In de ruimtevaartindustrie veranderde het eeuwige geschil tussen natuurkundigen en tekstschrijvers in de 21e eeuw in een debat over wat belangrijker is voor de mensheid - automatische of bemande ruimtevaart?
Voorstanders van "automatisering" beroepen zich op de relatief lage kosten van het maken en lanceren van apparaten, die zowel voor de fundamentele wetenschap als voor het oplossen van toegepaste problemen op aarde van groot belang zijn. En hun tegenstanders, dromend van de tijd dat "onze sporen op de stoffige paden van verre planeten zullen blijven", beweren dat de verkenning van de ruimte onmogelijk en ondoelmatig is zonder menselijke activiteit.
Waar gaan we heen vliegen?
In Rusland heeft deze discussie een zeer serieuze financiële achtergrond. Het is voor niemand een geheim dat het budget van de binnenlandse kosmonauten veel lager is, niet alleen in vergelijking met de Verenigde Staten en Europa, maar ook met zo'n relatief jong lid van de ruimteclub als China. En de richtingen waarin de industrie wordt opgeroepen om in ons land te werken, zijn talrijk: naast deelname aan het International Space Station (ISS) -programma, is dit het wereldwijde navigatiesatellietsysteem GLONASS en communicatiesatellieten, remote sensing van de aarde, meteorologische, wetenschappelijke ruimtevaartuigen, om nog maar te zwijgen over militair en dual-use. Dus we moeten deze financiële "trishkin-kaftan" delen om niemand te beledigen (hoewel uiteindelijk iedereen toch beledigd blijkt te zijn, aangezien de toegewezen middelen voor de normale ontwikkeling van de industrie duidelijk niet genoeg zijn).
Onlangs zei het hoofd van de Federale Ruimtevaartorganisatie (Roscosmos) Vladimir Popovkin dat het aandeel van de bemande ruimtevaart in het budget van zijn afdeling erg groot is (48%) en moet worden teruggebracht tot 30%. Tegelijkertijd verduidelijkte hij dat Rusland zich strikt zal houden aan zijn verplichtingen in het kader van het ISS-programma (nadat de shuttlevluchten dit jaar zijn gestopt, zullen alleen Russische Sojoez-ruimtevaartuigen bemanningen in een baan om de aarde brengen). Waar gaan we dan op besparen? Over wetenschappelijk onderzoek of over kansrijke ontwikkelingen? Om deze vraag te beantwoorden, is het noodzakelijk om de ontwikkelingsstrategie van de binnenlandse bemande ruimtevaart voor de komende decennia te begrijpen.
Volgens Nikolai Panichkin, eerste plaatsvervangend algemeen directeur van TsNIIMash (die optrad als de spreekbuis van het hoofd wetenschappelijke en expertinstituut van Roscosmos), is het tegenwoordig verkeerd om ruimteactiviteiten gedurende 10-15 jaar te tellen: "De taken van fundamenteel onderzoek in diepe ruimte, de verkenning van de maan en Mars zijn zo grandioos dat het nodig is om minstens 50 jaar te plannen. De Chinezen proberen honderd jaar vooruit te kijken."
Dus waar gaan we in de nabije toekomst naartoe vliegen - naar een baan om de aarde, naar de maan of naar Mars?
Zevende deel van de wereld
De patriarch van de ruimtevaartindustrie, de naaste medewerker van de briljante ontwerper Sergei Korolev, academicus van de Russische Academie van Wetenschappen Boris Chertok, is ervan overtuigd dat de belangrijkste taak van de wereldkosmonauten de verbinding van de maan met de aarde zou moeten zijn. Bij de opening van het planetaire congres van deelnemers aan ruimtevluchten, dat begin september in Moskou plaatsvond, zei hij: "Net zoals we Europa, Azië, Zuid- en Noord-Amerika, Australië hebben, moet er een ander deel van de wereld zijn - de Maan."
Tegenwoordig praten veel landen, vooral de Verenigde Staten en China, over hun ambities voor de satelliet van de aarde. Nikolai Panichkin stelt: Toen de vraag werd beantwoord, wat was er eerst - de maan of Mars, waren er verschillende meningen. Ons instituut is van mening dat we niettemin, als we een verre doel stellen - Mars, door de maan moeten gaan. Daarop zijn veel dingen nog niet onderzocht. Op de maan is het mogelijk om bases te creëren voor onderzoek in de verre ruimte, om technologieën te ontwikkelen voor een vlucht naar Mars. Daarom moeten we bij het plannen van een bemande vlucht naar deze planeet tegen 2045, buitenposten op de maan vestigen tegen 2030. En in de periode van 2030 tot 2040 de basis leggen voor grootschalige verkenning van de Maan met bases en onderzoekslaboratoria.”
De eerste plaatsvervangend algemeen directeur van TsNIIMash is van mening dat bij het uitvoeren van maanprojecten het idee om een magazijn voor voedsel en brandstof in een baan om de aarde te creëren, aandacht verdient. Op het ISS zal dit waarschijnlijk niet worden geïmplementeerd, aangezien het station rond 2020 moet worden stopgezet. En na 2020 zullen grootschalige maanexpedities beginnen. En een ander belangrijk aspect wordt benadrukt door de Russische specialist: “Als het instituut deze strategie voorstelt, brengen we het in verband met vergelijkbare strategische plannen van China en Amerika. Natuurlijk moet de maanrace vreedzaam zijn. Zoals bekend kunnen kernwapens niet worden getest en ingezet in de ruimte. Als in de nabije toekomst kosmonauten, astronauten en taikonauten zich op de maan beginnen te vestigen, moeten ze daar woningen bouwen, wetenschappelijke laboratoria, ondernemingen voor de winning van waardevolle mineralen, en geen militaire bases.
De ontwikkeling van de natuurlijke hulpbronnen van de maan is een prioritaire taak, zijn veel wetenschappers overtuigd. Dus, volgens de academicus van de Russische Academie van Wetenschappen Erik Galimov, kunnen maanmineralen de mensheid redden van de wereldwijde energiecrisis. Tritium dat aan de aarde wordt geleverd vanuit het hemellichaam dat zich het dichtst bij het lichaam bevindt, kan worden gebruikt voor thermonucleaire fusie. Bovendien is het erg verleidelijk om van de maan een buitenpost te maken voor verkenning van de diepe ruimte, een basis voor het monitoren van asteroïde gevaren, het monitoren van de ontwikkeling van kritieke situaties op onze planeet.
Het slimste (en controversiële!) idee is nog steeds het gebruik van helium-3 dat beschikbaar is op de maan, die niet op aarde is. Het belangrijkste voordeel, zegt Galimov, is dat het "milieuvriendelijke brandstof" is. Zo verdwijnt het probleem van de berging van radioactief afval, de plaag van kernenergie. Volgens de berekeningen van de wetenschapper zal de jaarlijkse behoefte van de hele mensheid aan helium-3 in de toekomst 100 ton zijn. Om ze te krijgen, is het noodzakelijk om een laag maangrond van drie meter te openen met een oppervlakte van 75 bij 60 kilometer. Bovendien, paradoxaal genoeg, zal de hele cyclus - van productie tot levering aan de aarde - ongeveer tien keer goedkoper zijn dan het gebruik van koolwaterstoffen (rekening houdend met de bestaande olieprijzen).
"Westerse experts stellen voor om heliumreactoren direct op de maan te bouwen, wat de kosten voor het opwekken van schone energie verder zal verlagen", merkt de academicus op. De reserves van helium-3 op de maan zijn enorm - ongeveer een miljoen ton: genoeg voor de hele mensheid voor meer dan duizend jaar.
Maar om over 15-20 jaar helium-3 op de maan te kunnen ontginnen, is het noodzakelijk om nu te beginnen met geologisch onderzoek, door de gebieden die zijn verrijkt en blootgesteld aan de zon in kaart te brengen en pilot-technische installaties te maken, zegt Galimov. Er zijn geen complexe engineeringtaken voor de implementatie van dit programma, de enige vraag is investering. De voordelen ervan zijn duidelijk. Een ton helium-3 in energie-equivalent is gelijk aan 20 miljoen ton olie, dat wil zeggen, tegen de huidige prijzen kost het meer dan $ 20 miljard. En de transportkosten voor de levering van een ton naar de aarde zullen slechts $ 20-40 miljoen bedragen. Volgens berekeningen van specialisten zal de energie-industrie, om aan de behoeften van Rusland te voldoen, 20 ton helium-3 per jaar nodig hebben, en voor de hele aarde - tien keer meer. Eén ton helium-3 is genoeg voor een jaarlijkse werking van een elektriciteitscentrale van 10 GW (10 miljoen kW). Om één ton helium-3 op de maan te winnen, moet een site van drie meter diep op een oppervlakte van 10-15 vierkante kilometer worden geopend en verwerkt. Volgens experts bedragen de kosten van het project $ 25-35 miljard.
Het idee om helium-3 te gebruiken heeft echter tegenstanders. Hun belangrijkste argument is dat het nodig is om op industriële schaal thermonucleaire fusie op aarde tot stand te brengen, voordat er bases worden gecreëerd voor de winning van dit element op de maan en er aanzienlijke fondsen in het project worden geïnvesteerd, wat nog niet mogelijk is geweest.
Russische projecten
Hoe het ook zij, technisch gezien kan de taak om van de maan een bron van mineralen te maken de komende jaren worden opgelost, zijn Russische wetenschappers ervan overtuigd. Zo kondigden verschillende toonaangevende binnenlandse ondernemingen hun bereidheid en specifieke plannen aan voor de ontwikkeling van een aardsatelliet.
Volgens de Lavochkin Scientific and Production Association, de toonaangevende nationale NGO op het gebied van ruimteverkenning met behulp van automatische voertuigen, zouden automaten de eerste moeten zijn die de maan "koloniseren". Daar wordt samen met China een project ontwikkeld dat de basis moet leggen voor de industriële ontwikkeling van de maan.
Volgens de specialisten van de onderneming is het allereerst noodzakelijk om een hemellichaam met automatische middelen te onderzoeken en een maantestsite te creëren, die in de toekomst een onderdeel zal worden van een grote bewoonde basis. Het moet een mobiel complex bevatten van lichte en zware maanrovers, telecommunicatie-, astrofysische en landingscomplexen, grote antennes en enkele andere elementen. Bovendien is het de bedoeling om een constellatie van ruimtevaartuigen in een bijna-maanbaan te vormen voor communicatie en teledetectie van het oppervlak.
Het is de bedoeling dat het project in drie fasen wordt uitgevoerd. Selecteer eerst met behulp van lichte voertuigen de optimale regio's op de maan voor het oplossen van de meest interessante wetenschappelijke en toegepaste problemen, en zet vervolgens de orbitale constellatie in. In de laatste fase zullen zware maanrovers naar de satelliet van de aarde gaan, die de meest interessante punten voor landing en bodembemonstering zal bepalen.
Het concept zal, naar de mening van de projectontwikkelaars, niet al te grote investeringen vergen, aangezien lichte conversie-lanceervoertuigen van het type Rokot of Zenit kunnen worden gebruikt om voertuigen te lanceren (behalve voor zware maanrovers).
Het hoofd van de Russische bemande ruimtevaartmaatschappij, de SP Korolev Rocket and Space Corporation (RSC) Energia, is klaar om het stokje van de maanverkenning over te nemen. Volgens zijn specialisten zal het ISS een belangrijke rol spelen bij de totstandkoming van de maanbasis, die uiteindelijk een internationale ruimtehaven moet worden. Zelfs als de partnerlanden in het ISS-programma na 2020 besluiten de operatie niet meer uit te breiden, is het de bedoeling om op basis van het Russische segment een platform te bouwen voor het samenstellen van de structuren van de toekomstige maanbasis in een baan om de aarde.
Om mensen en vracht in een baan om de aarde te brengen, wordt een veelbelovend transportsysteem ontwikkeld, dat zal bestaan uit een basisruimtevaartuig en een aantal van zijn aanpassingen. De basisversie is een bemand transportschip van de nieuwe generatie. Het is ontworpen om orbitale stations te bedienen - om bemanningen en vracht naar hen te sturen met de daaropvolgende terugkeer naar de aarde, en om te worden gebruikt als een reddingsschip.
Het nieuwe bemande systeem verschilt fundamenteel van het bestaande Sojoez-ruimtevaartuig, vooral op het gebied van nieuwe technologieën. Het kansrijke schip wordt gebouwd volgens het Lego-ontwerpprincipe (dat wil zeggen volgens het modulaire principe). Als het nodig is om in een nabije baan om de aarde te vliegen, zal een ruimtevaartuig worden gebruikt om snelle toegang tot het station te bieden. Als de taken ingewikkelder worden en vluchten buiten de nabije aarde nodig zijn, kan het complex achteraf worden uitgerust met een nutscompartiment met de mogelijkheid om terug te keren naar de aarde.
Energia verwacht dat de aanpassingen aan het ruimtevaartuig het mogelijk zullen maken om expedities naar de maan te maken, satellieten te onderhouden en te repareren, lange - tot een maand - autonome vluchten uit te voeren om verschillende onderzoeken en experimenten uit te voeren, evenals de levering en terugkeer van een grotere hoeveelheid vracht in een onbemande meermalige versie. Het systeem vermindert de werklast van de bemanning, bovendien zal de landingsnauwkeurigheid door het parachute-jetlandingssysteem slechts twee kilometer bedragen.
Volgens de plannen die tot 2020 in het Federale Ruimteprogramma zijn vastgelegd, zal de eerste lancering van het nieuwe bemande ruimtevaartuig in 2018 plaatsvinden vanaf de Vostochny-cosmodroom, die wordt gebouwd in de Amoer-regio.
Als Rusland op staatsniveau toch besluit om mineralen op de maan te ontwikkelen, zal Energia in staat zijn om één enkel herbruikbaar transport- en laadruimtecomplex te leveren dat de industriële ontwikkeling van een hemellichaam dient. Zo zal het nieuwe schip (dat zijn officiële naam nog niet heeft gekregen), dat de Sojoez zal vervangen, samen met de door RKK ontwikkelde interorbitale sleepboot Parom, tot 10 ton vracht vervoeren, wat de transportkosten aanzienlijk zal verlagen. Als gevolg hiervan zal Rusland ook commerciële diensten kunnen verlenen voor het verzenden van verschillende ladingen de ruimte in, inclusief omvangrijke.
Parom is een ruimtevaartuig dat door een draagraket zal worden gelanceerd in een lage baan om de aarde (ongeveer 200 km hoogte). Vervolgens zal een ander draagraket een container met vracht afleveren op een bepaald punt erop. De sleepboot meert ermee aan en brengt hem naar zijn bestemming, bijvoorbeeld naar een orbitaalstation. Het is mogelijk om met vrijwel elke binnen- of buitenlandse vervoerder een container in een baan om de aarde te brengen.
Met de huidige financiering voor de ruimtevaartindustrie zijn de oprichting van een maanbasis en de industriële ontwikkeling van een aardsatelliet echter projecten van een vrij verre toekomst. De plannen voor vluchten naar de maan van toeristen met behulp van aangepaste Sojoez-ruimtevaartuigen lijken volgens Roskosmos veel realistischer. Samen met het Amerikaanse bedrijf Space Adventures ontwikkelt de Russische afdeling een nieuwe toeristische route in de ruimte en is van plan om over vijf jaar aardbewoners op een sightseeingtour rond de maan te sturen.
Een ander bekend binnenlands bedrijf, het Chrunichev State Space Research and Production Center (GKNPT's), staat ook klaar om bij te dragen aan de ontwikkeling van een hemellichaam. Volgens de specialisten van GKNPT's moet het maanprogramma worden voorafgegaan door de eerste, bijna-aardefase, die zal worden geïmplementeerd met behulp van de ISS-ervaring. Op basis van het station is het de bedoeling om na 2020 een orbitaal bemand assemblage- en operationeel complex te creëren voor toekomstige expedities naar andere planeten, evenals mogelijk toeristische complexen.
Het maanprogramma mag volgens wetenschappers niet herhalen wat al in de vorige eeuw is gedaan. Het is de bedoeling om een permanent station in de baan van een aardsatelliet te creëren en vervolgens een basis op het oppervlak. De inzet van een maanstation, bestaande uit twee modules, zorgt niet alleen voor een expeditie ernaartoe, maar ook voor de terugkeer van vracht naar de aarde. Het vereist ook een bemand ruimtevaartuig met een bemanning van ten minste vier personen, die tot 14 dagen autonoom kan vliegen, evenals een maanbaanstationmodule en een landings- en startvoertuig. De volgende stap zou een permanente basis op het maanoppervlak moeten zijn met alle infrastructuur die het verblijf van vier mensen in de eerste fase zal garanderen, en vervolgens het aantal basismodules vergroten en deze uitrusten met een energiecentrale, een gatewaymodule en andere nodige voorzieningen.
Ruimteclubprogramma's
Rusland
In het kader van het concept voor de ontwikkeling van Russische bemande ruimteverkenning tot 2040, worden een programma voor de verkenning van de maan (2025-2030) en vluchten naar Mars (2035-2040) overwogen. De huidige taak van het ontwikkelen van een satelliet van de aarde is het creëren van een maanbasis, en een dergelijk grootschalig programma moet worden uitgevoerd in het kader van internationale samenwerking, is Roscosmos overtuigd.
Als onderdeel van de eerste fase van het maanverkenningsprogramma in 2013-2014, is het de bedoeling om de maansatellieten Luna-Glob en Luna-Resource te lanceren, zei het hoofd van de Lavochkin NPO Viktor Khartov. De taken van de Luna-Glob-missie zijn om rond de maan te vliegen, locaties voor de maanrover voor te bereiden en te selecteren, voor andere technische en wetenschappelijke complexen, die de basis zullen worden voor de toekomstige basis, en om de kern van de maan te bestuderen met behulp van speciale boorinrichtingen - penetrators (in deze kwestie is samenwerking mogelijk met Japan, aangezien Japanse specialisten al lange tijd met succes penetrators ontwikkelen).
De tweede fase voorziet in de levering van een wetenschappelijk laboratorium - een maanrover naar de maan voor een breed scala aan wetenschappelijke en technologische experimenten. In dit stadium worden India, China en Europese landen uitgenodigd om samen te werken. Het is de bedoeling dat de Indianen, in het kader van de Chandrayan-2-missie, een raket en een vluchtmodule zullen leveren, evenals een lancering vanaf hun cosmodrome. Rusland zal een landingsmodule voorbereiden, een maanrover met een gewicht van 400 kilogram en wetenschappelijke apparatuur.
Volgens Viktor Khartov is in de toekomst (na 2015) het Russische project Luna-Resource / 2 gepland, dat voorziet in de oprichting van een verenigd landingsplatform, een maanrover met een groot bereik, een startraket vanaf de maan, middelen voor het laden en opslaan van monsters van maangrond die aan de aarde zijn geleverd, evenals de implementatie van zeer nauwkeurige landing op de vuurtoren op de maan. Tegelijkertijd is het de bedoeling om de levering van maanbodemmonsters uit te voeren die zijn verzameld met behulp van de maanrover in vooraf geselecteerde gebieden van wetenschappelijk belang.
Het Luna-Resource / 2-project zal de derde fase zijn van het Russische maanprogramma. Als onderdeel hiervan is het de bedoeling om twee expedities uit te voeren: de eerste zal een zware onderzoeksmaanrover naar het maanoppervlak brengen om contactonderzoek uit te voeren en monsters van maangrond te nemen, en de tweede - een startraket om grondmonsters terug te geven naar de aarde.
Door de aanleg van een automatische basis kunnen een aantal problemen worden opgelost in het belang van een bemand maanprogramma, dat bepaalt dat na 2026 mensen naar de maan zullen vliegen. Van 2027 tot 2032 is het de bedoeling om een speciaal onderzoekscentrum "Lunar Proving Ground" op de maan te creëren, dat al is ontworpen voor het werk van kosmonauten.
VS
In januari 2004 kondigde de Amerikaanse president George W. Bush het doel van NASA aan om tegen 2020 naar de maan te "terugkeren". De Amerikanen waren van plan om tegen 2010 verouderde shuttles af te schaffen om geld vrij te maken. Tegen 2015 moest NASA een nieuw Constellation-programma inzetten, vergelijkbaar met het gemoderniseerde en uitgebreide Apollo-programma. De belangrijkste onderdelen van het project zijn het Ares-1 lanceervoertuig, een doorontwikkeling van de vaste stuwstof booster van de shuttle, het Orion bemande ruimtevaartuig met een bemanning van maximaal vijf tot zes personen, de Altair-module, ontworpen om te landen op de maanoppervlak en opstijgen, podium voor de ontsnapping van de aarde (EOF), evenals de zware carrier "Ares-5", ontworpen om de EOF samen met de "Altair" in de nabije baan om de aarde te lanceren. Het doel van het Constellation-programma was om naar de maan te vliegen (niet eerder dan 2012) en vervolgens op het oppervlak te landen (niet eerder dan 2020).
De nieuwe Amerikaanse regering, geleid door Barack Obama, kondigde dit jaar echter het einde van het Constellation-programma aan, omdat het te duur was. Nadat het maanprogramma was ingeperkt, besloot de regering-Obama tegelijkertijd de financiering voor de operatie van het Amerikaanse segment van het ISS te verlengen tot 2020. Tegelijkertijd besloten de Amerikaanse autoriteiten de inspanningen van particuliere bedrijven om bemande ruimtevaartuigen te bouwen en te exploiteren, aan te moedigen.
China
Het Chinese Maanstudieprogramma is conventioneel verdeeld in drie delen. Tijdens de eerste in 2007 werd het ruimtevaartuig Chang'e-1 met succes gelanceerd. Hij werkte 16 maanden in de baan om de maan. Het resultaat was een 3D-kaart met hoge resolutie van het oppervlak. In 2010 werd een tweede onderzoeksapparaat naar de maan gestuurd om gebieden te fotograferen waar de Chang'e-3 zal moeten landen.
De tweede fase van het onderzoeksprogramma voor een natuurlijke satelliet van de aarde omvat de levering van een zelfrijdend voertuig aan het oppervlak. Als onderdeel van de derde fase (2017) zal een andere installatie naar de maan gaan, met als belangrijkste taak het leveren van maansteenmonsters aan de aarde. China is van plan zijn astronauten na 2020 naar de aardesatelliet te sturen. In de toekomst is het de bedoeling daar een bewoonbaar station te realiseren.
India
India heeft ook een nationaal maanprogramma. In november 2008 lanceerde dit land de kunstmatige maan "Chandrayan-1". Van daaruit werd een automatische sonde naar het oppervlak van de natuurlijke satelliet van de aarde gestuurd, die de samenstelling van de atmosfeer bestudeerde en bodemmonsters nam.
In samenwerking met Roscosmos ontwikkelt India het Chandrayan-2-project, dat voorziet in het sturen van een ruimtevaartuig naar de maan met behulp van het Indiase GSLV-lanceervoertuig, bestaande uit twee maanmodules - een orbitaal en een landingsmodule.
De lancering van het eerste bemande ruimtevaartuig staat gepland voor 2016. Aan boord zullen volgens het hoofd van de Indian Space Research Organization (ISRO) Kumaraswamy Radhakrishnan twee astronauten de ruimte in gaan, die zeven dagen in een lage baan om de aarde zullen doorbrengen. Zo wordt India de vierde staat (na Rusland, de Verenigde Staten en China) die bemande ruimtevluchten uitvoert.
Japan
Japan ontwikkelt zijn maanprogramma. Dus in 1990 werd de eerste sonde naar de maan gestuurd en in 2007 werd daar de kunstmatige satelliet Kaguya gelanceerd met 15 wetenschappelijke instrumenten en twee satellieten - Okinawa en Ouna aan boord (hij werkte meer dan een jaar in de baan van de maan). In 2012-2013 was het de bedoeling om het volgende automatische apparaat te lanceren, tegen 2020 - een bemande vlucht naar de maan, en tegen 2025-2030 - de oprichting van een bemande maanbasis. Vorig jaar besloot Japan echter af te zien van het bemande maanprogramma vanwege begrotingstekorten.
