Між кількома космічними агентствами, які планують здійснити місії з екіпажем на місячну поверхню, багатьма комерційними організаціями, які уклали з ними контракт, щоб допомогти їм, і пропозиціями щодо місячних баз, послання сучасної космічної ери зрозуміло: ми повертаємося до місяць. І цього разу ми маємо намір залишитися! Так само, як і зусилля епохи Аполлона, це тягне за собою кілька проблем, які вимагають «найкращої нашої енергії та навичок».
Ці виклики призводять до різноманітних інноваційних рішень, які визнають необхідність використання місячних ресурсів для захисту від навколишнього середовища та забезпечення потреб людей. А нова пропозиція Команда з Міжнародного космічного університету (ISU) знайшла новий спосіб зробити це. Їхня пропозиція? Використовуйте SpaceX Система посадки людини зоряного корабля (HLS) як фундамент для місячної бази.
Ця пропозиція є роботою команди з багатьох університетів та наукових інститутів по всій Європі, усі з яких є членами Програма космічних досліджень (SSP) на Міжнародний космічний університет (ISU) у Страсбурзі, Франція. Це також стало темою презентації, яка відбулася в 72ndМіжнародний астронавтичний конгрес (IAC) в Дубаї минулого тижня (25 жовтняth- 29th, 2021) і є предметом документ пропозиції та офіційний звіт (а також резюме ).
Ілюстрація дизайну посадкового апарата SpaceX Starship, який доставить перших астронавтів NASA на поверхню Місяця за програмою Artemis. Автори: SpaceX
Проект під назвою «Рішення для будівництва місячної бази» став результатом дев’ятитижневого спільного дослідження, яке було частиною ISU. Програма космічних досліджень 2021 року (SSP). Цей курс підвищення кваліфікації вітає аспірантів і професіоналів усіх дисциплін і містить навчальну програму, яка включає політику, право, бізнес, гуманітарні науки, науки про життя, інженерію, фізичні науки та космічні додатки.
В якості відправної точки команда розглянула проект місячного зоряного корабля SpaceX, який компанія представила в рамках конкурсу NASA на створення Система посадки людини (HLS) для програми Artemis. Цей автомобіль, по суті, є модифікованою версієюЗоряний корабелькосмічний апарат багаторазового використання, який Ілон Маск сподівається використовувати (разом зСупер важкийракета-носій) для здійснення регулярних польотів на Місяць, Марс та за його межі.
Як у SpaceX Зоряний корабель/суперважкий Система запуску Місячний зоряний корабель розроблена для повного використання багаторазового використання. На додаток до орбітальної заправки, архітектура місячної місії SpaceX також передбачає створення паливних складів на Місяці, щобЗоряний корабельможе здійснити зворотний політ на Землю. Однак заради свого проекту команда ISU пропонує використовуватиЗоряний корабелькорпус як основа їхньої основи.
Доповідачі команди, які поділяли концепцію команди на 72ndМАК, що складається з Шарлотта Пувельс , Жуан Чорногорія Стефан Амбергер , і Шей місяць – усі вони є членами SSP21 ISU. Команда була натхнена на створення концепції, яка дозволила б швидко та економічно ефективно будувати постійну місячну інфраструктуру, а також дозволяла б екіпажам вирішувати проблеми життя та роботи в місячному середовищі.
Місячна база ЄКА, що показує її розташування в кратері Шеклтон. Кредит: SOM/ESA
«Створення місячного форпосту вимагає, щоб люди мали всі провізії та обладнання, щоб підтримувати себе та залишатися здоровими, принаймні на час рятувальної місії», – сказала вона. «Це займе щонайменше три дні, якщо ви прибудете із Землі, або 7-11 днів від Gateway. Усі системи життєзабезпечення та комунікації мають бути надійними та резервними. Проблеми, які вирішує проект Starship: здоров’я екіпажу, соціальне благополуччя, безпека, зв’язок, енергетика, термоконтроль, надійність конструкції та багато інших».
План передбачає використанняЗоряні кораблі HLS(SS Rosas) як житловий об’єм для космонавтів і будівельних бригад (база Rosas). Ці екіпажі будуть жити в цих місцях проживання протягом двох-трьох місяців, збираючи інфраструктуру (за допомогою роботів) для постійної присутності людини. За словами Пувелса, головна перевага цієї пропозиції полягає в тому, що вона дозволяє астронавтам приносити з собою своє середовище проживання та необхідні припаси:
«Ці проблеми можна подолати, якщо на форпості буде доставлено та встановлено достатню кількість припасів, щоб бути готовим до будь-якої ситуації. Таким чином, наше рішення використовує найсучасніший транспортний засіб – систему посадки людини SpaceX Starship Human Landing System (HLS), яка зараз знаходиться в розробці.
'Наша конструкція спрямована на використання видатних можливостей автомобіля, а також його величезних розмірів для перенесення перевірених у просторі систем життєзабезпечення та критично важливих систем із резервуванням та запасними частинами. Це дослідження унікальне тим, що не потребує жодних недоведених чи теоретичних концепцій і систем. Якщо Starship буде успішним, це середовище проживання може запрацювати менше ніж за п’ять років».
Пліч-о-пліч макет бази Starship HLS, що показує різні функції. Кредит: SSP21
Під час місії один був членом екіпажуЗоряні кораблі(SS 501) і інший для постачання (SS Rosas) полетять на Місяць і розгорнуть серію дистанційно керованих роботів – відомих як MODular RObotic Construction Autonomous System (MOROCAS) – які перенесуть обидвіЗоряні кораблів горизонтальне положення. Потім астронавти перетворять внутрішні приміщення в придатні для проживання об’єми, додадуть багатошарову ізоляцію (MLI) і розгорнуть усе необхідне операційне обладнання. При цьому роботи покриють основу захисним шаром реголіту.
«Головною проблемою нашої концепції було переведення транспортного засобу в горизонтальне положення», – сказав Монат. «Хоча на Землі зоряний корабель не може підтримувати вертикальну структуру, 1/6 гравітації та велика різниця тиску, безумовно, допоможуть зберегти форму транспортного засобу. Якщо цього недостатньо, реголіт під транспортним засобом буде складено таким чином, щоб його підтримувати, а додаткові опори можна буде встановити всередині середовища проживання».
Основне розташування пропонованої бази Росас (показано вище) - це середовище проживання, створене на краю кратера Шеклтон, розташованого в басейні Південного полюса Місяця-Ейткен. База буде покрита 5-метровим (16,4 футів) шаром реголіту, щоб захистити її від радіації та ударів мікрометеоритів, залишаючи відкритими лише повітряні шлюзи та носовий люк, щоб забезпечити доступ до внутрішньої частини. Один з цих шлюзів буде перетворений на оглядовий майданчик.
Завдяки своєму розташуванню навколо кратера Шеклтон, цей оглядовий майданчик дозволить постійно бачити Землю на місячному горизонті. Базу також можна розширити, додавши вузол навколо носового люка, що дозволить екіпажам спарювати одне середовище проживання з іншим. Інтер'єр буде розділений на три рівні, які охоплюють всю довжину автомобіля, включаючи секції, які раніше займали цистерни з метаном і киснем.
Хронологія створення місячної бази Starship HLS. Кредит: SSP21
«Хоча це означає, що транспортний засіб більше не буде літати, він повторно використовує всю конструкцію для довготривалого проживання», – сказав Монат. «Це призводить до створення середовища проживання майже 2500 м3 об’єму (у 2,5 рази більше на МКС) лише за допомогою самого транспортного засобу, звільняючи корисне корисне навантаження, яке буде використовуватися для резервних систем життєзабезпечення. Покриття транспортного засобу 5-метровим реголітом і додавання MLI в салон підвищить захист екіпажу від ударів мікрометеоритів, радіації та теплового захисту. Це також найпростіша форма ISRU».
Після завершення база матиме всі зручності, необхідні для боротьби з небезпекою місячного середовища. Корпус, додатковий MLI та шар реголіту обмежуватимуть опромінення космонавтів у допустимих межах – 2,5 зівта (Зв) для чоловіків і 1,75 Зв для жінок-космонавтів. Астронавти будуть дотримуватися графіка, який обмежує їх місячні позакорабельні заходи (LEVA) шістьма годинами на день і підтримуватимуть сувору програму вправ, що складається з опору та високоінтенсивних інтервальних тренувань.
Загалом, пропозиція щодо бази Росас є частиною більшої сукупності ідей для архітектури місії «Місяць на Марс». Ці місії розроблялися з середини 2000-х років, оскільки NASA та інші космічні агентства планують зробити наступні великі кроки, щоб забезпечити майбутнє людства в космосі. Для кожного з цих планів, каже Пувел, важливо мати постійну місячну базу:
«Цей проект випереджає свою гру, використовуючи Starship, коли він розробляється, але не покладаючись на якісь ще не перевірені технології. Завдяки можливості повторного використання та масового виробництва Starship цю концепцію місячної бази можна швидко розширити, об’єднавши багато місць проживання, щоб створити місячне місто. Основна мета цієї концепції – отримати потенційні доходи або вигоди від бази в найближчому майбутньому».
Після створення бази Росас астронавти будуть дотримуватися суворого графіка, щоб забезпечити здоров’я та продуктивність. Кредит: SSP21
Більше того, Паувелс та її колеги сподіваються, що ця ідея залучить потенційні інвестиції на основі кількості застосувань, які вона може мати в найближчому майбутньому. Вони також сподіваються, що, як тільки буде реалізовано одне бачення місячного форпосту, це дозволить з’явитися ще кілька. У цьому вони, безсумнівно, мають рацію. Після того, як люди закріпляться на Місяці, з’являться можливості для досліджень, розширення, інвестицій та комерціалізації.
Звідти можна буде відправити місії на Марс та інші локації у глибокому космосі. Як тільки ми зможемо закріпитися і на цих тілах, мрія стати «міжпланетним видом» стане реальністю!