Пилотируемая космонавтика

По мнению специалистов Центра, завоевание других планет должно начаться с создания сборочной платформы на низкой околоземной орбите. Именно на станции-верфи из отдельных модулей будут строиться межпланетные корабли — примерно так же, как строилась Международная космическая станция (МКС). Следующий этап — развёртывание лунной орбитальной станции (ЛОС). База на орбите вокруг нашего естественного спутника позволит исследовать Луну и управлять автоматами на её поверхности без запаздывания сигнала (от Земли до Луны сигнал идёт чуть более секунды). Кроме того именно с неё впоследствии осуществятся высадки на поверхность Луны. Затем в наиболее интересных с научной точки зрения областях Луны будут созданы посещаемые базы. Со временем базы станут постоянно обитаемыми и начнётся следующий этап — промышленное использование местных ресурсов для жизнеобеспечения космонавтов и заправки кораблей.

А Луна может предложить нам очень многое. Например, в состав её реголита (пылевидного слоя грунта на поверхности) входит множество химических элементов — кислород (40%), кремний (20%), железо (5—10%), алюминий (10%), кальций (10%), даже титан (3%) и магний (5%). Конечно, все эти сокровища необходимо ещё добыть. Ведь на Земле руду, содержащую меньше 25% железа, называют бедной, а меньше 16% вообще таковой не считают.

Новые данные, полученные российским прибором LEND (LEND — Lunar Exploration Neutron Detector, или нейтронный детектор для исследования Луны), входящим в состав научной аппаратуры американского зонда LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter — лунный орбитальный зонд), свидетельствуют о наличии в реголите водорода, лучшего топлива для жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Водород, в свою очередь, может указывать на наличие водяного льда, то есть воды и кислорода для нужд лунной базы.

Ещё один элемент, который входит в состав реголита и очень интересует человечество, — знаменитый гелий-3, прекрасное «горючее» для термоядерных электростанций будущего. Реакция 3Не + D → 4Не + p имеет ряд преимуществ: низкий поток нейтронов, неактивные материалы для синтеза, отсутствие радиоактивного выброса в случае аварии с разгерметизацией активной зоны. При термоядерном синтезе, когда тонна гелия-3 вступает в реакцию с 0,67 тонны дейтерия, высвобождается энергия, эквивалентная сгоранию 15 млн тонн нефти. К сожалению, гелия-3 на Земле почти нет, а на Луне его может найтись до 10 млн тонн (см. «Наука и жизнь» № 8, 2004 г.). Следует отметить, что существуют два огромных препятствия на пути внедрения термоядерной энергетики: отсутствие работающих реакторов и крайне низкая концентрация гелия-3 в реголите, около грамма на 100 тонн.

К лунным ресурсам можно условно отнести и солнечное излучение, не ослабленное атмосферой — 1367 Вт/м², вакуум и отсутствие радиопомех с Земли на обратной стороне нашего спутника (что может пригодиться для строительства радиотелескопов).

Но вернёмся к планам Центра им. М. В. Хруничева. Для освоения Марса предложен примерно такой же план, как и для Луны: станция на орбите, отдельные высадки, сначала временная база, потом постоянная, затем использование местных ресурсов, благо их на Марсе не меньше, чем на Луне. В атмосфере планеты присутствуют углекислый газ (95%) и азот (3%). Основная составляющая почвы — кремнезём (20—25%), содержащий примесь гидратов оксидов железа (до 15%). В элементном составе марсианской почвы преобладает кремний (20%), присутствуют железо (12%), алюминий и магний. И совсем недавно на Марсе был обнаружен водяной лёд.

Инженерные проекты достижения красной планеты разрабатываются уже более шестидесяти лет..."

Подробнее см.: https://www.nkj.ru/archive/articles/19407/ ( "Наука и жизнь", "Луна и Марс как объекты колонизации" ) + инфографика на источнике.

"на Луне дует сильнейший Солнечный (звездный) ветер, весьма опасный для космонавтов, с точки зрения радиационного облучения. Минимальная скорость ветра 300 км/сек при максимальных значениях до ~1500 км/сек. Широкий диапазон скоростей указывает на большие флуктуации ветра, зависящие от активности Солнца. Тот же ветер обдувает и планету Земля, но геомагнитное поле к счастью экранирует нас от него, давая нам знать о нем великолепными сполохами северного (и южного) сияния. Состав солнечного ветра - электроны, протоны и сильно ионизированные ядра (в основном гелий). Средняя плотность частиц ветра равна ~10 частиц/см³. На рисунке показано истечение солнечного ветра (плазмы с вмороженным магнитным полем) от Солнца, полученное сегодня и постоянно регистрируемое космическим аппаратом LASCO C2, расположенным в точке Лагранжа (L1). Ярко белые истечения плазмы на рисунке показывают на профили текущих Солнечных вспышек. Окружность белого цвета очерчивает границы Солнца. Интересующимся деталями данных LASCO и космической погодой в окресности Солнца рекомендую сайт : www.solarham.net " - https://thequestion.ru/questions/277094/est-li-veter-na-lune

Широкие исследования солнечной активности, и особенно солнечных вспышек, выполняемые разнообразными астрофизическими методами, в том числе наблюдения, проводимые непосредственно на борту орбитальных станций, создали основу для прогнозирования радиационной опасности, связанной с отдельными явлениями такого типа. радиационная опасность при космических полетах может быть снижена. Основные способы достижения этой цели -— создание защиты и проведение оперативных мероприятий на основе контроля и прогноза радиационной обстановки на трассах полета космических кораблей и станций. Для их реализации необходима затрата значительных ресурсов (весовых, энергетических, финансовых), которые требуют рационального, оптимального распределения. Поэтому для того, чтобы обеспечить безопасность полета в целом, необходимо решить вопрос о мере безопасности. Другими словами, вопрос в том, что принимать за меру опасности и каким должно быть ее граничное значение, отделяющее безопасные условия от опасных. Решение этого вопроса достигается усилиями специалистов по обеспечению радиационной безопасности, радиобиологии, физике противорадиационной защиты.
Проблема обеспечения безопасности космических полетов обусловлена наличием источников опасности для здоровья космонавтов, с одной стороны, и существующими в настоящее время ограничениями массы космических объектов — с другой. Это вынуждает при планировании космических полетов искать компромисс между имеющимися возможностями ракетно-космической техники и способностью человека выполнить заданную программу полета в условиях повышенного (по сравнению с обычными земными условиями) уровня риска для его здоровья и жизни.
Технические возможности по осуществлению запусков в космос не позволяют в настоящее время снабдить космонавтов такой же защитой, какой защищен персонал ядерно-технических установок в земных условиях. Проблема радиационной защиты экипажей космических кораблей оказывается очень сложной также и вследствие того, что во время полета возможны значительные отклонения (вариабельность) радиационной обстановки от среднего уровня. Эти отклонения могут быть связаны как с вероятностным характером действия источников радиации, так и с возможностью возникновения потенциально опасных ситуаций на самом корабле. В целом это приводит к конечной вероятности превышения любого значения дозы радиационного облучения, установленного в качестве критерия радиационной безопасности для условий космического полета. Следует также учесть, что проявления радиобиологических эффектов вследствие естественной вариабельности также носят вероятностный характер. Поэтому становится ясным, что регламентированное значение дозы облучения не может быть однозначной мерой радиационной безопасности, и адекватной мерой радиационной безопасности следовало бы признать вероятность неблагоприятных последствий." - http://www.astronaut.ru/bookcase/books/spacebio/text/04.htm