Na indústria espacial, a eterna disputa entre físicos e letristas se transformou no século 21 em um debate sobre o que é mais importante para a humanidade - a astronáutica automática ou tripulada?
Os defensores da "automação" apelam para os custos relativamente baixos de criação e lançamento de dispositivos, que são de grande benefício tanto para a ciência fundamental quanto para a solução de problemas aplicados na Terra. E seus oponentes, sonhando com o tempo em que “nossos rastros permanecerão nos caminhos empoeirados de planetas distantes”, argumentam que a exploração do espaço sideral é impossível e inadequada sem a atividade humana.
Para onde vamos voar?
Na Rússia, essa discussão tem um histórico financeiro muito sério. Não é segredo para ninguém que o orçamento da cosmonáutica doméstica é muito menor em comparação não apenas com os Estados Unidos e a Europa, mas também com um membro relativamente jovem do clube espacial como a China. E os rumos em que a indústria é chamada a atuar em nosso país são muitos: além de participar do programa Estação Espacial Internacional (ISS), este é o sistema global de navegação por satélite GLONASS, e satélites de comunicação, sensoriamento remoto da Terra, nave espacial científica, meteorológica, para não falar sobre militar e de uso duplo. Portanto, temos que compartilhar esse "caftan trishkin" financeiro para não ofender ninguém (embora no final todos acabem se ofendendo de qualquer maneira, já que os fundos alocados para o desenvolvimento normal da indústria claramente não são suficientes).
Recentemente, o chefe da Agência Espacial Federal (Roscosmos) Vladimir Popovkin disse que a participação da astronáutica tripulada no orçamento de seu departamento é muito grande (48%) e deve ser reduzida para 30%. Ao mesmo tempo, ele esclareceu que a Rússia cumprirá estritamente com suas obrigações sob o programa ISS (depois que os voos do ônibus espacial cessarem este ano, apenas a espaçonave russa Soyuz fornecerá tripulações para orbitar). Então, o que vamos economizar? Em pesquisa científica ou em desenvolvimentos promissores? Para responder a essa pergunta, é necessário entender a estratégia de desenvolvimento da astronáutica tripulada doméstica para as próximas décadas.
De acordo com Nikolai Panichkin, Primeiro Subdiretor Geral de TsNIIMash (que atuou como porta-voz do instituto científico e especialista chefe de Roscosmos), hoje é errado contar atividades espaciais por 10-15 anos: “As tarefas da pesquisa fundamental em profundidade espaço, a exploração da Lua e de Marte são tão grandiosas. que é necessário planejar pelo menos 50 anos. Os chineses estão tentando olhar para a frente por cem anos."
Então, para onde iremos voar no futuro próximo - para a órbita próxima à Terra, para a Lua ou para Marte?
Sétima parte do mundo
O patriarca da indústria espacial, o associado mais próximo do brilhante designer Sergei Korolev, acadêmico da Academia Russa de Ciências Boris Chertok está convencido de que a principal tarefa da cosmonáutica mundial deveria ser a união da Lua à Terra. Na abertura do congresso planetário de participantes de voos espaciais, realizado em Moscou no início de setembro, ele disse: "Assim como temos Europa, Ásia, América do Sul e do Norte, Austrália, deve haver outra parte do mundo - a Lua."
Hoje, muitos países, principalmente os Estados Unidos e a China, estão falando sobre suas ambições para o satélite da Terra. Nikolai Panichkin afirma: “Quando a questão estava sendo decidida, o que veio primeiro - a Lua ou Marte, havia opiniões diferentes. Nosso instituto acredita que, no entanto, estabelecendo uma meta distante - Marte, devemos passar pela Lua. Nele, muitas coisas ainda não foram exploradas. Na lua, é possível criar bases para a realização de pesquisas no espaço profundo, para desenvolver tecnologias para um vôo a Marte. Portanto, planejando um vôo tripulado para este planeta em 2045, devemos estabelecer postos avançados na Lua em 2030. E no período de 2030 a 2040, crie a base para a exploração em larga escala da Lua com bases e laboratórios de pesquisa.”
O primeiro vice-diretor geral da TsNIIMash acredita que, ao implementar projetos lunares, a ideia de criar um depósito para alimentos e combustível na órbita próxima à Terra merece atenção. Na ISS, isso dificilmente será implantado, já que a estação deve encerrar sua operação por volta de 2020. E as expedições lunares em grande escala começarão após 2020. E outro aspecto importante é destacado pelo especialista russo: “Quando o instituto propõe essa estratégia, nós a correlacionamos com planos estratégicos semelhantes da China e da América. Claro, a corrida lunar deve ser pacífica. Como se sabe, as armas nucleares não podem ser testadas e implantadas no espaço. Se num futuro próximo cosmonautas, astronautas e taikonautas começarem a se estabelecer na Lua, eles deveriam construir moradias lá, laboratórios científicos, empreendimentos para a extração de minerais valiosos, e não bases militares.”
O desenvolvimento dos recursos naturais da lua é uma tarefa prioritária, muitos cientistas estão convencidos. Assim, de acordo com o acadêmico da Academia Russa de Ciências Erik Galimov, os minerais lunares podem salvar a humanidade da crise energética global. O trítio entregue à Terra pelo corpo celeste mais próximo a ele pode ser usado para fusão termonuclear. Além disso, é muito tentador transformar a Lua em um posto avançado para a exploração do espaço profundo, uma base para monitorar perigos de asteróides, monitorando o desenvolvimento de situações críticas em nosso planeta.
A ideia mais brilhante (e controversa!) Ainda é o uso do hélio-3 disponível na Lua, que não é na Terra. Sua principal vantagem, diz Galimov, é ser um "combustível amigo do ambiente". Assim, desaparece o problema do descarte de lixo radioativo, que é o flagelo da energia nuclear. De acordo com os cálculos do cientista, a necessidade anual de toda a humanidade por hélio-3 no futuro será de 100 toneladas. Para obtê-los, é necessário abrir uma camada de solo lunar de três metros com uma área de 75 por 60 quilômetros. Além disso, paradoxalmente, todo o ciclo - da produção à entrega à Terra - custará cerca de dez vezes mais barato do que o uso de hidrocarbonetos (levando-se em consideração os preços do petróleo existentes).
“Especialistas ocidentais propõem construir reatores de hélio diretamente na Lua, o que reduzirá ainda mais o custo de geração de energia limpa”, observa o acadêmico. As reservas de hélio-3 na Lua são enormes - cerca de um milhão de toneladas: o suficiente para toda a humanidade por mais de mil anos.
Mas para começar a minerar hélio-3 na Lua em 15-20 anos, é necessário começar a exploração geológica agora, mapeando as áreas enriquecidas e expostas ao Sol, e criar instalações de engenharia piloto, Galimov diz. Não existem tarefas de engenharia complexas para a implementação deste programa, a única questão é o investimento. Os benefícios deles são óbvios. Uma tonelada de hélio-3 em energia equivalente equivale a 20 milhões de toneladas de petróleo, ou seja, a preços atuais, custa mais de US $ 20 bilhões. E os custos de transporte para a entrega de uma tonelada na Terra serão de apenas US $ 20-40 milhões. Segundo cálculos de especialistas, para atender às necessidades da Rússia, a indústria de energia precisará de 20 toneladas de hélio-3 por ano, e para toda a Terra - dez vezes mais. Uma tonelada de hélio-3 é suficiente para uma operação anual de uma usina de 10 GW (10 milhões de kW). Para extrair uma tonelada de hélio-3 na Lua, será necessário abrir e processar um local de três metros de profundidade em uma área de 10 a 15 quilômetros quadrados. De acordo com especialistas, o custo do projeto é de US $ 25-35 bilhões.
A ideia de usar hélio-3, no entanto, tem oponentes. Seu principal argumento é que antes de criar bases para a extração desse elemento na Lua e investir recursos consideráveis no projeto, é necessário estabelecer a fusão termonuclear na Terra em escala industrial, o que ainda não foi possível.
Projetos russos
Seja como for, tecnicamente, a tarefa de transformar a lua em uma fonte de minerais pode ser resolvida nos próximos anos, os cientistas russos estão convencidos. Assim, várias empresas nacionais líderes anunciaram sua preparação e planos específicos para o desenvolvimento de um satélite terrestre.
Os autômatos devem ser os primeiros a "colonizar" a Lua, de acordo com a Lavochkin Scientific and Production Association, a principal ONG nacional no campo da exploração espacial com o auxílio de veículos automáticos. Lá, junto com a China, está sendo desenvolvido um projeto que visa lançar as bases para o desenvolvimento industrial da lua.
Segundo os especialistas da empresa, em primeiro lugar, é necessário investigar um corpo celeste por meios automáticos e criar um local de teste lunar, que no futuro se tornará um elemento de uma grande base habitada. Deve incluir um complexo móvel de rovers lunares leves e pesados, telecomunicações, complexos astrofísicos e de aterrissagem, grandes antenas e alguns outros elementos. Além disso, está planejado para formar uma constelação de espaçonaves em uma órbita quase lunar para comunicação e sensoriamento remoto da superfície.
O projeto está previsto para ser executado em três etapas. Primeiro, com a ajuda de veículos leves, selecione as regiões ideais na Lua para resolver os problemas científicos e aplicados mais interessantes e, em seguida, implante a constelação orbital. No estágio final, pesados rovers lunares irão para o satélite terrestre, que irá determinar os pontos mais interessantes para pouso e amostragem de solo.
A concebida, na opinião dos promotores do projeto, não exigirá grandes investimentos, uma vez que os lançadores leves de conversão do tipo Rokot ou Zenit podem ser utilizados para lançar veículos (exceto os pesados lunares).
A principal empresa espacial russa, a SP Korolev Rocket and Space Corporation (RSC) Energia, está pronta para assumir o comando da exploração lunar. Segundo seus especialistas, a ISS terá um papel importante na criação da base lunar, que deverá se transformar em um espaçoporto internacional. Mesmo que depois de 2020 os países parceiros do programa ISS decidam não estender mais sua operação, está prevista a construção de uma plataforma com base no segmento russo para a montagem das estruturas da futura base lunar em órbita.
Para colocar pessoas e cargas em órbita, está sendo desenvolvido um sistema de transporte promissor, que consistirá em uma espaçonave de base e várias de suas modificações. A versão básica é um navio de transporte tripulado de nova geração. Ele é projetado para servir estações orbitais - para enviar tripulações e carga a eles com posterior retorno à Terra, bem como para ser usado como uma nave de resgate.
O novo sistema tripulado é fundamentalmente diferente da espaçonave Soyuz existente, principalmente em termos de novas tecnologias. O navio promissor será construído de acordo com o princípio de design Lego (ou seja, de acordo com o princípio modular). Se for necessário voar para uma órbita próxima à Terra, uma espaçonave será usada para fornecer acesso rápido à estação. Se as tarefas se tornarem mais complicadas e voos fora do espaço próximo à Terra forem necessários, o complexo pode ser reformado com um compartimento utilitário com a capacidade de retornar à Terra.
Energia espera que as modificações na espaçonave permitam fazer expedições à Lua, manter e consertar satélites, realizar voos autônomos de longo prazo de até um mês para a realização de várias pesquisas e experimentos, bem como a entrega e devolução de uma maior quantidade de carga em uma versão retornável de carga não tripulada. O sistema reduz a carga de trabalho da tripulação, além disso, devido ao sistema de pouso de pára-quedas-jato, a precisão de pouso será de apenas dois quilômetros.
De acordo com os planos do Programa Espacial Federal até 2020, o primeiro lançamento da nova espaçonave tripulada está previsto para 2018 no cosmódromo de Vostochny, que está sendo construído na região de Amur.
Se a Rússia, em nível estadual, decidir desenvolver minerais na Lua, a Energia será capaz de fornecer um único complexo reutilizável de transporte e espaço de carga servindo ao desenvolvimento industrial de um corpo celeste. Assim, o novo navio (que ainda não recebeu seu nome oficial), que substituirá o Soyuz, juntamente com o rebocador interorbital Parom desenvolvido pela RKK, proporcionará o transporte de até 10 toneladas de carga, o que reduzirá significativamente os custos de transporte. Como resultado, a Rússia também poderá fornecer serviços comerciais para o envio de várias cargas para o espaço, incluindo as volumosas.
Parom é uma nave espacial que será lançada por um veículo lançador em órbita terrestre baixa (cerca de 200 km de altitude). Em seguida, outro veículo lançador entregará um contêiner com carga até um determinado ponto. O rebocador atraca com ele e o move para seu destino, por exemplo, para uma estação orbital. É possível lançar um contêiner em órbita com quase qualquer transportadora nacional ou estrangeira.
No entanto, com o financiamento atualmente existente para a indústria espacial, a criação de uma base lunar e o desenvolvimento industrial de um satélite terrestre são projetos de um futuro bastante distante. Os planos de voos de turistas à lua com a ajuda da espaçonave Soyuz modificada parecem muito mais realistas, segundo Roskosmos. Junto com a empresa americana Space Adventures, o departamento russo está desenvolvendo uma nova rota turística no espaço e planeja enviar terráqueos em um passeio turístico ao redor da lua em cinco anos.
Outra empresa nacional bem conhecida, o Centro de Pesquisa e Produção Espacial do Estado de Khrunichev (GKNPTs), também está pronta para contribuir para o desenvolvimento de um corpo celeste. Segundo os especialistas dos GKNPTs, o programa lunar deverá ser precedido do primeiro estágio próximo à Terra, que será implementado com a experiência da ISS. Com base na estação, após 2020, está prevista a criação de um conjunto orbital tripulado e complexo operacional para futuras expedições a outros planetas, bem como, possivelmente, complexos turísticos.
O programa lunar, segundo os cientistas, não deve repetir o que já foi feito no século passado. Prevê-se a criação de uma estação permanente na órbita de um satélite terrestre e, em seguida, uma base em sua superfície. A implantação de uma estação lunar, composta por dois módulos, proporcionará não só uma expedição a ela, mas também o retorno de cargas à Terra. Também exigirá uma espaçonave tripulada com tripulação de pelo menos quatro pessoas, capaz de voar autônomo por até 14 dias, além de um módulo de estação orbital lunar e um veículo de pouso e decolagem. O próximo passo deve ser uma base permanente na superfície lunar com toda a infraestrutura que vai garantir a permanência de quatro pessoas na primeira etapa, para depois aumentar o número de módulos de base e equipá-la com uma usina, um módulo de gateway e outros instalações necessárias.
Programas de clube espacial
Rússia
No âmbito do conceito de desenvolvimento da exploração espacial tripulada russa até 2040, está previsto um programa para a exploração da Lua (2025–2030) e voos para Marte (2035–2040). A tarefa atual de desenvolver um satélite da Terra é a criação de uma base lunar, e tal programa em grande escala deve ser realizado no âmbito da cooperação internacional, Roscosmos está convencido.
Como parte da primeira fase do programa de exploração lunar em 2013–2014, está planejado o lançamento dos satélites lunares Luna-Glob e Luna-Resource, disse o chefe do Lavochkin NPO, Viktor Khartov. As tarefas da missão Luna-Glob são voar ao redor da lua, preparar e selecionar locais para o rover lunar, para outros complexos de engenharia e científicos, que se tornarão a base para a futura base, bem como estudar o núcleo da lua usando especial dispositivos de perfuração - penetradores (neste caso, a cooperação é possível com o Japão, uma vez que há muito tempo os especialistas japoneses desenvolvem penetradores com sucesso).
A segunda fase prevê a entrega de um laboratório científico - um rover lunar para a lua para uma ampla gama de experimentos científicos e tecnológicos. Nesta fase, Índia, China e países europeus são convidados a cooperar. Está previsto que os índios, no âmbito da missão Chandrayan-2, forneçam um foguete e um módulo de voo, bem como o lançamento do seu cosmódromo. A Rússia vai preparar um módulo de pouso, um rover lunar pesando 400 quilos e equipamento científico.
Segundo Viktor Khartov, no futuro (após 2015) está previsto o projeto russo Luna-Resource / 2, que prevê a criação de uma plataforma de pouso unificada, um rover lunar de longo alcance, um foguete de decolagem da Lua, meios para carregar e armazenar amostras de solo lunar entregues à Terra, bem como a implementação de aterrissagem de alta precisão no farol localizado na lua. Ao mesmo tempo, está prevista a entrega de amostras de solo lunar coletadas com o rover lunar em áreas pré-selecionadas de interesse científico.
O projeto Luna-Resource / 2 será a terceira fase do programa lunar russo. Como parte dele, está prevista a realização de duas expedições: a primeira entregará um rover lunar de pesquisa pesada à superfície lunar para conduzir pesquisas de contato e coletar amostras do solo lunar, e a segunda - um foguete de decolagem para retornar amostras de solo para a terra.
A criação de uma base automática permitirá resolver uma série de problemas no interesse de um programa lunar tripulado, que prevê que depois de 2026 pessoas voarão para a lua. De 2027 a 2032, está prevista a criação de um centro de pesquisa especial "Campo de Provas Lunar" na Lua, já projetado para o trabalho de cosmonautas.
EUA
Em janeiro de 2004, o presidente dos Estados Unidos, George W. Bush, anunciou a meta da NASA de "retornar" à lua até 2020. Os americanos planejavam descartar ônibus obsoletos para liberar fundos até 2010. Em 2015, a NASA deveria implantar um novo programa Constellation semelhante ao programa Apollo modernizado e expandido. Os principais componentes do projeto são o veículo de lançamento Ares-1, que é um desenvolvimento do propulsor de propelente sólido do ônibus espacial, a espaçonave tripulada Orion com uma tripulação de até cinco a seis pessoas, o módulo Altair, projetado para pousar no superfície lunar e decolagem dela, palco para a fuga da Terra (EOF), bem como o pesado porta-aviões "Ares-5", projetado para lançar o EOF na órbita próxima à Terra junto com o "Altair". O objetivo do programa Constellation era voar para a Lua (não antes de 2012) e, em seguida, pousar em sua superfície (não antes de 2020).
No entanto, o novo governo dos EUA, liderado por Barack Obama, anunciou este ano o fim do programa Constellation, por considerá-lo muito caro. Tendo restringido o programa lunar, o governo Obama, paralelamente, decidiu estender o financiamento para a operação do segmento norte-americano da ISS até 2020. Ao mesmo tempo, as autoridades americanas decidiram encorajar os esforços de empresas privadas para construir e operar espaçonaves tripuladas.
China
O Programa Chinês de Estudo da Lua é convencionalmente dividido em três partes. Durante a primeira em 2007, a espaçonave Chang'e-1 foi lançada com sucesso. Ele trabalhou na órbita lunar por 16 meses. O resultado foi um mapa 3D de alta resolução de sua superfície. Em 2010, um segundo aparato de pesquisa foi enviado à Lua para fotografar áreas, em uma das quais o Chang'e-3 deverá pousar.
A segunda etapa do programa de pesquisa de um satélite natural da Terra envolve a entrega de um veículo autopropelido à sua superfície. Como parte da terceira fase (2017), outra instalação irá para a Lua, cuja principal tarefa será a entrega de amostras de rochas lunares à Terra. A China pretende enviar seus astronautas ao satélite da Terra após 2020. No futuro, está prevista a criação de uma estação habitável no local.
Índia
A Índia também tem um programa lunar nacional. Em novembro de 2008, este país lançou a lua artificial "Chandrayan-1". Uma sonda automática foi enviada à superfície do satélite natural da Terra, que estudou a composição da atmosfera e coletou amostras de solo.
Em cooperação com a Roscosmos, a Índia está desenvolvendo o projeto Chandrayan-2, que prevê o envio de uma espaçonave para a Lua usando o veículo de lançamento GSLV indiano, que consiste em dois módulos lunares - um orbital e um módulo de pouso.
O lançamento da primeira espaçonave tripulada está programado para 2016. A bordo, de acordo com o chefe da Organização de Pesquisa Espacial Indiana (ISRO) Kumaraswamy Radhakrishnan, dois astronautas irão ao espaço, que passarão sete dias em órbita terrestre. Assim, a Índia se tornará o quarto estado (depois da Rússia, Estados Unidos e China) a realizar voos espaciais tripulados.
Japão
O Japão está desenvolvendo seu programa lunar. Então, em 1990, a primeira sonda foi enviada à lua, e em 2007 o satélite artificial Kaguya foi lançado lá com 15 instrumentos científicos e dois satélites - Okinawa e Ouna a bordo (funcionou na órbita lunar por mais de um ano). Em 2012-2013, estava previsto o lançamento do próximo aparelho automático, até 2020 - um vôo tripulado à Lua, e em 2025-2030 - a criação de uma base lunar tripulada. No entanto, no ano passado, o Japão decidiu abandonar o programa lunar tripulado devido a déficits orçamentários.
