Вперед, в будущее: NASA представило подробный проект создания лунной базы

Во вторник, 26 мая, в штаб-квартире американского космического агентства (NASA) состоялось мероприятие, посвященное проекту создания лунной базы. Агентство объявило о новых контрактах на луноходы и беспилотные грузовые посадочные модули, а руководители представили целевые сроки запусков и этапы создания первой лунной станции и исследовательских миссий.

NASA будет строить базу в районе Южного полюса Луны постепенно, и первый этап уже начался.

NASA начнет с серии масштабных роботизированных миссий по исследованию Южного полюса Луны, тестированию технологий и подготовке к операциям на поверхности.

Основные задачи:

• Значительное увеличение активности на Луне: выполнение до 25 миссий, включая 21 посадку.

• Разработка пилотируемых и автономных вездеходов для обеспечения мобильности и подготовки поверхности, а также четырех беспилотных летательных аппаратов MoonFall, спутников связи и наблюдения.

• Первые демонстрации технологий электропитания, навигации, связи и ядерных радиоизотопных нагревательных элементов, предназначенных для работы в условиях долгой лунной ночи.

• Изучение научной полезной нагрузки посадочных аппаратов и марсоходов.

• Доставка четырех тонн полезной нагрузки для проверки работоспособности на лунной поверхности.

Ключевая миссия: Blue Moon Mark 1 компании Blue Origin

На первом этапе разработки лунной базы посадочный модуль Blue Moon Mark 1 компании Blue Origin поможет проводить научные исследования, испытывать технологии и поддерживать разработки, необходимые для длительной работы на Луне вблизи Южного полюса.

Лунный посадочный модуль Blue Moon Mark 1, также известный как Endurance, представляет собой беспилотный грузовой посадочный модуль, предназначенный для будущих операций на лунной поверхности, обеспечивающий точную посадку, автономное наведение, навигацию и управление.

Ключевая элемент: Griffin-1 компании Astrobotics

В ходе первого этапа лунный посадочный модуль Griffin Mission One (Griffin-1) компании Astrobotic поможет продемонстрировать возможности коммерческой доставки на Луну, доставит грузы NASA и международных партнеров.

Griffin-1 — это миссия по посадке на Луну в рамках инициативы NASA CLPS (Commercial Lunar Payload Services), целью которой является посадка в кратере Нобиле, расположенном недалеко от Южного полюса Луны.

Данная миссия станет крупным демонстрационным полетом посадочного модуля, доставляющего грузы NASA, Европейского космического агентства, Venturi Astrolab и Astrobotic.

Griffin-1 доставит на поверхность Луны крупнейший коммерческий груз: лунную инновационную платформу Flexible Logistics and Exploration (FLEX) компании Astrolab, демонстрационный луноход, предназначенный для отработки систем и компонентов для будущего лунохода FLEX.

Ключевая миссия: IM-3 от компании Intuitive Machines

Миссия IM-3 компании Intuitive Machines — это миссия по посадке на Луну в рамках инициативы NASA CLPS (Commercial Lunar Payload Services), которая будет собирать научные данные. Миссия будет выполнена с помощью лунного посадочного модуля Nova-C Trinity.

Целью исследования будет происхождение магнитных аномалий Луны и их потенциальная связь с видимыми лунными вихрями.

Главная миссия: дроны MoonFall

В ходе первого этапа разработки лунной базы NASA планирует развернуть беспилотники MoonFall на Южном полюсе Луны для исследования и картографирования труднодоступной местности.

Миссия NASA MoonFall поможет проложить путь к развитию лунной базы с помощью четырех высокомобильных дронов. Разработанные для исследования одного из самых сложных и стратегически важных регионов Луны, они предоставят ценные данные для поддержки будущих операций на поверхности и развития площадок.

Четыре БПЛА будут запущены одновременно и отделены во время спуска на лунную поверхность. После отделения каждый аппарат приземлится и будет работать независимо в течение лунных суток — примерно 14 земных суток.

Дроны MoonFall предназначены для разведки мест, труднодоступных или недоступных для традиционных вездеходов, включая крутые склоны и постоянно затененные участки, которые могут содержать водяной лед и другие ценные ресурсы. Используя оптические камеры высокого разрешения и другие приборы, дроны будут обследовать местность, собирать изображения и помогать определять перспективные участки для будущих исследований и освоения территорий.

Каждый дрон совершит несколько полётов с использованием двигателей. Данные, собранные дронами MoonFall, помогут лучше понять условия Южного полюса Луны, снизить риски для будущих экипажей и определить технологии и операции, необходимые для обеспечения постоянного присутствия на Луне.

Развертывание пилотируемых и беспилотных лунных вездеходов

На первом этапе разработки лунной базы NASA планирует начать развертывание пилотируемых и беспилотных лунных вездеходов.

Легкие вездеходы будут использоваться для проведения начальных исследовательских работ и подготовки поверхности перед началом крупномасштабных операций с участием людей. Ожидается, что эти аппараты будут обладать базовой автономностью и возможностью дистанционного управления, смогут работать не менее одного года и преодолевать расстояние не менее 800 километров.

Пилотируемые легкие транспортные средства позволят астронавтам путешествовать дальше и выполнять больше задач во время миссий на поверхности Земли. Ожидается, что эти аппараты обеспечат как минимум один год эксплуатации и смогут преодолевать расстояния в 900 километров и более, включая как минимум 100 километров дополнительных пилотируемых перелетов.

Согласно ранним концепциям легкие вездеходы, разработанные для сложных условий лунной среды, будут обладать способностью преодолевать склоны с уклоном до 20 градусов, функционировать в тени до 150 часов и передвигаться со скоростью до 10 километров в час.

Ключевой элемент: радиоизотопные нагревательные установки

На первом этапе разработки лунной базы NASA планирует использовать радиоизотопные нагревательные установки для обеспечения работы наземных систем и операций в районе Южного полюса Луны.

Надежное электроснабжение и терморегулирование будут иметь решающее значение для обеспечения устойчивого присутствия человека на Луне. Для этого NASA разрабатывает радиоизотопные нагревательные элементы и связанные с ними технологии, которые помогут системам выдерживать экстремальные условия южного полюса Луны, где длительные периоды темноты и сильного холода могут создать проблемы для продолжительной работы.

В отличие от Земли, Луна имеет слабую атмосферу, не способную удерживать тепло, и температура в затененных областях или во время лунной ночи может резко падать до экстремально низких значений. Солнечная энергия может быть очень эффективна в освещенных солнцем районах, но периоды темноты, низкое солнечное излучение и постоянно затененная местность создают условия, в которых дополнительные решения для обогрева имеют решающее значение. Радиоизотопные обогреватели используют естественное тепло, выделяемое при распаде радиоизотопного материала, для поддержания безопасных рабочих температур электроники, батарей, приборов и механических систем.

Системы радиоизотопного нагрева могут обеспечить возможность проведения миссий в более холодных регионах, поддержать более длительные операции на поверхности и помочь роботам-исследователям достичь научно ценных районов, которые получают мало солнечного света или не получают его вовсе. Эти возможности особенно важны вблизи Южного полюса Луны, где доступ к кратерам со льдом и затененным участкам местности может иметь решающее значение для будущих исследований и разработки ресурсов.

Ключевые орбитальные элементы: спутники связи и наблюдения

В ходе первого этапа создания лунной базы NASA планирует развернуть первоначальную орбитальную ретрансляционную группировку, за которой последует создание дополнительной группировки для расширения возможностей связи и навигации.

Результатом должна стать высокоскоростная связь между Землей, окололунным пространством и лунной поверхностью для поддержки растущих научных, исследовательских и оперативных потребностей.

NASA также планирует продемонстрировать предварительные стандарты совместимости через LunaNet — разрабатываемую архитектуру связи и навигации на Луне, призванную помочь различным системам и поставщикам более эффективно взаимодействовать друг с другом.

Главная миссия: VIPER

Космический аппарат VIPER (Volatiles Investigating Polar Exploration Rover) поможет проложить путь к созданию лунной базы, занимаясь поиском водяного льда и других ценных ресурсов вблизи Южного полюса Луны. Работая в одной из самых экстремальных сред Луны, VIPER предоставит критически важные данные для поддержки долгосрочного пилотируемого исследования Луны.

Планируется, что космический аппарат VIPER будет доставлен на лунную поверхность в конце 2027 года. VIPER был разработан как мобильный роботизированный исследовательский аппарат, способный передвигаться по труднодоступному району Южного полюса. Оснащенный несколькими научными приборами и буровой установкой глубиной 1 метр, луноход будет анализировать лунный грунт на разных глубинах и при различных температурах для обнаружения и изучения летучих веществ.

Луноход способен проникать в постоянно затененные кратеры — одни из самых холодных мест в Солнечной системе, — где лед мог сохраняться миллиарды лет. Данные, собранные аппаратом VIPER, помогут определить, как лунные ресурсы могут обеспечить потребности будущих исследователей, а также продвинут научное понимание распределения воды и других летучих веществ в Солнечной системе.

К 2029 году NASA перейдет к созданию полупостоянной инфраструктуры и начнет начальные этапы освоения и материально-технического обеспечения.

Основные задачи:

• Внедрение расширенных систем солнечной энергетики и первоначальных возможностей по обеспечению энергией наземных атомных электростанций, потенциально включающих реакторы деления и радиоизотопные энергетические системы.

• Создание модернизированных вездеходов, потенциально усовершенствованных БПЛА MoonFall и первых элементов обитаемого модуля.

• Усовершенствование сети связи «земля — орбита» и обеспечение надежной связи в районе Южного полюса Луны.

• Доставка до 60 тонн грузов с помощью 24 посадочных площадок с использованием грузовых посадочных модулей низкого, среднего и тяжелого классов.

Ключевой наземный элемент: герметичный луноход

Ожидается, что герметичный луноход, предоставленный Японским агентством аэрокосмических исследований (JAXA), будет развернут на втором этапе разработки лунной базы.

Луноход расширит возможности астронавтов и выполняя функции мобильного жилого модуля и лаборатории, позволит экипажам исследовать географически разнообразные регионы и проводить научные исследования далеко за пределами непосредственной близости от мест посадки или стационарных жилых модулей.

Герметичный лунный вездеход, рассчитанный на размещение двух астронавтов в скафандрах в течение до 30 дней, предназначен для обеспечения безопасного, закрытого рабочего пространства, где астронавты могут жить, проводить исследования и готовиться к вылазкам на поверхность. Эта возможность снижает необходимость оставаться в скафандрах во время длительных перемещений, повышая комфорт, эффективность и производительность миссии.

Ожидается, что луноход будет иметь приблизительный срок службы 10 лет, сможет преодолевать склоны до 15 градусов, функционировать до 150 часов в тени и развивать скорость до 3,5 километра в час.

Ключевые наземные средства: вездеходы для подготовки площадки и логистики

NASA планирует развернуть в районе Южного полюса Луны вездеходы для подготовки площадки и логистической поддержки, обработки реголита и начальных операций по логистике на поверхности.

Миссия: развитие ядерной наземной энергетики

NASA планирует использовать радиоизотопные термоэлектрические генераторы (РТГ) для разработки будущих крупномасштабных ядерных энергетических систем.

В рамках второго этапа будет использоваться радиоизотопный термоэлектрический генератор (РТГ), способный вырабатывать сотни ватт энергии.

Цель — способствовать развитию технологий, подходов к управлению тепловыми процессами, операционных концепций и процессов, которые могут послужить основой для будущих крупномасштабных ядерных энергетических систем, предназначенных для длительного исследования Луны и Марса.

Задача: увеличение выработки солнечной энергии

NASA планирует протестировать технологии увеличения выработки солнечной энергии.

В рамках второго этапа предусмотрено развертывание систем солнечных батарей с возможностями хранения энергии и распределения электроэнергии.

Будут протестированы системы развертывания солнечных батарей, аккумуляторные технологии и наземные распределительные центры электроэнергии.

Постоянная инфраструктура должна быть способна генерировать более 10 киловатт электроэнергии в периоды освещения и обеспечивать накопление до 360 киловатт-часов энергии в периоды лунной тени.

Ключевая инфраструктура: системы связи на поверхности Луны

NASA планирует расширить системы связи на поверхности Луны, предназначенные для удовлетворения растущих потребностей в обеспечении связи в районе Южного полюса Луны.

Развитие наземных средств связи включает в себя развертывание специализированных станций связи «поверхность — орбита», способных обеспечивать более высокую пропускную способность данных и более тесные соединения.

Предполагается, что узлы связи на поверхности Луны обеспечат дальность покрытия примерно в 10 километров на узел, функционируя аналогично вышкам сотовой связи на Земле, чтобы создать более связанную и устойчивую коммуникационную архитектуру на Луне.

На этом этапе операции будут расширены для обеспечения постоянного присутствия на Луне, с регулярной ротацией экипажей и непрерывной деятельностью на поверхности. Именно тогда жизнь и работа на Луне станут реальностью.

Основные задачи:

• Установка «полупостоянных» жилых модули с более просторными внутренними помещениями для проживания и работы экипажа.

• Развертывание наземных энергосистем, способных обеспечивать стабильное и надежное энергоснабжение в течение долгих лунных ночей, используя методы добычи ресурсов непосредственно на месте.

• Введение в строй герметичных вездеходов, позволяющих совершать дальние поездки, проводить исследования и научные операции.

• Развитие логистических сетей, поддерживаемых пилотируемыми и автономными вездеходами, обеспечиваюх снабжение и функционирование базы круглый год.

• Ежегодная доставка до 38 тонн грузов для обеспечения функционирования жилых комплексов, энергетических систем, логистических операций и крупных научных форпостов.

Ключевая инфраструктура: места обитания

В ходе третьего этапа NASA планирует расширить возможности обитания на лунной поверхности, перейдя от первоначальных систем кратковременного пребывания, продемонстрированных на втором этапе, к более совершенной инфраструктуре, предназначенной для поддержки более длительного пребывания человека.

Жилые системы третьей фазы будут включать в себя более крупные жилые модули, а также расширенные возможности по контролю микроклимата, электроснабжению и жизнеобеспечению.

В состав планируемой жилой инфраструктуры могут также входить шлюзы и узлы агрегации модулей, предназначенные для поддержки взаимосвязанных жилых комплексов.

Ключевая задача: использование местных ресурсов

NASA планирует перейти к устойчивому внедрению технологий, предназначенных для использования лунных материалов в исследовательских целях.

Ожидается, что на третьем этапе может проводиться извлечение кислорода, воды и водорода из лунного реголита, а также изучение методов преобразования реголита в долговечные строительные и инфраструктурные материалы с помощью таких подходов, как спекание, консольное строительство и 3D-печать.

Ключевая задача: возврат грузов без экипажа

NASA планирует начать внедрение значительных возможностей по доставке беспилотных грузов с лунной поверхности на Землю.

Ожидается, что на третьем этапе будут разработаны беспилотные системы возврата грузов, способные доставить с Луны до 500 килограммов груза.

Эти миссии по возвращению предназначены для обеспечения транспортировки научных образцов, исследовательских грузов и критически важного оборудования с поверхности Луны обратно на Землю для дальнейшего анализа и оценки.

Логистика

NASA планирует расширить комплексные логистические возможности, предназначенные для поддержки более продолжительных и сложных операций на лунной поверхности.

Jжидается, что на третьем этапе удастся увеличить пропускную способность доставки с приблизительно 0,5–1,5 метрических тонн до восьми метрических тонн за 28-дневную миссию.

Эти логистические системы предназначены для обеспечения транспортировки и поддержания жизненно важных поставок и инфраструктуры, включая продукты питания, воду, одежду, запасные части, научные полезные нагрузки, оборудование для технического обслуживания и другие материалы, необходимые для обеспечения работы экипажей, жилых модулей и наземных систем.

«Лунная база станет первым форпостом Америки и всего человечества на другой небесной планете», — заявил глава NASA Джаред Айзекман.

Руководство пользователя лунной базы можно посмотреть по ссылке.