|
Пусковая система для отправки ресурсов на Землю
|
|
|
|
В своем знаменитом романе "Луна - суровая хозяйка" Роберт А. Хайнлайн описывает будущее лунное поселение, где будущие жители Луны ("Психи") отправляют на Землю грузы пшеницы и водяного льда с помощью электромагнитной катапульты. По сюжету, группа психов сговаривается захватить контроль над этой катапультой и угрожает "забросать Землю камнями", если они не признают Луну независимым миром. Интересно, что ученые десятилетиями изучали эту концепцию как средство передачи лунных ресурсов на Землю в будущем.
|
|
|
|
Учитывая, что космические агентства планируют отправить миссии на Луну для создания постоянной инфраструктуры, интерес к этой концепции вновь возрос. В недавней статье группа ученых из китайского Шанхайского института спутниковой инженерии (SAST) подробно описала, как магнитная пусковая установка на поверхности Луны может стать экономически эффективным средством отправки ресурсов обратно на Землю.
|
|
|
|
Это предложение может стать частью долгосрочного плана Китая по созданию лунного поселения, известного как Международная лунная исследовательская станция (ILRS) - совместного проекта, который Китай осуществляет с Российским космическим агентством (Роскосмос).
|
|
|
|
Согласно недавней статье в "South China Morning Post", катапульта будет использовать технологию магнитной левитации (maglev) и работать по тому же принципу, что и при метании молота в легкой атлетике, "но вращаться с увеличивающейся скоростью, прежде чем запустить стартовую капсулу к Земле".
|
|
|
На лунной поверхности среда, близкая к вакууму, и низкая гравитация - примерно 16,5% от земной (0,165 g) — облегчили бы выброс полезных грузов. По словам команды SAST, предлагаемая система могла бы осуществлять два запуска в день, что в десять раз дешевле существующих способов транспортировки.
|
|
|
|
Как уже отмечалось, концепция магнитной катапульты на Луне является проверенной временем идеей. Предыдущие версии концепции включают в себя Слингатрон, предложенный в 1998 году известным физиком Дереком А. Тидманом, который предлагал использовать магнитный ускоритель круглой формы, а не вращающийся рычаг.
|
|
|
|
Аналогичным образом, система запуска, предложенная китайской исследовательской группой, будет состоять из вращающегося манипулятора длиной 50 метров (165 футов) и высокотемпературного сверхпроводящего двигателя. Он будет питаться от солнечных батарей и ядерного реактора и предназначен для преобразования кинетической энергии в электрическую на этапе торможения. Это позволит ему восстанавливать более 70% энергии, потребляемой после каждого запуска.
|
|
|
|
После ускорения в течение 10 минут манипулятор достигнет второй космической скорости Луны в 2,4 км/с (1,5 миль в секунду) и выпустит полезную нагрузку по траектории, направленной к Земле. Команда также подчеркивает, что основной полезной нагрузкой будет гелий-3, добытый из лунного грунта, который может быть использован для питания термоядерных реакторов на Земле.
|
|
|
|
"Техническая готовность системы относительно высока", - написали они. "Поскольку она потребляет только электроэнергию и не требует никакого топлива, она будет относительно небольшой по масштабам и простой в реализации. Основная цель - извлечь и вернуть гелий-3, чтобы помочь справиться с энергетическим кризисом на Земле. Проект также будет способствовать развитию технологий космической добычи полезных ископаемых, тяжелых ракет-носителей и искусственного интеллекта".
|
|
|
|
В то время как на Земле можно найти всего 0,5 метрических тонны (0,55 тонны в США) этого элемента, в лунном реголите содержится около 1 миллиона метрических тонн (1,1 тонны в США). Согласно докладу команды, 20 метрических тонн (22 тонны в США) было бы достаточно для удовлетворения ежегодных потребностей Китая в электроэнергии, в то время как 1 миллиона метрических тонн было бы достаточно для удовлетворения мировых потребностей в энергии более чем на тысячу лет. Они также подсчитали, что система будет весить около 80 метрических тонн (88 тонн в США) и может оставаться в эксплуатации не менее 20 лет.
|
|
|
|
Однако с созданием этой системы придется подождать, пока Китай не завершит разработку своих сверхтяжелых ракет-носителей Long March 9 (CZ-9) и Long March 10 (CZ-10). Эти ракеты жизненно важны для создания ILRS, которое, как ожидается, будет завершено к 2035 году с помощью других национальных космических агентств.
|
|
|
|
В этом отношении предлагаемая система запуска может стать частью долгосрочных планов Китая по освоению Луны в конце 2030-х или 2040-х годах. Предложенные командой сроки соответствуют этому: они надеются завершить разработку ключевых компонентов системы к 2030 году и ожидают полномасштабного внедрения к 2045 году.
|
|
|
|
Естественно, как и во всех других предложениях по строительству и освоению Луны, возникает вопрос стоимости. По оценкам исследовательской группы, стоимость создания системы запуска составит около 130 миллиардов долларов, что эквивалентно 18,25 миллиардам долларов США.
|
|
|
|
Однако на прошлогоднем собрании Китайской ассоциации науки и технологий (CAST) член команды Чу Инчжи заявил, что добыча трех-пяти тонн гелия-3 в год может принести доход в размере 100 миллиардов юаней. Существует также множество технических и логистических проблем, которые необходимо решить, прежде чем эта система будет создана.
|
|
|
|
Начнем с того, что в работе исследовательской группы не рассматривается вопрос о том, как гелий-3 будет извлекаться из местного реголита. Как отметил Чу, существует также проблема установки устройства на пересеченной лунной поверхности, обеспечения устойчивости вращающегося манипулятора на высоких скоростях и обеспечения его возможности работы в лунной среде, которая подвержена экстремальным колебаниям температуры, космическим лучам и повышенному уровню солнечной радиации.
|
|
|
|
Но в долгосрочной перспективе магнитная система запуска является элегантным предложением и относительно экономичной альтернативой запуску космических аппаратов с поверхности.
|
|
|
|
Источник
|
