Жизнь на Луне
Во времена первой лунной программы американские астронавты оставались на Луне очень недолго, как правило, несколько дней. Чтобы создать первые населенные форпосты, астронавтам будущего придется находиться на спутнике Земли продолжительное время. Им потребуется приспосабливаться к лунным условиям, которые, как вы понимаете, сильно отличаются от земных.
Одним из факторов, ограничивающих время пребывания астронавтов на Луне, является доступность пищи, воды и воздуха. Припасов, которые они смогут привезти с Земли, хватит в лучшем случае на несколько недель. Вначале все это придется доставлять на Луну кораблями с Земли. Для снабжения станции автоматические лунные зонды с Земли придется отправлять каждые несколько недель. Эти поставки станут для астронавтов своеобразной линией жизни, и любой инцидент с их участием будет порождать чрезвычайную ситуацию.
Когда лунная база, хотя бы временная, будет построена, одной из первых задач для астронавтов станет налаживание производства кислорода для дыхания и для выращивания урожая. Существует множество химических реакций, в ходе которых выделяется кислород, а присутствие воды гарантирует, что у них всегда будет некоторый запас. Эту же воду можно будет использовать в гидропонных огородах.
К счастью, связь с Землей не будет представлять особой проблемы, поскольку радиосигналу с Луны требуется чуть больше секунды, чтобы преодолеть расстояние до Земли. Если не обращать внимания на небольшую задержку, то астронавты смогут пользоваться своими сотовыми телефонами и интернетом ровно так же, как они это делают на Земле. Так что они смогут поддерживать постоянный контакт с близкими и получать последние новости.
Первоначально астронавтам придется жить в своей космической капсуле. Выйдя наружу, они первым делом должны будут установить большие солнечные панели, чтобы собирать энергию. Поскольку один лунный день примерно соответствует земному месяцу, в любом месте на Луне две недели непрерывно светит Солнце, а затем на две недели опускается тьма. Поэтому потребуются большие комплексы аккумуляторов, в которых можно будет запасать электроэнергию, собранную на протяжении двухнедельного «дня», чтобы затем использовать ее в течение долгой «ночи».
Оказавшись на Луне, астронавты, возможно, захотят добраться до ее полюсов, и тому есть несколько причин. В полярных регионах спутника высятся горные пики и никогда не заходит Солнце. Расположив там солнечные фермы с тысячами солнечных панелей, можно обеспечить надежное и бесперебойное снабжение лунной колонии энергией.
Возможно, астронавты сумеют также использовать залежи льда в тени крупных горных цепей и кратеров на полюсах. По оценкам, запасы льда в северной полярной области Луны составляют 600 млн т и представляют собой слой в несколько метров толщиной. Как только удастся наладить его добычу, значительную часть льда можно будет собрать и очистить для пищевых целей, а также в качестве источника кислорода. Можно также использовать лунный грунт — реголит, в котором содержится на удивление много кислорода. Если быть более точным, то на каждую тонну реголита приходится около кг кислорода.
На Луне астронавтам придется приспособиться к низкой гравитации. По теории всемирного тяготения Ньютона, сила тяготения на планете пропорциональна ее массе, так что на Луне сила тяготения вшестеро меньше, чем на Земле.
Это означает, что передвигать тяжелую технику на Луне будет намного проще, чем на Земле. И скорость убегания для Луны намного ниже, так что ракеты смогут и садиться на Луну, и взлетать с нее без особого труда. В будущем весьма вероятно возникновение оживленного лунного космического порта.
Но нашим астронавтам придется заново разучивать простые движения и заново, к примеру, учиться ходить. Астронавты «Аполлона» на собственном опыте убедились, что ходьба по Луне — непростое занятие и без привычки получается плохо. Они выяснили, что из-за низкого тяготения самый быстрый способ передвижения на Луне — прыжки, и контролировать свое передвижение при этом заметно проще.
Еще один фактор, с которым придется считаться, — это радиация. Для экспедиций длительностью в несколько суток она не представляет серьезной проблемы. Но если астронавты будут жить на Луне месяцами, то суммарная накопленная доза радиации сможет заметно повысить для них риск заболевания раком.
Астронавтам понадобятся ежедневные «прогнозы погоды» от астрономов, отслеживающих солнечную активность. Вместо гроз и ураганов в этих прогнозах будут содержаться предупреждения о мощных солнечных вспышках, посылающих в пространство выбросы радиации. Если на Солнце произойдет гигантский выброс, астронавты получат команду спрятаться в убежище. После такого предупреждения у них будет несколько часов, прежде чем на базу обрушится смертельный дождь заряженных элементарных частиц.
Один из способов защититься от радиации на Луне — вырыть подземную базу в одной из лунных лавовых трубок. Среди этих остатков древних вулканов встречаются огромные — до 300 м в поперечнике; они способны обеспечить достаточную защиту от радиации со стороны Солнца и открытого космоса.
Когда астронавты возведут временное убежище, с Земли придется переправить на Луну большое количество техники и материалов, чтобы начать строительство постоянной базы. Возможно, этот процесс можно будет ускорить, если доставлять на Луну готовые сборные или надувные секции.
При строительстве таких подземных баз неизбежно потребуются мощности для производства и ремонта запчастей машин. Хотя сами машины, бульдозеры, краны и другую технику придется доставлять с Земли, часть деталей можно производить на месте на 3D-принтерах.
В идеале на Луне следовало бы организовать мастерские по обработке металла. Домну там построить невозможно, поскольку нет воздуха для ее работы. Однако эксперименты показывают, что лунный реголит можно разогревать при помощи микроволн, плавить и спекать в твердые, как камень, керамические кирпичи, которые могут стать основным строительным материалом для лунной базы. В принципе, всю инфраструктуру можно строить из реголита, который будет прямо под ногами.
Лунный отдых и развлечения
Наконец, астронавтам понадобятся развлечения — способ «выпустить пар» и расслабиться. Когда в 1971 г. на поверхность спутника сел «Аполлон-14», служащие НАСА не знали, что Алан Шепард втайне пронес на борт космического корабля клюшку для гольфа. Все очень удивились, когда он вытащил свою клюшку и отправил мячик метров на 200 по лунной поверхности. Это был первый и пока единственный раз, когда человек занимался спортом на поверхности другого небесного тела. (Копия этой клюшки сейчас хранится в Национальном музее авиации и космонавтики Смитсоновского института в Вашингтоне.)
Спорт на Луне станет, вероятно, занятием специфическим из-за отсутствия воздуха и низкой гравитации. И все же это будет арена для новых замечательных достижений.
В ходе экспедиций «Аполлон-15, 16 и 17» астронавты ездили по пыльной поверхности спутника Земли на лунных вездеходах, «накатывая» от 27 до 50 км. Это были не просто важные научные экспедиции, но и увлекательные приключения: астронавты осматривали величественные кратеры и горные цепи и понимали, что они первыми в истории человечества видят эти поразительные панорамы.
В будущем езда на вездеходах-багги не только поможет исследовать поверхность Луны, устанавливать солнечные панели и сооружать первую станцию, но и станет, вероятно, одним из любимых видов отдыха. И вероятно, когда-нибудь на Луне пройдут первые гонки.
«Багги» NASA
Когда люди откроют для себя чудеса лунного ландшафта, туризм и исследование окрестностей также могут стать популярным видом отдыха.
При пониженной лунной гравитации пешеходы сумеют, не уставая, проходить большие расстояния. Скалолазы смогут почти без усилий спускаться по веревкам с крутых горных склонов. С верхушек кратеров и горных цепей они увидят невероятные панорамы лунного ландшафта, не тронутые буквально в течение миллиардов лет.
Спелеологи будут счастливы провести подробную разведку сети гигантских лавовых трубок, пронизывающих Луну во всех направлениях. На Земле пещеры образованы в основном подземными реками. На Луне нет заметных скоплений жидкой воды, и лунные пещеры, в отличие от земных, проделаны в горных породах жидкими лавовыми потоками. Они должны выглядеть совершенно иначе, чем те полости, которые мы знаем на Земле.
Откуда взялась Луна?
Приблизительный расчет показывает, что Луна отделилась от Земли несколько миллиардов лет назад. А современные данные указывают, что 4,5 млрд лет назад, вскоре после того как Земля была сформирована, произошло катастрофическое столкновение Земли с крупным планетоидом. Этот планетоид — мы называем его Тейя — по размеру примерно соответствовал Марсу. Компьютерные модели позволили нам взглянуть на происходившие тогда драматические события.
Взрыв выбил из Земли громадный кусок и вытолкнул его в космос. Но, поскольку столкновение произошло скорее по касательной, нежели лоб в лоб, оно почти не затронуло внутреннее железное ядро Земли. В результате Луна, хотя и содержит железо в некоторых количествах, не обладает существенным магнитным полем, так как не имеет расплавленного железного ядра.
После столкновения из нашей планеты, как из огромного пирога, был вырезан целый кусок. Но под воздействием стягивающей природы гравитации со временем Луна и Земля вновь приняли форму шара.
Астронавты доставили на Землю наглядные свидетельства в пользу теории столкновения — 382 кг лунного грунта. При этом обнаружилось, что Луна и Земля состоят из почти одинакового набора химических элементов, включая кремний, кислород и железо. А вот анализ случайных камней из пояса астероидов показывает, что их состав сильно отличается от состава земных пород.
Мне приходилось видеть лунный грунт в студенческие годы в Радиационной лаборатории в Беркли. Рассматривая его под мощным микроскопом, я был глубоко впечатлен. Там были видны крохотные кратеры, вызванные ударами микрометеоритов, которые столкнулись с Луной миллионы лет назад.
Приглядевшись внимательнее, я увидел внутри этих кратеров еще более мелкие кратеры. И еще более мелкие кратеры внутри тех кратеров. Такая цепочка кратеров внутри кратеров невозможна в земных камнях, поскольку микрометеориты успевают испариться в атмосфере и не достигают поверхности Земли. Но лунную поверхность они бомбардируют непрерывно, ведь на Луне атмосферы нет.
Поскольку горные породы Луны так близки по составу к породам Земли, может оказаться, что добывать что-либо из глубин Луны имеет смысл только в том случае, если вы задумали строить на Луне города. Если Луна может предложить нам только то, что есть и на Земле, то доставлять полезные ископаемые на Землю, вероятно, будет слишком дорого. Но лунные материалы могут очень пригодиться нам на месте для создания лунной инфраструктуры — строительства зданий, дорог и скоростных трасс.
Прогулки по Луне
Что произойдет, если астронавт снимет скафандр на поверхности Луны? Без воздуха там останется только задохнуться, но есть и еще одно, даже более пугающее, обстоятельство: кровь в жилах при этом закипит.
На Земле на уровне моря вода кипит при 100 градусах по Цельсию. С понижением атмосферного давления температура кипения воды снижается. Когда я был маленьким, мне однажды очень наглядно продемонстрировали действие этого принципа. Мы тогда устроили пикник в горах и жарили яйца на сковороде на костре. Яйца плавали в масле, вовсю шипели и выглядели очень аппетитно. Но, когда я их попробовал, меня чуть не стошнило. На вкус они были ужасны. Тогда мне объяснили, что с подъемом в горы атмосферное давление начинает падать и температура кипения воды понижается. Поэтому яйца, хотя активно кипели и с виду казались поджаренными, так до конца и не приготовились. Шипящее на сковороде яйцо было, в общем-то, не слишком горячим.
Астронавты столкнутся на поверхности Луны с этими же физическими законами, если когда-нибудь в скафандре одного из них возникнет течь. По мере того как воздух будет покидать скафандр, давление внутри него будет падать — а с ним и точка кипения воды. В конечном итоге кровь в теле астронавта начнет кипеть.
Сидя в кресле здесь, на Земле, мы забываем об атмосферном давлении, о том, что каждый квадратный сантиметр нашей кожи постоянно испытывает давление, равное примерно килограмму силы, поскольку над нами располагается высоченная колонна воздуха. Почему же это давление не раздавит нас в лепешку? Потому что навстречу ему, изнутри нашего тела, давит тот же килограмм силы. Все находится в равновесии. Но если отправиться на Луну, то килограмм воздуха, которым давит на каждый квадратный сантиметр поверхности атмосфера, исчезнет. И останется только тот килограмм силы, что давит изнутри.
Иными словами, человек, снявший скафандр на Луне, испытает, вероятно, весьма неприятные ощущения. Лучше не снимать.
Как могла бы выглядеть постоянная лунная база? Пока нам остается ориентироваться только на воображение писателей-фантастов и голливудских сценаристов. Но, когда лунная база будет построена, мы попытаемся перевести ее на самообеспечение. Это сразу многократно снизит затраты на поддержание базы, но потребует создания серьезной инфраструктуры: понадобятся строительные комбинаты для производства домов, большие теплицы для выращивания растений, химические заводы для получения кислорода и громадные солнечные батареи для выработки энергии.
Для оплаты всего этого потребуется собственный источник дохода. А поскольку Луна состоит в основном из того же материала, что и наша планета, нам, возможно, придется искать источник, который обеспечил бы постоянный приток средств, еще дальше от Земли. Вот почему предприниматели Кремниевой долины уже давно с интересом посматривают на астероиды. Астероидов в пространстве миллионы, и они вполне могут оказаться вместилищем несказанных богатств.
Источник: https://rb.ru/story/na-lunu-2/
