Ve vesmírném průmyslu se věčný spor mezi fyziky a textaři proměnil v 21. století v debatu o tom, co je pro lidstvo důležitější - automatická nebo pilotovaná astronautika?
Zastánci „automatizace“apelují na relativně nízké náklady na vytváření a spouštění zařízení, která jsou velkým přínosem jak pro základní vědu, tak pro řešení aplikovaných problémů na Zemi. A jejich odpůrci, kteří snili o době, kdy „naše stopy zůstanou na prašných cestách vzdálených planet“, tvrdí, že průzkum vesmíru je bez lidské činnosti nemožný a neúčelný.
Kam budeme létat?
V Rusku má tato diskuse velmi vážné finanční pozadí. Pro nikoho není tajemstvím, že rozpočet domácí kosmonautiky je mnohem menší ve srovnání nejen se Spojenými státy a Evropou, ale také s tak relativně mladým členem vesmírného klubu, jakým je Čína. A směrů, ve kterých je průmysl povolán pracovat v naší zemi, je mnoho: kromě účasti na programu Mezinárodní vesmírné stanice (ISS) je to globální navigační satelitní systém GLONASS a komunikační satelity, dálkové snímání Země, meteorologické, vědecké kosmické lodě, nemluvě o armádě a dvojím použití. Musíme se tedy podělit o tento finanční „trishkin caftan“, abychom nikoho neurazili (i když se nakonec stejně ukáže, že jsou všichni uraženi, protože přidělené prostředky na běžný rozvoj průmyslu zjevně nestačí).
Nedávno vedoucí Federální vesmírné agentury (Roscosmos) Vladimir Popovkin řekl, že podíl astronautiky s posádkou na rozpočtu jeho oddělení je velmi velký (48%) a měl by být snížen na 30%. Současně upřesnil, že Rusko bude přísně dodržovat své závazky v rámci programu ISS (poté, co letos přestanou lety raketoplány, poskytne posádky na oběžnou dráhu pouze ruská kosmická loď Sojuz). Na čem tedy ušetříme? O vědeckém výzkumu nebo o slibném vývoji? K zodpovězení této otázky je nutné porozumět strategii rozvoje domácí posádky astronautiky pro nadcházející desetiletí.
Podle Nikolaje Panichkina, prvního náměstka generálního ředitele TsNIIMash (který působil jako náústek hlavního vědeckého a expertního ústavu Roskosmosu), je dnes nesprávné počítat vesmírné aktivity na 10–15 let: „Úkoly základního výzkumu v hlubokém vesmír, průzkum Měsíce a Marsu je tak grandiózní. že je nutné plánovat minimálně 50 let. Číňané se snaží dívat dopředu na sto let. “
Kam tedy budeme v blízké budoucnosti létat - na oběžnou dráhu blízkou Zemi, na Měsíc nebo na Mars?
Sedmá část světa
Patriarcha vesmírného průmyslu, nejbližší spolupracovník geniálního designéra Sergeje Koroleva, akademik Ruské akademie věd Boris Chertok je přesvědčen, že hlavním úkolem světové kosmonautiky by mělo být spojení Měsíce se Zemí. Na zahájení planetárního kongresu účastníků kosmických letů, který se konal v Moskvě na začátku září, řekl: „Stejně jako máme Evropu, Asii, Jižní a Severní Ameriku, Austrálii, musí existovat další část světa - Měsíc."
Dnes mnoho zemí, především USA a Čína, hovoří o svých ambicích na pozemský satelit. Nikolai Panichkin tvrdí: „Když byla otázka rozhodována, co bylo dřív - Měsíc nebo Mars, byly různé názory. Náš institut se domnívá, že přesto, že si stanovíme vzdálený cíl - Mars, musíme projít Měsícem. Na něm ještě spousta věcí nebyla prozkoumána. Na Měsíci je možné vytvořit základny pro provádění výzkumu v hlubokém vesmíru, vyvíjet technologie pro let na Mars. Při plánování letu s posádkou na tuto planetu do roku 2045 proto musíme do roku 2030 zřídit základny na Měsíci. A v letech 2030 až 2040 vytvořte základnu pro rozsáhlý průzkum Měsíce se základnami a výzkumnými laboratořemi. “
První zástupce generálního ředitele TsNIIMash se domnívá, že při realizaci lunárních projektů si pozornost zaslouží myšlenka vytvoření skladu potravin a paliva na oběžné dráze Země. Na ISS to pravděpodobně nebude realizováno, protože stanice by měla ukončit provoz kolem roku 2020. A velké lunární expedice začnou po roce 2020. A další důležitý aspekt zdůrazňuje ruský specialista: „Když institut navrhuje tuto strategii, dáváme ji do souvislosti s podobnými strategickými plány Číny a Ameriky. Měsíční závod musí být samozřejmě mírumilovný. Jak je známo, jaderné zbraně nelze testovat a nasadit do vesmíru. Pokud se v blízké budoucnosti kosmonauti, astronauti a taikonauti začnou usazovat na Měsíci, měli by tam postavit bydlení, vědecké laboratoře, podniky na těžbu cenných nerostů a ne vojenské základny. “
Mnoho vědců je přesvědčeno, že rozvoj přírodních zdrojů měsíce je prioritním úkolem. Podle akademika Ruské akademie věd Erika Galimova tedy mohou lunární minerály zachránit lidstvo před globální energetickou krizí. Tritium dodané na Zemi z nejbližšího nebeského tělesa lze použít k termonukleární fúzi. Kromě toho je velmi lákavé proměnit Měsíc v základnu pro průzkum hlubokého vesmíru, základnu pro sledování nebezpečí asteroidů a sledování vývoje kritických situací na naší planetě.
Nejjasnější (a kontroverzní!) Idea je stále použití helia-3 dostupného na Měsíci, který na Zemi není. Jeho hlavní výhodou, říká Galimov, je, že je to „palivo šetrné k životnímu prostředí“. Problém odstraňování radioaktivního odpadu, který je metlou jaderné energie, tedy mizí. Podle vědeckých výpočtů bude roční potřeba celého lidstva na helium-3 v budoucnu 100 tun. K jejich získání je nutné otevřít třímetrovou vrstvu měsíční půdy o rozloze 75 krát 60 kilometrů. Navíc paradoxně celý cyklus - od výroby po dodávku na Zemi - vyjde zhruba desetkrát levněji než použití uhlovodíků (s přihlédnutím ke stávajícím cenám ropy).
"Západní odborníci navrhují postavit heliové reaktory přímo na Měsíci, což dále sníží náklady na výrobu čisté energie," poznamenává akademik. Zásoby helia -3 na Měsíci jsou obrovské - asi jeden milion tun: dost pro celé lidstvo na více než tisíc let.
Aby však mohla být těžba helia-3 na Měsíci zahájena za 15–20 let, je nutné zahájit geologický průzkum již nyní, mapovat oblasti obohacené a vystavené Slunci a vytvořit pilotní inženýrská zařízení, říká Galimov. Pro implementaci tohoto programu neexistují žádné složité inženýrské úkoly, jedinou otázkou jsou investice. Výhody z nich jsou zřejmé. Jedna tuna helia-3 v energetickém ekvivalentu se rovná 20 milionům tun ropy, to znamená, že při současných cenách stojí více než 20 miliard dolarů. A náklady na dopravu při dodání jedné tuny na Zemi budou činit pouze 20–40 milionů dolarů. Podle výpočtů specialistů bude energetický průmysl ke splnění potřeb Ruska potřebovat 20 tun helia -3 ročně a pro celou Zemi desetkrát více. Jedna tuna helia-3 stačí na roční provoz elektrárny o výkonu 10 GW (10 milionů kW). K těžbě jedné tuny helia-3 na Měsíci bude nutné otevřít a zpracovat místo hluboké tři metry na ploše 10–15 kilometrů čtverečních. Podle odborníků jsou náklady na projekt 25–35 miliard dolarů.
Myšlenka použití helium-3 však má odpůrce. Jejich hlavním argumentem je, že před vytvořením základen pro těžbu tohoto prvku na Měsíci a investováním značných finančních prostředků do projektu je nutné nastolit termonukleární fúzi na Zemi v průmyslovém měřítku, což dosud nebylo možné.
Ruské projekty
Ať je to jakkoli, technicky lze úkol přeměny měsíce ve zdroj nerostů vyřešit v příštích letech, jsou přesvědčeni ruští vědci. Několik předních domácích podniků tedy oznámilo svou připravenost a konkrétní plány na vývoj satelitu Země.
Podle Lavočkinovy vědecké a výrobní asociace, přední národní nevládní organizace v oblasti průzkumu vesmíru za pomoci automatických vozidel, by měla být Automata první „kolonizující“Měsíc. Tam se společně s Čínou vyvíjí projekt, který má položit základy pro průmyslový rozvoj Měsíce.
Podle specialistů podniku je v první řadě nutné prozkoumat nebeské těleso pomocí automatických prostředků a vytvořit lunární testovací místo, které se v budoucnu stane prvkem velké obydlené základny. Měl by zahrnovat mobilní komplex lehkých a těžkých lunárních roverů, telekomunikační, astrofyzikální a přistávací komplexy, velké antény a některé další prvky. Kromě toho se plánuje vytvoření souhvězdí kosmických lodí na oběžné dráze blízko Měsíce pro komunikaci a dálkové snímání povrchu.
Realizace projektu se plánuje ve třech fázích. Nejprve pomocí lehkých vozidel vyberte optimální oblasti na Měsíci pro řešení nejzajímavějších vědeckých a aplikovaných problémů a poté rozmístěte orbitální souhvězdí. V závěrečné fázi půjdou na pozemský satelit těžké lunární rovery, které určí nejzajímavější body pro přistání a odběr vzorků půdy.
Koncipovaný, podle názoru vývojářů projektu, nebude vyžadovat příliš velké investice, protože k odpalovacím vozidlům lze použít nosné rakety typu Rokot nebo Zenit (s výjimkou těžkých lunárních roverů).
Vedoucí ruská vesmírná společnost s lidskou posádkou SP Korolev Rocket and Space Corporation (RSC) Energia je připravena převzít štafetu měsíčního průzkumu. Podle jejích specialistů bude ISS hrát důležitou roli při vytváření měsíční základny, která by se nakonec měla proměnit v mezinárodní kosmodrom. I když se po roce 2020 partnerské země v programu ISS rozhodnou neprodloužit svůj provoz, plánuje se vybudování platformy na základě ruského segmentu pro sestavování struktur budoucí lunární základny na oběžné dráze.
K dopravě lidí a nákladu na oběžnou dráhu se vyvíjí slibný dopravní systém, který bude sestávat ze základní kosmické lodi a několika jejích úprav. Základní verze je transportní loď s lidskou posádkou nové generace. Je určen k obsluze orbitálních stanic - k posílání posádek a nákladu k nim s následným návratem na Zemi, a také k využití jako záchranná loď.
Nový systém s posádkou se zásadně liší od stávající kosmické lodi Sojuz, a to především z hlediska nových technologií. Slibná loď bude postavena podle konstrukčního principu Lego (tedy podle modulárního principu). Pokud je nutné letět na oběžnou dráhu blízkou Zemi, k rychlému přístupu na stanici poslouží kosmická loď. Pokud se úkoly stanou komplikovanějšími a budou vyžadovány lety mimo blízký pozemský prostor, může být komplex dodatečně vybaven pomocným prostorem s možností návratu na Zemi.
Energia očekává, že úpravy kosmických lodí umožní expedice na Měsíc, údržbu a opravy satelitů, provádění dlouhých - až měsíc - autonomních letů za účelem provádění různých výzkumů a experimentů, jakož i dodání a vrácení zvýšené množství nákladu ve vratné verzi bezobslužného nákladu. Systém snižuje pracovní zátěž posádky, navíc díky systému přistání s padákem bude přesnost přistání pouze dva kilometry.
Podle plánů stanovených ve federálním vesmírném programu do roku 2020 se první start nové kosmické lodi s posádkou uskuteční v roce 2018 z kosmodromu Vostočnyj, který se buduje v oblasti Amur.
Pokud se Rusko na státní úrovni přesto rozhodne vyvíjet minerály na Měsíci, Energia bude schopna poskytnout jediný opakovaně použitelný transportní a nákladový vesmírný komplex sloužící průmyslovému rozvoji nebeského tělesa. Nová loď (která zatím nedostala oficiální název), která nahradí Sojuz, spolu s interorbitálním remorkérem Parom vyvinutým RKK zajistí přepravu až 10 tun nákladu, což výrazně sníží náklady na dopravu. V důsledku toho bude Rusko také schopno poskytovat komerční služby pro odesílání různých nákladů do vesmíru, včetně objemných.
Parom je kosmická loď, kterou vypustí nosná raketa na oběžnou dráhu Země (asi 200 km nadmořské výšky). Poté další nosná raketa doručí kontejner s nákladem do daného bodu na něm. Tahač s ním zakotví a přesune ho na místo určení, například na orbitální stanici. Na oběžnou dráhu je možné vypustit kontejner téměř s jakýmkoli tuzemským nebo zahraničním dopravcem.
Při současném financování vesmírného průmyslu je však vytvoření lunární základny a průmyslový rozvoj družice Země projekty poměrně vzdálené budoucnosti. Plány letů na Měsíc turistů za pomoci upravené kosmické lodi Sojuz se podle Roskosmosu zdají mnohem realističtější. Spolu s americkou společností Space Adventures vyvíjí ruské oddělení novou turistickou trasu do vesmíru a plánuje poslat pozemšťany na prohlídku Měsíce za pět let.
K vývoji nebeského tělesa je připravena přispět i další známá tuzemská společnost, Khruničevské státní středisko pro výzkum a produkci vesmíru (GKNPT). Podle specialistů GKNPT by lunárnímu programu měla předcházet první etapa poblíž Země, která bude realizována pomocí zkušeností ISS. Na základě stanice se po roce 2020 plánuje vytvoření orbitálního montážního a provozního komplexu s posádkou pro budoucí expedice na jiné planety, případně i turistických komplexů.
Lunární program by podle vědců neměl opakovat to, co již bylo provedeno v minulém století. Plánuje se vytvoření trvalé stanice na oběžné dráze satelitu Země a poté základny na jejím povrchu. Nasazení lunární stanice, skládající se ze dvou modulů, zajistí nejen expedici k ní, ale také návrat nákladu na Zemi. Bude také vyžadovat kosmickou loď s lidskou posádkou s posádkou nejméně čtyř lidí, která může být schopna autonomního letu až 14 dní, a také modul lunární orbitální stanice a přistávací a vzletové vozidlo. Dalším krokem by měla být stálá základna na měsíčním povrchu s veškerou infrastrukturou, která v první fázi zajistí pobyt čtyř osob, a poté zvýšit počet základních modulů a vybavit ji elektrárnou, modulem brány a dalšími potřebná zařízení.
Programy vesmírných klubů
Rusko
V rámci koncepce rozvoje ruského průzkumu vesmíru s lidskou posádkou do roku 2040 se počítá s programem průzkumu Měsíce (2025–2030) a letů na Mars (2035–2040). Roscosmos je přesvědčen, že současným úkolem vývoje satelitu Země je vytvoření měsíční základny a takový rozsáhlý program by měl být prováděn v rámci mezinárodní spolupráce.
V rámci první etapy programu lunárního průzkumu v letech 2013–2014 se plánuje vypuštění lunárních satelitů Luna-Glob a Luna-Resource, uvedl vedoucí nevolnické neziskové organizace Lavočkin Viktor Khartov. Úkoly mise Luna-Glob jsou létat kolem Měsíce, připravovat a vybírat místa pro lunární rover, pro další inženýrské a vědecké komplexy, které se stanou základnou pro budoucí základnu, a také studovat jádro měsíce pomocí speciálních vrtací zařízení - penetrátory (v této záležitosti je možná spolupráce s Japonskem, protože japonští specialisté úspěšně vyvíjejí penetrátory již dlouhou dobu).
Druhá etapa zajišťuje dodávku vědecké laboratoře - lunárního roveru na Měsíc pro širokou škálu vědeckých a technologických experimentů. V této fázi jsou ke spolupráci zvány Indie, Čína a evropské země. Plánuje se, že Indiáni v rámci mise Chandrayan-2 poskytnou raketu a letový modul a také start z jejich kosmodromu. Rusko připraví přistávací modul, měsíční rover o hmotnosti 400 kilogramů a vědecké vybavení.
Podle Viktora Chartova je v budoucnu (po roce 2015) plánován ruský projekt Luna-Resource / 2, který počítá s vytvořením jednotné přistávací platformy, lunárního roveru s dlouhým doletem, vzletové rakety z Měsíce, prostředky pro nakládání a skladování vzorků měsíční půdy dodané na Zemi, jakož i provádění vysoce přesného přistání na majáku umístěném na Měsíci. Současně se plánuje provedení dodávky vzorků měsíční půdy odebrané pomocí lunárního roveru ve předem vybraných oblastech vědeckého zájmu.
Projekt Luna-Resource / 2 bude třetí fází ruského lunárního programu. V rámci toho se plánuje uskutečnění dvou expedic: první dodá na měsíční povrch těžký měsíční rover, aby provedl kontaktní výzkum a odebral vzorky měsíční půdy, a druhá - vzletová raketa pro vrácení vzorků půdy k zemi.
Vytvoření automatické základny umožní vyřešit řadu problémů v zájmu lunárního programu s lidskou posádkou, který stanoví, že po roce 2026 budou lidé létat na Měsíc. Od roku 2027 do roku 2032 se plánuje vytvoření speciálního výzkumného centra „Lunar Proving Ground“na Měsíci, které již bylo navrženo pro práci kosmonautů.
USA
V lednu 2004 americký prezident George W. Bush oznámil cíl NASA „vrátit se“na Měsíc do roku 2020. Američané plánovali zlikvidovat zastaralé raketoplány, aby uvolnili prostředky do roku 2010. Do roku 2015 měla NASA nasadit nový program Constellation podobný modernizovanému a rozšířenému programu Apollo. Hlavními součástmi projektu jsou nosná raketa Ares-1, která je vývojem posilovače raketoplánu na tuhá paliva, kosmické lodi s posádkou Orion s posádkou až pěti až šesti lidí, modulu Altair, navrženého pro přistání na měsíční povrch a start z něj, fáze útěku ze Země (EOF), stejně jako těžký nosič „Ares-5“, navržený k vypuštění EOF na oběžnou dráhu Země společně s „Altairem“. Cílem programu Constellation bylo letět na Měsíc (ne dříve než v roce 2012), a poté přistát na jeho povrchu (ne dříve než v roce 2020).
Nová americká administrativa v čele s Barackem Obamou však letos oznámila ukončení programu Constellation, protože jej považuje za příliš nákladný. Po omezení lunárního programu se Obamova administrativa souběžně rozhodla prodloužit financování provozu amerického segmentu ISS do roku 2020. Americké úřady se zároveň rozhodly podpořit úsilí soukromých společností o stavbu a provoz kosmických lodí s lidskou posádkou.
Čína
Studijní program Čínský měsíc je tradičně rozdělen do tří částí. Během prvního v roce 2007 byla úspěšně vypuštěna kosmická loď Chang'e-1. Na měsíční oběžné dráze pracoval 16 měsíců. Výsledkem byla 3D mapa jeho povrchu ve vysokém rozlišení. V roce 2010 byl na Měsíc vyslán druhý výzkumný aparát k fotografování oblastí, v jedné z nich bude muset přistát Chang'e-3.
Druhá fáze výzkumného programu pro přirozený satelit Země zahrnuje dodání samohybného vozidla na jeho povrch. V rámci třetí fáze (2017) zamíří na Měsíc další instalace, jejímž hlavním úkolem bude dodání vzorků měsíčních hornin na Zemi. Čína hodlá vyslat své astronauty na satelit Země po roce 2020. Do budoucna se tam plánuje vytvoření obytné stanice.
Indie
Indie má také národní lunární program. V listopadu 2008 vypustila tato země umělý měsíc „Chandrayan-1“. Byla z ní vyslána automatická sonda na povrch přirozeného satelitu Země, která studovala složení atmosféry a odebírala vzorky půdy.
Indie ve spolupráci s Roscosmosem vyvíjí projekt Chandrayan -2, který počítá s vysláním kosmické lodi na Měsíc pomocí indické nosné rakety GSLV, skládající se ze dvou lunárních modulů - orbitálního a přistávacího modulu.
Vypuštění první kosmické lodi s posádkou je naplánováno na rok 2016. Na palubě se podle šéfa Indické organizace pro výzkum vesmíru (ISRO) Kumaraswamy Radhakrishnana vydají do vesmíru dva astronauti, kteří stráví sedm dní na oběžné dráze Země. Indie se tak stane čtvrtým státem (po Rusku, USA a Číně), který uskutečňuje vesmírné lety s lidskou posádkou.
Japonsko
Japonsko vyvíjí svůj lunární program. V roce 1990 byla tedy na Měsíc vyslána první sonda a v roce 2007 tam byla vypuštěna umělá družice Kaguya s 15 vědeckými přístroji a dvěma satelity - Okinawa a Ouna na palubě (na oběžné dráze měsíce fungovala více než rok). V letech 2012-2013 bylo plánováno spuštění dalšího automatického zařízení, do roku 2020 - let s posádkou na Měsíc a do roku 2025-2030 - vytvoření lunární základny s posádkou. V loňském roce se však Japonsko rozhodlo opustit lunární program s posádkou kvůli rozpočtovým schodkům.
