Dalam industri ruang angkasa, perselisihan abadi antara ahli fizik dan penulis lirik diubah pada abad ke-21 menjadi perdebatan mengenai apa yang lebih penting bagi umat manusia - astronotik automatik atau berawak?
Penyokong "automasi" menarik kos pembuatan dan pelancaran peranti yang agak rendah, yang sangat bermanfaat bagi sains asas dan untuk menyelesaikan masalah yang berlaku di Bumi. Dan lawan mereka, bermimpi ketika "jejak kita akan tetap berada di jalan berdebu dari planet yang jauh," berpendapat bahawa penerokaan angkasa lepas tidak mungkin dan tidak pantas tanpa aktiviti manusia.
Kita hendak terbang ke mana?
Di Rusia, perbincangan ini mempunyai latar belakang kewangan yang sangat serius. Bukan rahsia bagi siapa pun bahawa belanjawan kosmonautik domestik jauh lebih rendah dibandingkan bukan hanya dengan Amerika Syarikat dan Eropah, tetapi juga dengan anggota kelab angkasa yang agak muda seperti China. Banyak petunjuk di mana industri ini dipanggil untuk bekerja di negara kita: selain mengambil bahagian dalam program Stesen Angkasa Antarabangsa (ISS), ini adalah sistem satelit navigasi global GLONASS, dan satelit komunikasi, penginderaan jauh Bumi, meteorologi, kapal angkasa saintifik, belum lagi mengenai ketenteraan dan penggunaan dua. Oleh itu, kita harus berkongsi "trishkin caftan" kewangan ini agar tidak menyinggung perasaan sesiapa (walaupun pada akhirnya semua orang merasa tersinggung, kerana dana yang diperuntukkan untuk perkembangan normal industri jelas tidak mencukupi).
Baru-baru ini, ketua Badan Angkasa Persekutuan (Roscosmos) Vladimir Popovkin mengatakan bahawa bahagian angkasawan berawak dalam anggaran jabatannya sangat besar (48%) dan ia harus dikurangkan menjadi 30%. Pada masa yang sama, dia menjelaskan bahawa Rusia akan dengan tegas mematuhi kewajibannya di bawah program ISS (setelah penerbangan ulang-alik berhenti tahun ini, hanya kapal angkasa Soyuz Rusia yang akan memberikan kru ke orbit). Apa yang akan kita simpan? Mengenai penyelidikan saintifik atau perkembangan yang menjanjikan? Untuk menjawab soalan ini, perlu memahami strategi pembangunan angkasawan berawak domestik selama beberapa dekad yang akan datang.
Menurut Nikolai Panichkin, Wakil Ketua Umum Pertama TsNIIMash (yang bertindak sebagai buah mulut ketua institusi ilmiah dan pakar Roscosmos), hari ini adalah salah untuk menghitung aktiviti ruang angkasa selama 10-15 tahun: "Tugas penyelidikan asas dalam ruang, penerokaan Bulan dan Marikh begitu megah sehingga perlu merancang sekurang-kurangnya 50 tahun. Orang Cina berusaha untuk melihat ke depan selama seratus tahun."
Jadi ke mana kita akan terbang dalam masa terdekat - ke orbit bumi dekat, ke bulan atau ke Marikh?
Bahagian ketujuh dunia
Patriark industri angkasa, rakan terdekat pereka cemerlang Sergei Korolev, Ahli Akademi Akademi Sains Rusia Boris Chertok yakin bahawa tugas utama kosmonautik dunia adalah penyatuan Bulan ke Bumi. Pada perasmian kongres planet para peserta penerbangan angkasa, yang berlangsung di Moscow pada awal September, dia berkata: "Sama seperti kita di Eropah, Asia, Amerika Selatan dan Utara, Australia, pasti ada bahagian lain dunia - Bulan."
Hari ini, banyak negara, terutamanya Amerika Syarikat dan China, bercakap mengenai cita-cita mereka untuk satelit Bumi. Nikolai Panichkin menegaskan: “Ketika pertanyaan itu diputuskan, apa yang pertama - Bulan atau Marikh, ada pendapat yang berbeda. Institut kami percaya bahawa, bagaimanapun, menetapkan tujuan yang jauh - Mars, kita mesti melalui Bulan. Di atasnya, banyak perkara belum diterokai. Di bulan, adalah mungkin untuk membuat pangkalan untuk melakukan penyelidikan di ruang dalam, untuk mengembangkan teknologi untuk penerbangan ke Mars. Oleh itu, dengan merancang penerbangan berawak ke planet ini pada tahun 2045, kita mesti membuat pos udara di Bulan menjelang 2030. Dan dalam kurun waktu 2030 hingga 2040, buatlah dasar untuk penjelajahan Bulan berskala besar dengan pangkalan dan makmal penyelidikan."
Timbalan ketua pengarah pertama TsNIIMash percaya bahawa ketika melaksanakan projek lunar, idea untuk membuat gudang makanan dan bahan bakar di orbit dekat bumi perlu mendapat perhatian. Mengenai ISS, ini tidak mungkin dilaksanakan, kerana stesen ini akan berhenti beroperasi sekitar tahun 2020. Dan ekspedisi lunar berskala besar akan bermula selepas 2020. Dan aspek penting lain diserlahkan oleh pakar Rusia: “Ketika institut mengusulkan strategi ini, kami menghubungkannya dengan rancangan strategi serupa China dan Amerika. Sudah tentu, perlumbaan bulan mesti damai. Seperti diketahui, senjata nuklear tidak dapat diuji dan digunakan di angkasa. Sekiranya dalam waktu dekat kosmonot, angkasawan dan taikonaut mulai menetap di Bulan, mereka harus membina perumahan di sana, makmal ilmiah, perusahaan untuk pengambilan mineral berharga, dan bukan pangkalan tentera."
Pengembangan sumber semula jadi bulan adalah tugas keutamaan, banyak saintis yakin. Oleh itu, menurut ahli akademik Akademi Sains Rusia Erik Galimov, mineral lunar dapat menyelamatkan manusia dari krisis tenaga global. Tritium dihantar ke Bumi dari cakerawala yang paling dekat dengannya boleh digunakan untuk peleburan termonuklear. Di samping itu, sangat menggoda untuk mengubah Bulan menjadi pos untuk penjelajahan ruang dalam, pangkalan untuk memantau bahaya asteroid, memantau perkembangan situasi kritikal di planet kita.
Idea yang paling terang (dan kontroversial!) Masih menggunakan helium-3 yang terdapat di Bulan, yang tidak ada di Bumi. Kelebihan utamanya, kata Galimov, adalah "bahan bakar mesra alam." Oleh itu, masalah pembuangan sisa radioaktif, yang merupakan bencana tenaga nuklear, hilang. Menurut perhitungan saintis, keperluan tahunan semua manusia untuk helium-3 pada masa akan datang adalah 100 tan. Untuk mendapatkannya, perlu membuka lapisan tiga bulan tanah lunar dengan luas 75 x 60 kilometer. Lebih-lebih lagi, secara paradoks, keseluruhan kitaran - dari pengeluaran hingga penghantaran ke Bumi - akan berharga sekitar sepuluh kali lebih murah daripada penggunaan hidrokarbon (dengan mempertimbangkan harga minyak yang ada).
"Pakar-pakar Barat mengusulkan untuk membangun reaktor helium secara langsung di Bulan, yang selanjutnya akan mengurangkan biaya menghasilkan tenaga bersih," kata ahli akademik itu. Cadangan helium-3 di Bulan sangat besar - kira-kira satu juta tan: cukup untuk semua manusia selama lebih dari seribu tahun.
Tetapi untuk memulakan penambangan helium-3 di Bulan dalam 15-20 tahun, adalah perlu untuk memulakan eksplorasi geologi sekarang, memetakan kawasan yang diperkaya dan terdedah kepada Matahari, dan membuat pemasangan teknik perintis, kata Galimov. Tidak ada tugas kejuruteraan yang kompleks untuk pelaksanaan program ini, satu-satunya persoalan adalah pelaburan. Manfaat dari mereka jelas. Satu tan helium-3 setara tenaga sama dengan 20 juta tan minyak, iaitu, pada harga semasa, harganya lebih dari $ 20 bilion. Dan kos pengangkutan untuk penghantaran satu tan ke Bumi hanya berjumlah $ 20-40 juta. Menurut pengiraan pakar, untuk memenuhi keperluan Rusia, industri tenaga memerlukan 20 tan helium-3 setiap tahun, dan untuk seluruh Bumi - sepuluh kali lebih banyak. Satu tan helium-3 sudah mencukupi untuk operasi tahunan loji janakuasa 10 GW (10 juta kW). Untuk mengeluarkan satu tan helium-3 di Bulan, perlu membuka dan memproses tapak sedalam tiga meter di kawasan seluas 10-15 kilometer persegi. Menurut para pakar, kos projek itu adalah $ 25-35 bilion.
Idea penggunaan helium-3, bagaimanapun, mempunyai lawan. Hujah utama mereka adalah bahawa sebelum membuat asas untuk pengekstrakan unsur ini di Bulan dan melaburkan dana yang besar dalam projek ini, perlu untuk mewujudkan peleburan termonuklear di Bumi pada skala industri, yang belum dapat dilakukan.
Projek Rusia
Walau bagaimanapun, secara teknis, tugas mengubah bulan menjadi sumber mineral dapat diselesaikan dalam beberapa tahun mendatang, para saintis Rusia yakin. Oleh itu, beberapa perusahaan domestik terkemuka mengumumkan kesediaan dan rancangan khusus mereka untuk pengembangan satelit Bumi.
Automata harus menjadi yang pertama "menjajah" Bulan, menurut Lavochkin Scientific and Production Association, NGO nasional terkemuka dalam bidang penerokaan angkasa lepas dengan bantuan kenderaan automatik. Di sana, bersama dengan China, sebuah proyek sedang dikembangkan yang dirancang untuk meletakkan dasar bagi pengembangan industri bulan.
Menurut pakar syarikat, pertama sekali, adalah perlu untuk menyelidiki benda langit menggunakan kaedah automatik dan membuat laman web ujian bulan, yang pada masa akan datang akan menjadi elemen pangkalan yang besar dihuni. Ia mesti merangkumi kompleks bergerak penumpang bulan ringan dan berat, telekomunikasi, kompleks astrofizik dan pendaratan, antena besar dan beberapa elemen lain. Sebagai tambahan, ia dirancang untuk membentuk konstelasi kapal angkasa di orbit dekat bulan untuk komunikasi dan penginderaan jauh permukaan.
Projek ini dirancang untuk dilaksanakan dalam tiga peringkat. Pertama, dengan bantuan kenderaan ringan, pilih kawasan optimum di Bulan untuk menyelesaikan masalah saintifik dan gunaan yang paling menarik, kemudian gunakan buruj orbit. Pada peringkat akhir, peneliti bulan berat akan menuju ke satelit Bumi, yang akan menentukan titik yang paling menarik untuk pendaratan dan pengambilan sampel tanah.
Yang difikirkan, menurut pemaju projek, tidak akan memerlukan pelaburan yang sangat besar, kerana kenderaan pelancaran penukaran ringan jenis Rokot atau Zenit dapat digunakan untuk melancarkan kenderaan (kecuali untuk penumpang bulan berat).
Ketua syarikat angkasa berpenduduk Rusia, SP Korolev Rocket and Space Corporation (RSC) Energia, bersedia untuk mengambil alih penerokaan bulan. Menurut pakarnya, ISS akan memainkan peranan penting dalam penciptaan pangkalan bulan, yang akhirnya akan berubah menjadi lapangan terbang antarabangsa. Walaupun selepas tahun 2020 negara-negara rakan kongsi dalam program ISS memutuskan untuk tidak melanjutkan operasinya lagi, ia dirancang untuk membangun platform berdasarkan segmen Rusia untuk memasang struktur pangkalan bulan depan di orbit.
Untuk membawa orang dan kargo ke orbit, sistem transportasi yang menjanjikan sedang dikembangkan, yang akan terdiri dari kapal angkasa dasar dan beberapa modifikasinya. Versi asasnya adalah kapal pengangkutan berawak generasi baru. Ia dirancang untuk melayani stesen orbit - untuk menghantar kru dan kargo kepada mereka dengan kembalinya ke Bumi, dan juga digunakan sebagai kapal penyelamat.
Sistem berawak baru pada asasnya berbeza dari kapal angkasa Soyuz yang ada, terutamanya dari segi teknologi baru. Kapal yang menjanjikan akan dibina mengikut prinsip reka bentuk Lego (iaitu, mengikut prinsip modular). Sekiranya perlu terbang ke orbit bumi dekat, kapal angkasa akan digunakan untuk menyediakan akses cepat ke stesen. Sekiranya tugas menjadi lebih rumit dan penerbangan di luar ruang dekat bumi diperlukan, kompleks ini dapat dipasang dengan ruang utiliti dengan kemampuan untuk kembali ke Bumi.
Energia menjangkakan bahawa modifikasi kapal angkasa akan memungkinkan untuk melakukan ekspedisi ke Bulan, memelihara dan memperbaiki satelit, melakukan penerbangan autonomi yang panjang hingga sebulan untuk melakukan pelbagai penyelidikan dan eksperimen, serta pengiriman dan pengembalian peningkatan jumlah kargo dalam versi dikembalikan kargo tanpa pemandu. Sistem ini mengurangkan beban kerja kru, lebih-lebih lagi, kerana sistem pendaratan parasut-jet, ketepatan pendaratan hanya dua kilometer.
Menurut rancangan yang ditetapkan dalam Program Angkasa Persekutuan hingga 2020, pelancaran pertama kapal angkasa berawak baru akan dilakukan pada tahun 2018 dari kosmodrom Vostochny, yang sedang dibangun di Wilayah Amur.
Sekiranya Rusia di tingkat negara tetap memutuskan untuk mengembangkan mineral di Bulan, Energia akan dapat menyediakan satu kompleks angkutan dan ruang kargo yang dapat digunakan kembali yang melayani pengembangan industri sebuah cakerawala. Oleh itu, kapal baru (yang belum mendapat nama rasminya), yang akan menggantikan Soyuz, bersama dengan interorbital tug Parom yang dikembangkan oleh RKK, akan menyediakan pengangkutan sehingga 10 tan kargo, yang akan mengurangkan kos pengangkutan dengan ketara. Hasilnya, Rusia juga akan dapat menyediakan perkhidmatan komersial untuk menghantar pelbagai kargo ke angkasa, termasuk muatan besar.
Parom adalah kapal angkasa yang akan dilancarkan oleh kenderaan pelancaran ke orbit bumi rendah (ketinggian sekitar 200 km). Kemudian, kenderaan pelancaran lain akan menghantar sebuah kontena dengan kargo ke titik tertentu di atasnya. Tunda berlabuh dengannya dan menggerakkannya ke tempat tujuannya, misalnya, ke stesen orbit. Adalah mungkin untuk melancarkan kontena ke orbit dengan hampir semua syarikat penerbangan domestik atau asing.
Namun, dengan adanya pembiayaan untuk industri ruang angkasa yang ada, penciptaan pangkalan bulan dan pengembangan industri satelit Bumi adalah projek masa depan yang agak jauh. Rancangan untuk penerbangan ke bulan pelancong dengan bantuan kapal angkasa Soyuz yang diubahsuai nampaknya jauh lebih realistik, menurut Roskosmos. Bersama dengan syarikat Amerika Space Adventures, jabatan Rusia sedang mengembangkan laluan pelancongan baru di angkasa lepas, dan ia merancang untuk menghantar penduduk bumi dalam lawatan keliling bulan dalam lima tahun.
Syarikat domestik lain yang terkenal, Pusat Penyelidikan dan Pengeluaran Angkasa Negara Khrunichev (GKNPT), juga bersedia menyumbang kepada pembangunan badan cakerawala. Menurut pakar GKNPT, program lunar harus didahului oleh tahap pertama, dekat-Bumi, yang akan dilaksanakan menggunakan pengalaman ISS. Berdasarkan stesen tersebut, setelah tahun 2020, ia dirancang untuk membuat kompleks perhimpunan dan operasi berawak orbit untuk ekspedisi masa depan ke planet lain, dan juga, mungkin, kompleks pelancongan.
Program lunar, menurut para saintis, tidak boleh mengulangi apa yang telah dilakukan pada abad yang lalu. Ia dirancang untuk membuat stesen tetap di orbit satelit Bumi, dan kemudian pangkalan di permukaannya. Penyebaran stesen bulan, yang terdiri daripada dua modul, tidak hanya akan memberikan ekspedisi kepadanya, tetapi juga pengembalian kargo ke Bumi. Ia juga memerlukan kapal angkasa berawak dengan kru sekurang-kurangnya empat orang, yang mampu berada dalam penerbangan autonomi sehingga 14 hari, serta modul stesen orbit lunar dan kenderaan pendaratan dan lepas landas. Langkah seterusnya harus menjadi pangkalan tetap di permukaan bulan dengan semua infrastruktur yang akan memastikan penginapan empat orang pada tahap pertama, dan kemudian meningkatkan bilangan modul asas dan melengkapkannya dengan loji kuasa, modul gerbang dan lain-lain kemudahan yang diperlukan.
Program kelab angkasa
Rusia
Dalam kerangka konsep untuk pengembangan eksplorasi angkasa berawak Rusia hingga 2040, program untuk eksplorasi Bulan (2025–2030) dan penerbangan ke Mars (2035–2040) dipertimbangkan. Tugas saat ini untuk mengembangkan satelit Bumi adalah penciptaan pangkalan bulan, dan program berskala besar seperti itu harus dilaksanakan dalam kerangka kerja sama internasional, Roscosmos yakin.
Sebagai sebahagian daripada tahap pertama program penerokaan bulan pada 2013-2014, ia dirancang untuk melancarkan satelit bulan Luna-Glob dan Luna-Resource, kata ketua NPO Lavochkin Viktor Khartov. Tugas-tugas misi Luna-Glob adalah terbang mengelilingi bulan, menyiapkan dan memilih lokasi untuk rover lunar, untuk kompleks kejuruteraan dan saintifik lain, yang akan menjadi asas untuk pangkalan masa depan, serta mempelajari inti bulan menggunakan khusus alat penggerudian - penembus (dalam hal ini, kerjasama mungkin dilakukan dengan Jepun, kerana pakar Jepun telah berjaya mengembangkan penembus sejak sekian lama).
Tahap kedua memperuntukkan penghantaran makmal saintifik - penjelajah bulan ke bulan untuk pelbagai eksperimen saintifik dan teknologi. Pada peringkat ini, India, China dan negara-negara Eropah dijemput untuk bekerjasama. Direncanakan bahawa orang India, dalam kerangka misi Chandrayan-2, akan menyediakan roket dan modul penerbangan, serta pelancaran dari kosmodrom mereka. Rusia akan menyiapkan modul pendaratan, rover lunar dengan berat 400 kilogram dan peralatan saintifik.
Menurut Viktor Khartov, di masa depan (setelah 2015) projek Rusia Luna-Resource / 2 dirancang, yang memperuntukkan penciptaan platform pendaratan bersatu, rover bulan dengan jarak jauh, roket lepas landas dari Bulan, sarana untuk memuat dan menyimpan sampel tanah bulan yang dikirim ke Bumi, serta pelaksanaan pendaratan berketepatan tinggi di rumah api yang terletak di Bulan. Pada masa yang sama, ia dirancang untuk melakukan pengiriman sampel tanah lunar yang dikumpulkan menggunakan rover bulan di kawasan terpilih yang mempunyai kepentingan ilmiah.
Projek Luna-Resource / 2 akan menjadi peringkat ketiga program lunar Rusia. Sebagai sebahagian daripadanya, ia dirancang untuk melakukan dua ekspedisi: yang pertama akan menghantar rover lunar penyelidikan berat ke permukaan bulan untuk melakukan penyelidikan hubungan dan mengambil sampel tanah bulan, dan yang kedua - roket lepas landas untuk mengembalikan sampel tanah ke Bumi.
Pembentukan pangkalan automatik akan memungkinkan menyelesaikan sejumlah masalah demi kepentingan program lunar berawak, yang memperuntukkan bahawa selepas 2026 orang akan terbang ke bulan. Dari tahun 2027 hingga 2032, direncanakan untuk membuat pusat penyelidikan khas "Lunar Proving Ground" di Bulan, yang sudah dirancang untuk karya para kosmonot.
USA
Pada Januari 2004, Presiden AS George W. Bush mengumumkan tujuan NASA untuk "kembali" ke bulan menjelang 2020. Amerika merancang untuk membuang pengangkutan usang untuk membebaskan dana pada tahun 2010. Menjelang tahun 2015, NASA seharusnya menggunakan program Constellation baru yang serupa dengan program Apollo yang dimodenkan dan diperluas. Komponen utama projek ini adalah kenderaan pelancaran Ares-1, yang merupakan pengembangan penguat padat pesawat ulang-alik, kapal angkasa berawak Orion dengan awak hingga lima hingga enam orang, modul Altair, yang dirancang untuk mendarat di permukaan bulan dan melepaskannya, pentas untuk melarikan diri dari Bumi (EOF), serta pembawa berat "Ares-5", yang dirancang untuk melancarkan EOF ke orbit dekat bumi bersama dengan "Altair". Matlamat program Constellation adalah terbang ke Bulan (tidak lebih awal dari 2012), dan kemudian mendarat di permukaannya (tidak lebih awal dari 2020).
Namun, pentadbiran AS yang baru, yang dipimpin oleh Barack Obama, tahun ini mengumumkan berakhirnya program Constellation, memandangkan terlalu mahal. Setelah menghentikan program lunar, pemerintahan Obama secara bersamaan memutuskan untuk memperpanjang dana untuk operasi segmen ASS AS hingga 2020. Pada masa yang sama, pihak berkuasa AS memutuskan untuk mendorong usaha syarikat swasta untuk membangun dan mengoperasikan kapal angkasa berawak.
China
Program Pengajian Bulan Cina secara konvensional dibahagikan kepada tiga bahagian. Semasa pertama pada tahun 2007, kapal angkasa Chang'e-1 berjaya dilancarkan. Dia bekerja di orbit lunar selama 16 bulan. Hasilnya adalah peta 3D resolusi tinggi permukaannya. Pada tahun 2010, alat penyelidikan kedua dikirim ke bulan untuk memotret daerah, di mana salah satu Chang'e-3 harus mendarat.
Tahap kedua program penyelidikan untuk satelit semula jadi Bumi melibatkan penghantaran kenderaan yang bergerak sendiri ke permukaannya. Sebagai sebahagian daripada fasa ketiga (2017), pemasangan lain akan menuju ke bulan, tugas utamanya adalah penghantaran sampel batu lunar ke Bumi. China berhasrat untuk menghantar angkasawannya ke satelit Bumi selepas tahun 2020. Pada masa akan datang, ia dirancang untuk membuat stesen yang boleh dihuni di sana.
India
India juga mempunyai program lunar kebangsaan. Pada bulan November 2008, negara ini melancarkan bulan buatan "Chandrayan-1". Penyelidikan automatik dihantar dari sana ke permukaan satelit semula jadi Bumi, yang mengkaji komposisi atmosfera dan mengambil sampel tanah.
Bekerjasama dengan Roscosmos, India sedang mengembangkan proyek Chandrayan-2, yang bermaksud mengirim kapal angkasa ke Bulan menggunakan kenderaan pelancaran GSLV India, yang terdiri dari dua modul lunar - orbit dan modul pendaratan.
Pelancaran kapal angkasa berawak pertama dijadualkan pada 2016. Di atas kapal, menurut ketua Pertubuhan Penyelidikan Angkasa India (ISRO) Kumaraswamy Radhakrishnan, dua angkasawan akan pergi ke angkasa lepas, yang akan menghabiskan tujuh hari di orbit bumi rendah. Oleh itu, India akan menjadi negara keempat (setelah Rusia, Amerika Syarikat dan China) melakukan penerbangan angkasa berawak.
Jepun
Jepun sedang mengembangkan program lunarnya. Jadi, pada tahun 1990, penyelidikan pertama dihantar ke bulan, dan pada tahun 2007 satelit buatan Kaguya dilancarkan di sana dengan 15 instrumen saintifik dan dua satelit - Okinawa dan Ouna di atas kapal (ia berfungsi di orbit bulan selama lebih dari satu tahun). Pada 2012-2013, direncanakan untuk melancarkan alat automatik berikutnya, pada tahun 2020 - penerbangan berawak ke Bulan, dan menjelang 2025-2030 - penciptaan pangkalan bulan berawak. Namun, tahun lalu, Jepun memutuskan untuk meninggalkan program lunar berawak kerana kekurangan anggaran.
