили и успокоились - лунная станция суть полигон, максимально приближенный к условиям дальних полетов, но находящийся рядом, и потому бесценный. Блоки марсианской станции и марсианского корабля пройдут испытания в составе лунной станции.

Поскольку грузооборот Земля-Луна гораздо дороже снабжения МКС, именно на лунной станции будут проводиться активные работы по замыканию цикла жизнедеятельности. Туалеты, души, сауны, прачечные (молчать про министерство культуры!), переработка отходов, переработка мусора, утилизация неперерабатываемых отходов, опыты по созданию живых культур, питающихся отходами и проверка этих культур на устойчивость к условиям полета и мутациям... Черт возьми, лунная станция - это как полет к Проксиме Центавра, только рядом с Землей, я даже вообразить не могу объем работ, которые здесь можно, нужно и правильно выполнить.

Без лунной станции никакого прыжка в космос не будет - будет просто очень дорогостоящий пук.



Еще раз повторяю. Да, МКС - она модульная, она построена вокруг модулей из модулей, но она просто памятник застывший в камне по сравнению с тем, чем должна стать лунная станция. Лунная станция - это прежде всего технологический полигон.

А еще - лунная станция станет СТО и заправкой для орбитальных роботов-буксиров.



Теперь понятно, почему без лунной станции никакой нахрен дальней пилотируемой космонавтики не будет?

А мы опускаемся на поверхность Луны, смотрим на вдохновляющий пейзаж и задумчиво чешем репу...



И что именно нам здесь надо было?

А вот именно что...

Помните, мы говорили, что настоящая космонавтика начнется только тогда, когда в космове будет индустрия? Так вот же она, перед нами - вглядитесь в снимок. Не видите?

Элементный состав лунного реголита (в %)





Элемент




Морской реголит




Материковый реголит




Реголит отдельных бассейнов
Ca 7,9 10,7 7,7
Mg 5,8 4,6 6,1
Fe 13,2 4,9 3,7
Al 6,8 13,3 9,8
Ti 3,1 0 0
Si 20,4 21,0 21,8
O 41,3 44,6 43,3
S 0,1 0,072 0,076
K 0,1 0,073 0,24
Na 0,3 0,48 0,38


41% кислорода. Кислорода, Карл!



Кислород нужен, чтобы не задохнуться, а еще - в качестве окислителя ракетных двигателей. 20% кремния (Карл!) - это солнечные батареи и электронные микросхемы. Алюминий и магний - это конструкционные материалы, а также зеркала, обычные зеркальные покрытия для солнечных концентраторов. В космосе алюминий не окисляется, и зеркала могут служить долго-долго... Железо, старое доброе железо, которое тут не ржавеет. И немного титана. Немного - но хрен с ним, спасибо и на этом. И много-много солнечной энергии при полном отсутствии облаков...

Ребята, вы понимаете, что это не месторождение - это просто песок под ногами такой на Луне? А если взять и поискать залежи?

Давайте начнем с солнечных батарей и электроники. Самая большая проблема в электронной промышленности - пыль. На луне нет атмосферы, и потому пыль просто падает вниз. Нам просто нужен большой навес, чтобы в тени стабилизировался температурный режим, литографический робот и стол. И мы можем печатать любые микросхемы.

Фактически на "открытом воздухе".

Солнечные батареи местного примененния нам даже не надо будет покрывать защитным слоем - нет атмосферы, нет и окисления. А тончайшие зеркальные пленки мы будем получать прямым осаждением паров алюминия. Нет атмосферы - наши зеркала никогда не потускнеют. О зеркалах мы еще поговорим, кстати...

Мы знаем, что стоимость доставки в космое постоянна и зависит только от массы. Потому доставить на Луну литографический станок для печати микросхем - выгоднее, чем доставить готовую продукцию. Можно доставить оборудование, и добывать на Луне то, что на ней есть, и даже производить из этого отдельные устройства. Вопрос. Хорошо, мы произвели на Луне сто тонн продукции. Но это же Луна, нам же это надо как-то вывезти туда, где эта продукция нужна! Ребята, еще раз повторяю - мы мыслим индустриально.

Надо вывезти с Луны сто тонн продукции - вывезем.



На Луне нет атмосферы. Соответственно, отсутствуют явления нагрева и торможения для быстро летящих предметов. По этой причине с Луной у нас проблема. Чтобы затормозиться и приземлиться, нам нужны двигатели. На Земле просто - сперва затормозился об атмосферу, потом выпустил парашют - и ты дома. Взлететь в космос с Земли - вот проблема, а вернуться - как два пальца об асфальт. А на Луне все наоборот. Чтобы прилуниться, нужно сжечь много топлива, иначе или разобьешься, или мимо пролетишь. А вот взлетать с Луны...

Первая космическая скорость для Луны - 1,6 км/сек. Не восемь, а чуть более полутора.Вторая космическая скорость - 2,4 км/сек. В феврале 2008 года рейлган показал скорость снаряда выше, чем вторая космическая для Луны. На Луне много солнечной энергии, низкая скорость убегания, и из банального рейлгана, безо всяких ракет, мы можем обстреливать Землю и даже фигушки землянам показывать...

На Луне можно построить линейный электромагнитный ускоритель, который будет забрасывать веса в космос со скоростью, лишь немного меньшей, нежели первая космическая. Просто за счет энергии, добытой из солнечного света. Без расхода массы. И нам достаточно поставить на каждый забрасываемый контейнер маленький легонький ракетный ускоритель, чтобы дотянуть скорость до орбитальной. Мизерный расход топлива - дешевое выведение массивных грузов. Особенность Луны в том, что на нее многократно сложнее приземлиться, чем с нее взлететь. Если, конечно, на Луне есть электромагнитная катапульта. Луна - идеальный космический производитель и экспортер полупроводниковой кремниевой электроники.

Что, вы сомневаетесь, что на Луне можно проводить зональную плавку кремниевого кристалла?

Уникальные качества Луны, позволяющие решить производство и экспорт полупроводниковой конструкции, в перспективе могут оказать существенное влияние на освоение космического пространства. Дешевые пустотные солнечные батареи тоннами, да еще и уже в космосе - это хороший задел для любых крупных потребителей энергии, включая марсианскую станцию или...

...или межпланетные корабли.

Давайте пока не будем говорить про ядерные реакторы. Ядерный реактор, пусть самый слабенький - это все-таки Земля. Такое еще очень долго можно будет изготовить только на Земле. А мы с вами уже понимаем, что настоящее освоение космоса возможно будет только тогда, когда ресурсы для освоения космоса будет давать сам космос. Мы уже изготовили на Луне солнечные батареи. Теперь нам надо сделать так, чтобы у Марса, например, они давали достаточно энергии для работы ионного двигателя.

Солнечный лазер. Большое зеркало, изготовленное на Луне осаждением из паров добытого на Луне же алюминия. Это зеркало концентрирует лучи на рабочем теле лазера. И лазер дает лазерный луч. А лазерный луч - лучший переносчик энергии в безвоздушном пространстве. И если мы направим такой луч на солнечные батареи марсианского межпланетного корабля, они дадут нам много энергии. Достаточно, чтобы прожорливый на энергию ионный двигатель не остался на голодном пайке.

И никакого дополнительного радиационного облучения корабля и эвипажа реактором.

Много таких солнечных лазеров, выведенных в межпланетное пространство между орбитами Земли и Венеры, управляемые из единого диспетчерского центра, будут генерировать энергию для многочисленных межпланетных буксиров, танкеров, станций. Они просто висят в пустоте на своих орбитах, пошевеливая зеркалами, и на внешних орбитах - Марса, в Поясе астероидов, у Юпитера - есть энергия.

А теперь внимание.

У Ларри Нивена в "Мир-кольцо" описана солнечная энергетическая система Кольца (черные квадраты). Вспоминаем, что там было описано. Когда "Лжец" оказался на опасной траектории, энергетические станции сфокусировали на нем свои лучи... Вот смотрите. Летит к Земле астероид. Здоровый, зараза. И грозится испепелить все живое. Вот как вы думаете, поплохеет ему, если вдруг на его поверхность обрушатся петаватты лазерного излучения?

Та самая противоастероидная оборона Земли, о которой сейчас пока только задумались - она решается системой солнечных лазеров, произведенных на Луне. В "мирное время"" это электростанции, "по призыву" - сам гнев господень... Если, конечно, Луна подверглась индустриальной колонизации человеком...

Все, описанное выше, несмотря на титанические (особенно в части петаваттной системы солнечных лазеров) масштабы, не выходит за пределы известного либо технически реализуемого. Это не сказки про антигравитационный двигатель (вот когда-нибудь разработаем, и тогда...). Это вполне реальные конструкции, которые уже сейчас можно начать изображать на чертежной доске, тьфу - рисовать в Автокаде. И оно будет работать. Просто нужно понимать, что все это богатство мы с Земли в обозримом временном масштабе не выведем - слишком дорого. Единственная возможность - это сразу делать это вне Земли, и ресурсы для этого брать вне Земли.

И Луна для этого - идеальная научно-промышленная площадка. Она достаточно близко, чтобы начать освоение. Она достаточно далеко, чтобы на ее орбите отрабатывать вопросы, касающиеся дальнего космоса. И на ней есть ресурсы для движения вперед. Луна - это комплексная площадка, экспериментальная, научная и промышленная, для начала большого пути в Большой космос...

Знаете, на самом деле я сильно сомневаюсь, что цивилизации, не имеющие естественного спутника достаточных размеров, вообще могут выйти в космос по-настоящему...
Tags: Автостоп и дальнобой в космосе
Subscribe

Recent Posts from This Journal

promo bigdrum february 17, 2019 22:31 6
Buy for 10 tokens
На мейл-ру пролетела очередная "желтая" новость, коих не счесть. Касательно контактов с инопланетянами. В силу чего, втыкая по причине небольшой эмоциональной раздолбанности, я вот тут вдруг решил взять и откомментировать это дело. Да, ребята! МЫ БУДЕМ ГОВОРИТЬ ОБ НЛО, ПРИШЕЛЬЦАХ…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments