בתעשיית החלל, המחלוקת הנצחית בין פיזיקאים וליריסטים הפכה במאה ה -21 לוויכוח על מה חשוב יותר לאנושות - אסטרונאוטיקה אוטומטית או מאוישת?
התומכים ב"אוטומציה "פונים לעלויות הנמוכות יחסית של יצירה והשקה של מכשירים, אשר מהווים תועלת רבה הן למדעי היסוד והן לפתרון בעיות יישומיות על פני כדור הארץ. ומתנגדיהם, שחולמים על הזמן שבו "עקבותינו יישארו בשביליהם המאובקים של כוכבי לכת רחוקים", טוענים כי חקר החלל החיצון הוא בלתי אפשרי וזול ללא פעילות אנושית.
לאן אנחנו הולכים לטוס?
ברוסיה, לדיון הזה יש רקע כלכלי רציני מאוד. זה לא סוד לאף אחד שהתקציב של הקוסמונאוטיקה הפנימית הרבה פחות בהשוואה לארה"ב ולאירופה, אלא גם לחבר צעיר יחסית במועדון החלל כמו סין. והכיוונים שבהם התעשייה נקראת לעבוד בארצנו הם רבים: בנוסף להשתתפות בתוכנית תחנת החלל הבינלאומית (ISS), זוהי מערכת לווייני הניווט העולמית GLONASS, ולווייני תקשורת, חישה מרחוק של כדור הארץ, חללית מטאורולוגית, מדעית, שלא לדבר על צבא ושימושי. אז עלינו לחלוק את ה"טרישקין קפטן "הפיננסי הזה כדי לא לפגוע באף אחד (אם כי בסופו של דבר כולם מתגלים כפגועים, כיוון שככל הנראה אין די בכספים שהוקצו לפיתוח התעשייה של התעשייה).
לאחרונה אמר ראש סוכנות החלל הפדרלית (רוסקוסמוס) ולדימיר פופובקין כי חלקם של האסטרונאוטים המאוישים בתקציב המחלקה שלו הוא גדול מאוד (48%) ויש להפחיתו ל -30%. יחד עם זאת, הוא הבהיר כי רוסיה תעמוד בקפדנות בהתחייבויותיה במסגרת תוכנית ISS (לאחר טיסות הסעות השנה יפסיקו, רק חלליות סויוז רוסיות יספקו צוותים למסלול). במה אם כן נחסוך? על מחקר מדעי או על התפתחויות מבטיחות? כדי לענות על שאלה זו, יש צורך להבין את אסטרטגיית הפיתוח של האסטרונאוטיקה המאוישת הביתית לעשורים הקרובים.
לדברי ניקולאי פניצ'קין, המשנה למנכ"ל הראשון ב- TsNIIMash (ששימש כשופר של המכון המדעי והמומחה הראשי של רוסקוסמוס), כיום לא נכון לספור פעילויות שטח במשך 10-15 שנים: "משימות מחקר יסודי במעמיק בחלל, חקר הירח ומאדים כה גרנדיוזיים, עד כי יש צורך לתכנן לפחות 50 שנה. הסינים מנסים להסתכל קדימה במשך מאה שנים ".
אז לאן אנחנו הולכים לטוס בעתיד הקרוב - למסלול הקרוב לכדור הארץ, לירח או למאדים?
חלק שביעי של העולם
הפטריארך של תעשיית החלל, מקורבו הקרוב ביותר של המעצב המבריק סרגיי קורולב, האקדמאי של האקדמיה הרוסית למדעים בוריס צ'רטוק, משוכנע כי המשימה העיקרית של הקוסמונאוטיקה העולמית צריכה להיות חיבור הירח לכדור הארץ. בפתיחת הקונגרס הפלנטרי של משתתפי טיסות חלל, שהתקיים במוסקבה בתחילת ספטמבר, הוא אמר: "כמו שיש לנו אירופה, אסיה, דרום וצפון אמריקה, אוסטרליה, חייב להיות חלק אחר בעולם - ירח."
כיום מדינות רבות, בעיקר ארצות הברית וסין, מדברות על שאיפותיהן לגבי הלוויין של כדור הארץ. ניקולאי פאניצ'קין טוען: "כאשר הוחלט על השאלה, מה בא קודם - הירח או מאדים, היו דעות שונות.המכון שלנו מאמין שלמרות זאת, הצבת יעד רחוק - מאדים, עלינו לעבור את הירח. עליו, הרבה דברים טרם נחקרו. על הירח אפשר ליצור בסיסים לביצוע מחקר בחלל העמוק, לפתח טכנולוגיות לטיסה למאדים. לכן, על תכנון טיסה מאוישת לכוכב הלכת הזה עד שנת 2045, עלינו להקים מאחזים על הירח עד שנת 2030. ובתקופה שבין 2030 ל -2040, יוצרים את הבסיס לחקירה רחבה של הירח בעזרת בסיסים ומעבדות מחקר ".
המשנה למנכ"ל הראשון של TsNIIMash סבור כי בעת יישום פרויקטים ירחיים, הרעיון של יצירת מחסן למזון ודלק במסלול קרקע-קרקע ראוי לתשומת לב. ב- ISS, סביר שזה לא ייושם, מכיוון שהתחנה אמורה להפסיק את פעילותה בסביבות 2020. ומשלחות ירח בקנה מידה גדול יחלו לאחר 2020. והיבט חשוב נוסף מודגש על ידי המומחה הרוסי: "כאשר המכון מציע אסטרטגיה זו, אנו מתאמים אותה עם תוכניות אסטרטגיות דומות של סין ואמריקה. כמובן שמירוץ הירח חייב להיות שליו. כידוע, לא ניתן לבדוק ולפרוס נשק גרעיני בחלל. אם בעתיד הקרוב הקוסמונאוטים, האסטרונאוטים והטייקונאוטים יתחילו להתיישב על הירח, עליהם לבנות שם דיור, מעבדות מדעיות, מפעלים למיצוי מינרלים יקרי ערך, ולא בסיסים צבאיים ".
פיתוח משאבי הטבע של הירח הוא משימה עדיפה, מדענים רבים משוכנעים. כך, לדברי האקדמאי של האקדמיה הרוסית למדעים אריק גלימוב, מינרלים ירחיים יכולים להציל את האנושות ממשבר האנרגיה העולמי. טריטיום המועבר לכדור הארץ מהגוף השמימי הקרוב אליו יכול לשמש לאיחוי תרמו -גרעיני. בנוסף, מפתה מאוד להפוך את הירח למוצב לחקר חלל עמוק, בסיס לניטור מפגעי אסטרואידים, ניטור התפתחות מצבים קריטיים על הפלנטה שלנו.
הרעיון הבהיר ביותר (ושנוי במחלוקת!) הוא עדיין השימוש בהליום -3 הקיים על הירח, שאינו נמצא על כדור הארץ. היתרון העיקרי שלה, אומר גלימוב, הוא שהוא "דלק ידידותי לסביבה". כך, הבעיה של סילוק פסולת רדיואקטיבית, שהיא מכת האנרגיה הגרעינית, נעלמת. על פי חישובי המדען, הצורך השנתי של כל האנושות בהליום -3 בעתיד יהיה 100 טון. על מנת להשיג אותם, יש צורך לפתוח שכבה של שלושה מטרים של אדמת ירח בשטח של 75 על 60 קילומטרים. יתר על כן, באופן פרדוקסלי, המחזור כולו - מהייצור ועד המסירה לכדור הארץ - יעלה פי עשרה יותר מהשימוש בפחמימנים (תוך התחשבות במחירי הנפט הקיימים).
"מומחים מערביים מציעים לבנות כורי הליום ישירות על הירח, דבר שיוזיל עוד יותר את עלות הפקת האנרגיה הנקייה", מציין האקדמאי. עתודות הליום -3 על הירח הן עצומות - כמיליון טון: מספיק לכל האנושות במשך יותר מאלף שנים.
אך על מנת להתחיל לכרות הליום -3 על הירח בעוד 15-20 שנה, יש צורך להתחיל כעת בחקר גיאולוגי, במיפוי האזורים המועשרים והחשופים לשמש, וליצור מתקני הנדסה טייסיים, אומר גלימוב. אין משימות הנדסיות מורכבות ליישום תוכנית זו, השאלה היחידה היא השקעה. היתרונות מהם ברורים. טון אחד של הליום -3 בהיקף אנרגיה שווה ל -20 מיליון טון נפט, כלומר במחירים שוטפים הוא עולה יותר מ -20 מיליארד דולר. ועלויות ההובלה למשלוח טון אחד לכדור הארץ יסתכמו בכ- 20-40 מיליון דולר בלבד. על פי חישובי מומחים, כדי לענות על הצרכים של רוסיה, תעשיית החשמל תזדקק ל -20 טון הליום -3 בשנה, ולכל כדור הארץ - פי עשרה יותר. טון אחד של הליום -3 מספיק להפעלה שנתית של תחנת כוח של 10 GW (10 מיליון קילוואט). כדי לחלץ טון אחד של הליום -3 על הירח, יהיה צורך לפתוח ולעבד אתר בעומק של שלושה מטרים על שטח של 10-15 קילומטרים רבועים.לדברי מומחים, עלות הפרויקט היא 25-35 מיליארד דולר.
אולם לרעיון השימוש בהליום -3 יש מתנגדים. הטענה העיקרית שלהם היא שלפני יצירת בסיסים לחילוץ של אלמנט זה על הירח והשקעת כספים ניכרים בפרויקט, יש צורך להקים היתוך תרמו -גרעיני בכדור הארץ בקנה מידה תעשייתי, שטרם התאפשר.
פרויקטים רוסיים
כך או כך, מבחינה טכנית ניתן לפתור את המשימה להפוך את הירח למקור מינרלים בשנים הקרובות, משוכנעים מדענים רוסים. כך הודיעו כמה ארגונים מקומיים מובילים על מוכנותם ותוכניות ספציפיות לפיתוח לוויין כדור הארץ.
על פי האגודה המדעית והייצור Lavochkin, הארגון הלאומי המוביל בתחום חקר החלל בעזרת כלי רכב אוטומטיים, האוטומט צריכה להיות הראשונה ל"יישוב "הירח. שם, יחד עם סין, מפותח פרויקט שנועד להניח את הבסיס להתפתחות התעשייתית של הירח.
לדברי מומחי הארגון, קודם כל, יש צורך לחקור גוף שמימי באמצעים אוטומטיים וליצור אתר ניסויי ירח, שבעתיד יהפוך למרכיב של בסיס מיושב גדול. הוא צריך לכלול קומפלקס נייד של סובבי ירח קלים וכבדים, תקשורת, מתחמי אסטרופיזיקה ונחיתה, אנטנות גדולות ועוד כמה אלמנטים. בנוסף, הוא מתוכנן ליצור קבוצת כוכבים של חלליות במסלול קרוב לירח לתקשורת ולחישה מרחוק של פני השטח.
הפרויקט מתוכנן להיות מיושם בשלושה שלבים. ראשית, בעזרת כלי רכב קלים, בחר את האזורים האופטימליים על הירח לפתרון הבעיות המדעיות והיישומיות המעניינות ביותר, ולאחר מכן פרס את קבוצת הכוכבים. בשלב הסופי, רחבי ירח כבדים יגיעו ללוויין כדור הארץ, שיקבע את הנקודות המעניינות ביותר לנחיתה ודגימת קרקע.
הדעת של מפתחי הפרויקטים לא תדרוש השקעות גדולות במיוחד, שכן ניתן להשתמש ברכבי שיגור קלים מסוג Rokot או Zenit לשיגור רכבים (למעט נהגי ירח כבדים).
חברת החלל המאוישת הרוסית, SP Korolev Rocket and Space Corporation (RSC) Energia, מוכנה לקחת את שרביט החיפושים של הירח. לדברי מומחיו, ל- ISS יש תפקיד חשוב ביצירת בסיס הירח, שאמור להפוך בסופו של דבר לנמל חלל בינלאומי. גם אם לאחר 2020 המדינות השותפות בתוכנית ISS יחליטו לא להאריך את פעילותה יותר, היא מתוכננת לבנות פלטפורמה על בסיס הקטע הרוסי להרכבת מבני בסיס הירח העתידי במסלול.
כדי להעביר אנשים ומטענים למסלול, מתפתחת מערכת תחבורה מבטיחה, שתורכב מחללית בסיסית וכמה מהשינויים בה. הגרסה הבסיסית היא ספינת הובלה מאוישת מדור חדש. הוא נועד לשרת תחנות מסלול - לשלוח אליהם צוותים ומטענים עם החזרה הבאה לכדור הארץ, כמו גם לשמש כאוניית הצלה.
המערכת המאוישת החדשה שונה מהותית מחללית הסויוז הקיימת, בעיקר מבחינת טכנולוגיות חדשות. הספינה המבטיחה תיבנה על פי עקרון עיצוב הלגו (כלומר על פי העיקרון המודולרי). אם יש צורך לטוס למסלול קרוב לכדור הארץ, תשמש חללית לאספקת גישה מהירה לתחנה. אם המשימות הופכות מסובכות יותר ונדרשות טיסות מחוץ לחלל הקרוב לכדור הארץ, ניתן להתקין את המתחם מחדש עם תא שירות עם יכולת לחזור לכדור הארץ.
אנרג'יה מצפה כי שינויי החלליות יאפשרו לבצע משלחות לירח, לתחזק ולתקן לוויינים, לבצע טיסות אוטונומיות ארוכות עד חודש על מנת לבצע מחקר וניסויים שונים, כמו גם משלוח והחזרה של כמות מטען מוגברת בגרסת החזרת מטען בלתי מאויש. המערכת מפחיתה את עומס העבודה על הצוות, יתר על כן, בשל מערכת הנחיתה של סילון המצנח, דיוק הנחיתה יהיה שני קילומטרים בלבד.
על פי התוכניות שנקבעו בתוכנית החלל הפדרלית עד 2020, השיגור הראשון של החללית המאוישת החדשה יתקיים בשנת 2018 מהקוסמודרום ווסטוצ'ני, הנבנה באזור עמור.
אם רוסיה ברמה הממלכתית בכל זאת תחליט לפתח מינרלים על הירח, אנרג'יה תוכל לספק מתחם תחבורה וחללים רב פעמיים שישרת את הפיתוח התעשייתי של גוף שמימי. כך, הספינה החדשה (שטרם קיבלה את שמה הרשמי), שתחליף את הסויוז, יחד עם הגוררת הבינלאומית Parom שפיתחה RKK, תספק הובלה של עד 10 טון מטען, מה שיוזיל משמעותית את עלויות ההובלה. כתוצאה מכך, רוסיה תוכל גם לספק שירותים מסחריים לשליחת מטענים שונים לחלל, כולל מגושמים.
פארום היא חללית שתושק על ידי כלי שיגור למסלול קרקע נמוך (כ -200 ק מ גובה). לאחר מכן, רכב שיגור אחר יספק מיכל עם מטען לנקודה נתונה עליו. הגוררת עוגנת איתה ומעבירה אותה ליעד שלה, למשל, לתחנה מסלולית. אפשר לשגר מיכל למסלול כמעט עם כל ספק מקומי או זר.
עם זאת, עם המימון הקיים כיום לתעשיית החלל, יצירת בסיס ירח ופיתוח תעשייתי של לוויין כדור הארץ הם פרויקטים של עתיד רחוק למדי. תוכניות הטיסות לירח התיירים בעזרת חלליות סויוז שהשתנו נראות מציאותיות בהרבה, על פי רוסקוסמוס. יחד עם חברת Space Adventures האמריקאית, המחלקה הרוסית מפתחת מסלול תיירותי חדש בחלל, והיא מתכננת לשלוח בני אדם לסיור תיירות סביב הירח בעוד חמש שנים.
חברה מקומית ידועה נוספת, מרכז המחקר והייצור של החלל הממלכתי של חרוניצ'וב (GKNPT), מוכנה גם היא לתרום לפיתוח גוף שמימי. לדברי המומחים של GKNPTs, לתוכנית הירח יש להקדים את השלב הראשון הקרוב לכדור הארץ, אשר יושם באמצעות חוויית ה- ISS. על בסיס התחנה, לאחר 2020, מתוכנן ליצור מכלול הרכבה ותפעול מאויש למסלולים עתידיים לכוכבי לכת אחרים, כמו גם מתחמי תיירות.
על פי המדענים, תוכנית הירח לא צריכה לחזור על מה שכבר נעשה במאה האחרונה. הוא מתוכנן ליצור תחנת קבע במסלולו של לוויין כדור הארץ, ולאחר מכן בסיס על פני השטח שלו. פריסת תחנת ירח, המורכבת משני מודולים, תספק לא רק משלחת אליה, אלא גם החזרת מטען לכדור הארץ. היא גם תדרוש חללית מאוישת עם צוות של ארבעה אנשים לפחות, המסוגלת להיות בטיסה אוטונומית עד 14 יום, כמו גם מודול תחנת מסלול ירח ורכב נחיתה והמראה. השלב הבא צריך להיות בסיס קבוע על פני הירח עם כל התשתיות שיבטיחו שהות של ארבעה אנשים בשלב הראשון, ולאחר מכן להגדיל את מספר מודולי הבסיס ולצייד אותו בתחנת כוח, מודול שער ועוד המתקנים הדרושים.
תוכניות מועדון חלל
רוּסִיָה
במסגרת הרעיון לפיתוח חקר חלל מאויש רוסי עד 2040, מתוכננת תכנית לחקר הירח (2025–2030) וטיסות למאדים (2035–2040).המשימה הנוכחית של פיתוח לוויין כדור הארץ היא יצירת בסיס ירח, ותוכנית כה רחבה צריכה להתבצע במסגרת שיתוף פעולה בינלאומי, משוכנעים רוסקוסמוס.
כחלק מהשלב הראשון של תוכנית חקר הירח בשנים 2013–2014, הוא מתוכנן לשגר את לווייני הירח Luna-Glob ו- Luna-Resource, אמר ראש מטה לבוצ'קין, ויקטור חרטוב. משימות משימת לונה-גלוב הן לטוס מסביב לירח, להכין ולבחור אתרים לרחב הירח, לקומפלקסים הנדסיים ומדעיים אחרים, שיהפכו להיות הבסיס לבסיס העתידי, וכן ללמוד את ליבת הירח תוך שימוש מיוחד מכשירי קידוח - חודרים (בעניין זה אפשר שיתוף פעולה עם יפן, שכן מומחים יפנים פיתחו בהצלחה חדירים מזה זמן רב).
השלב השני מספק אספקה של מעבדה מדעית - נהג ירח לירח למגוון רחב של ניסויים מדעיים וטכנולוגיים. בשלב זה, הודו, סין ומדינות אירופה מוזמנות לשתף פעולה. מתוכנן שההודים, במסגרת משימת צ'אנדראיין -2, יספקו רקטה ומודול טיסה, כמו גם שיגור מהקוסמודרום שלהם. רוסיה תכין מודול נחיתה, רובר ירחי במשקל 400 קילוגרם וציוד מדעי.
לדברי ויקטור חרטוב, בעתיד (לאחר 2015) מתוכנן הפרויקט הרוסי Luna-Resource / 2, המספק יצירת פלטפורמת נחיתה מאוחדת, רובר ירח בעל טווח ארוך, רקטת המראה מהירח, אמצעי להעמסה ולאחסון דגימות של אדמת ירח שנמסרה לכדור הארץ, כמו גם יישום נחיתה ברמת דיוק גבוהה על המגדלור הממוקם על הירח. במקביל, מתוכנן לבצע אספקה של דגימות קרקע ירח שנאספו באמצעות רובר הירח באזורים שנבחרו מראש בעלי עניין מדעי.
פרויקט Luna-Resource / 2 יהיה השלב השלישי בתוכנית הירח הרוסית. במסגרתו הוא מתוכנן לערוך שתי משלחות: הראשונה תעביר רובע ירח מחקר כבד אל פני הירח כדי לערוך מחקר מגעים וללכת דגימות של אדמת ירח, והשנייה - רקטת המראה להחזרת דגימות קרקע. לכדור הארץ.
יצירת בסיס אוטומטי תאפשר לפתור מספר בעיות לטובת תוכנית ירח מאוישת, הקובעת שאחרי 2026 אנשים יטוסו לירח. משנת 2027 עד 2032, מתוכנן ליצור מרכז מחקר מיוחד "קרקע המוכיחה ירח" על הירח, המיועד כבר לעבודה של קוסמונאוטים.
ארה ב
בינואר 2004 הכריז נשיא ארה"ב ג'ורג 'בוש על מטרת נאס"א "לחזור" לירח עד 2020. האמריקאים תכננו להיפטר מהסעות מיושנות כדי לפנות כספים עד 2010. עד 2015 אמורה נאס"א לפרוס תכנית קונסטלציה חדשה בדומה לתוכנית אפולו המודרנית והמורחבת. המרכיבים העיקריים של הפרויקט הם רכב השיגור Ares-1, המהווה פיתוח של מגבר ההנעה המוצק של המעבורת, החללית המאוישת של אוריון עם צוות של עד חמישה עד שישה אנשים, מודול Altair, המיועד לנחיתה על פני הירח וההמראה ממנו, במה לבריחה מכדור הארץ (EOF), כמו גם המוביל הכבד "ארס -5", שנועד לשגר את ה- EOF למסלול הקרוב לכדור הארץ יחד עם "האלטייר". מטרת תוכנית הכוכבים הייתה לטוס לירח (לא לפני 2012), ואז לנחות על פני השטח שלו (לא לפני 2020).
עם זאת, הממשל האמריקאי החדש, בראשותו של ברק אובמה, הודיע השנה על סיום תוכנית הקונסטלציה, בהתחשב בכך שהיא יקרה מדי. לאחר שצמצם את תוכנית הירח, ממשל אובמה החליט במקביל להאריך את המימון להפעלת הקטע האמריקאי של ISS עד 2020. במקביל, החליטו הרשויות האמריקאיות לעודד את מאמציה של חברות פרטיות לבנות ולהפעיל חלליות מאוישות.
חרסינה
תוכנית לימודי הירח הסינית מחולקת באופן מקובל לשלושה חלקים. במהלך הראשון בשנת 2007, שוגרה בהצלחה החללית צ'אנג -1.הוא עבד במסלול הירח במשך 16 חודשים. התוצאה הייתה מפה תלת מימדית ברזולוציה גבוהה של פני השטח שלה. בשנת 2010, מכשיר מחקר שני נשלח לירח כדי לצלם אזורים, באחד מהם הצ'אנג'ה 3 יצטרך לנחות.
השלב השני של תוכנית המחקר של לוויין טבעי של כדור הארץ כולל משלוח של רכב מונע על פני השטח שלו. כחלק מהשלב השלישי (2017), יעלה מיצב נוסף לירח, שהמשימה העיקרית שלו תהיה מסירת דגימות סלע ירח לכדור הארץ. סין מתכוונת לשלוח את האסטרונאוטים שלה ללוויין כדור הארץ לאחר 2020. בעתיד, מתוכנן ליצור שם תחנה למגורים.
הוֹדוּ
להודו יש גם תוכנית ירח לאומית. בנובמבר 2008 השיקה מדינה זו את הירח המלאכותי "צ'אנדראיין -1". בדיקה אוטומטית נשלחה ממנה אל פני השטח של הלוויין הטבעי של כדור הארץ, שחקר את הרכב האטמוספירה ולקח דגימות קרקע.
בשיתוף עם רוסקוסמוס, הודו מפתחת את פרויקט Chandrayan -2, החוזה לשלוח חללית לירח באמצעות רכב השיגור ההודי GSLV, המורכב משני מודולי ירח - מסלול ומודול נחיתה.
שיגור החללית המאוישת הראשונה מתוכנן לשנת 2016. על הסיפון, על פי ראש ארגון מחקר החלל ההודי (ISRO) קומאראסוואמי רדהאקרישנן, ייצאו לחלל שני אסטרונאוטים שיעברו שבעה ימים במסלול כדור הארץ הנמוך. כך תהפוך הודו למדינה הרביעית (אחרי רוסיה, ארצות הברית וסין) המבצעת טיסות חלל מאוישות.
יפן
יפן מפתחת את תוכנית הירח שלה. אז, בשנת 1990, החקירה הראשונה נשלחה לירח, ובשנת 2007 שוגרה שם הלוויין המלאכותי קאגויה עם 15 מכשירים מדעיים ושני לוויינים - אוקינאווה ואונה על הסיפון (הוא עבד במסלול הירח במשך יותר משנה). בשנים 2012-2013 תוכנן להשיק את המכשיר האוטומטי הבא, עד 2020 - טיסה מאוישת לירח, ובשנים 2025-2030 - יצירת בסיס ירח מאויש. עם זאת, בשנה שעברה החליטה יפן לנטוש את תוכנית הירח המאוישת בשל גירעונות תקציביים.
