Необходимость колонизации Луны

Размещено на http://www.allbest.ru/

Муниципальное Бюджетное Общеобразовательное Учреждение - лицей

г. Татарск

Исследовательский проект

Необходимость колонизации Луны

Выполнил:

Трушин Максим

ученик 11 класса

Руководитель:

Акентьев Валерий Иванович

г. Татарск 2019

Введение

Цель: выявить причины для колонизации Луны

Задачи:

Ознакомиться с историей исследования и попытками освоения Луны

Рассмотреть современные планы по освоению луны

Узнать проблемы, которые могут возникнуть в ходе колонизации

Предметная область: Астрономия

С развитием средств космонавтики и удешевлением космических полётов, Луна представляется исключительно привлекательным объектом для колонизации. Для учёных лунная база является уникальным местом для проведения научных исследований в области планетологии, астрономии, космологии, космической биологии и других дисциплин. Изучение лунной коры может дать ответы на важнейшие вопросы об образовании и дальнейшей эволюции Солнечной системы, системы Земля -- Луна, появлении жизни. Отсутствие атмосферы и более низкая гравитация позволяют строить на лунной поверхности обсерватории, оснащённые оптическими и радиотелескопами, способными получить намного более детальные и чёткие изображения удалённых областей Вселенной, чем это возможно на Земле, а обслуживать и модернизировать такие телескопы гораздо проще, чем орбитальные обсерватории. Но действительно ли необходима колонизация Луны, если есть другие, более перспективные планеты солнечной системы? Если да, то с какими проблемами столкнется человечество во время ее освоения?

1. Начало исследования Луны

Даже в древние времена - Луна не давала покоя человечеству. Первые исследования Луны начались ещё во II веке до нашей эры Гиппархом, попытавшимся описать её движение, размеры и расстояние от Земли. В 1609 году Галилей изобрел телескоп, и изучение Луны перешло на новую ступень. Появилась возможность изучить её поверхность, разглядеть кратеры и горы. Например, в 1651 году Джованни Риччиоли это позволило создать одну из первых лунных карт. В то время и появился термин «море», обозначающий темные области поверхности Луны, а кратеры начали называть в честь известных личностей. В XIX веке на помощь астрономам приходит фотография, что позволяет гораздо лучше исследовать рельеф. Льюис Резерфорд, Уоррен де ла Рю и Пьер Жансен в разное время активно изучали лунную поверхность со снимков.

2. Исследование лунных просторов

Первое приземление на Луну открыло путь дальнейшим исследованиям. Вслед за «Луной-2» была отправлена «Луна-3», облетевшая спутник и сфотографировавшая «темную сторону» планеты. Лунная карта стала более полной, на ней появились новые наименования кратеров: Жюль Верн, Курчатов, Лобачевский и др. Первая американская станция приземлилась на спутник Земли лишь в 1962 году. Это была станция Ranger-4, которая упала на обратную сторону Луны. В дальнейшем американские «Рейнджеры» и советские «Луны» и «Зонды» по очереди отправлялись в космические просторы, то снимая лунную поверхность, то вдребезги об неё разбиваясь.

3. Практические шаги в освоении Луны

ХХ век:

В 1960-х годах началась первая «лунная гонка». В её ходе две сверхдержавы -- США и СССР -- имели планы сооружения лунных баз, которые не были реализованы.

В США прорабатывались аванпроекты лунных военных баз Лунэкс (Lunex Project) и Горизонт (Project Horizon), а также имелись технические предложения по лунной базе Вернера фон Брауна.

В первой половине 1970-х гг. под рук. академика В.П. Бармина московскими и ленинградскими учёными разрабатывался проект долговременной лунной базы, в котором, в частности, изучались возможности обваловки обитаемых сооружений направленным взрывом для защиты от космического излучения (изобретения А.И. Мелуа с использованием технологий Альфреда Нобеля). Более детально, включая макеты экспедиционных транспортных средств и обитаемых модулей, был разработан проект лунной базы СССР «Звезда», который должен был быть реализован в 1970-х--1980-х гг.

XXI век:

В начале XXI века США инициировали новую «лунную гонку», в которую, как в «лунную гонку за второе место», объявили о вступлении ещё несколько передовых космических держав. Все эти программы предусматривают создание на Луне баз.

Америка:

В мае 2019 года администратор НАСА Джим Брайденстайн объявил о начале программы Артемида. Программа делится на два этапа:

Первый этап включает высадку на Луну в 2024 году и включает в том числе: пилотируемый орбитальный облёт Луны Артемида-2, начало строительства международной окололунной станции Gateway, высадка экипажа с первой женщиной на Луне в миссии Артемида-3.

Второй этап программы - полеты на Луну и создание лунной инфраструктуры. На лето 2019 года программа не получила должного финансирования. Планируется что пилотируемые полеты будут осуществлены с помощью РН SLS и корабля «Орион».

Россия:

В 2007 году Роскосмос объявил о плане, включающем в себя высадку человека на Луне к 2025 году и развёртывание там постоянной лунной базы несколько лет спустя.

В 2014 году стало известно о проекте концепции российской лунной программы, в которой предложены три этапа:

1 этап 2016--2025 годов. Предполагает отправку на Луну автоматических межпланетных станций «Луна-25», «Луна-26», «Луна-27» и «Луна-28». Они должны будут определить состав и физико-химические свойства лунного полярного реголита с водяным льдом и другими летучими соединениями. Кроме того, задачей аппаратов станет выбор наиболее перспективного района в области Южного полюса Луны для будущего развёртывания там полигона и лунной базы.

2 этап 2028--2030 годов. Включает пилотируемые экспедиции на орбиту Луны без высадки на её поверхность.

3 этап 2030--2040 годов. Включает высадку космонавтов в районе потенциального размещения лунного полигона и развёртывание первых элементов инфраструктуры из лунного вещества. В частности, предлагается начать строить элементы лунной астрономической обсерватории, а также объектов для мониторинга Земли.

К 2050 году планируется построить обитаемую базу и полигон по добыче полезных ископаемых.

Европа:

В апреле 2018 года Европейское космическое агентство объявило о начале работ над проектом создания постоянной базы на поверхности Луны. Проект создания базы рассчитан на четыре этапа, с 2020 по 2062 года.

Первый этап (2020--2030 года) -- картографирование поверхности Луны и разработка тяжелой ракеты-носителя «Криптон», разгонного и посадочного лунных модулей.

Второй этап (2030--2032 года) -- определение места будущей базы, доставка «Криптоном» четырех космонавтов и модулей для создания самой базы, вывод на орбиту космической станции.

Третий этап (2032--2042 года) -- доставка и монтаж командного и ремонтного модулей, энергетической установки питания базы и лунохода.

Четвёртый этап (2042--2062 года) -- создание систем жизнеобеспечения, производственной базы и обсерватории, запуск к 2062 году постоянной базы без необходимости постоянного пребывания человека на Луне.

4. Причины для колонизации Луны

Учитывая земные проблемы -- все эти угрозы глобального потепления, нарастания социального неравенства, политических конфликтов и войн, голода, болезней, террористов и много чего еще, -- зачем нам тратить время на попытки заселения космоса? И почему именно Луны? Иногда кажется, что этот выбор настолько неочевиден и что для цели лучше выбирать тот же Марс (и его собственные луны).

Колонизация Марса действительно кажется более логичной, так как эта планета больше похожа на Землю, чем Луна. Однако Луна предлагает нам несколько преимуществ. Самое очевидное из них -- расстояние. Если в лунной колонии случится какая-нибудь серьезная катастрофа, то помощь будет находиться «всего» в 387000 километрах. Что касается Марса, то лететь только в одну сторону придется около 7 месяцев.

Пока многие обращают свой взор в сторону Марса (и дальше), нам бы следовало перевести свой взгляд на космические тела, расположенные поближе к нам. Отправить на Луну несколько луноходов с конкретными задачами по поиску воды и в конечном итоге возобновить туда пилотируемые полеты. И даже если жить там мы не сможем -- Марс в этом плане кажется более подходящим местом, -- мы по крайней мере можем построить там лунную базу и использовать ее в качестве «перевалочного» научно-исследовательского центра при будущих полетах в дальний космос.

Вторая причина -- это то, что Луна обладает и разнообразными полезными ископаемыми, в том числе и ценными для промышленности металлами -- железом, алюминием, титаном; кроме этого, в поверхностном слое лунного грунта, реголите, накоплен редкий на Земле изотоп гелий-3, который может использоваться в качестве топлива для перспективных термоядерных реакторов. В настоящее время идут разработки методик промышленного получения металлов, кислорода и гелия-3 из реголита, найдены залежи водяного льда.

Глубокий вакуум и наличие дешёвой солнечной энергии открывают новые горизонты для электроники, литейного производства, металлообработки и материаловедения. Фактически условия для обработки металлов и создания микроэлектронных устройств на Земле менее благоприятны из-за большого количества свободного кислорода в атмосфере, ухудшающего качество литья и сварки, делающего невозможным получение сверхчистых сплавов и подложек микросхем в больших объёмах. Также представляет интерес выведение на Луну вредных и опасных производств.

5. Проблемы

Первая проблема - радиация

Длительное присутствие человека на Луне будет требовать решения ряда проблем. Так, атмосфера Земли и магнитное поле задерживает большую часть солнечной радиации. В атмосфере также сгорает множество микрометеоритов. На Луне без решения радиационной и метеоритной проблем невозможно создание условий для нормальной колонизации. Во время солнечных вспышек создаётся поток протонов и других частиц, способных представлять угрозу для космонавтов. Однако эти частицы обладают не слишком большой проникающей способностью, и защита от них является решаемой проблемой. Кроме того, данные частицы обладают низкой скоростью, а значит, есть время для того чтобы спрятаться в антирадиационные укрытия. Гораздо большую проблему представляет жёсткое рентгеновское излучение.

Вторая проблема - лунная пыль

Отдельную проблему представляет лунная пыль. Лунная пыль состоит из острых частиц, а также обладает электростатическим зарядом. В результате лунная пыль проникает везде и, обладая абразивным действием, уменьшает срок работы механизмов (а попадая в лёгкие, - становится смертельной угрозой здоровью человека и может вызвать рак лёгких).

Третья проблема - коммерция

Коммерциализация также не очевидна. Необходимость в больших количествах гелия-3 пока отсутствует. Наука ещё не смогла достичь контроля над термоядерной реакцией. Самым многообещающим проектом в этом отношении на данный момент (середина 2019 года) является масштабный международный экспериментальный реактор ИТЭР, строительство которого предполагается закончить к 2025 году. После этого последует порядка 20 лет экспериментов. Промышленное использование термоядерного синтеза ожидается не ранее 2050 года по самым оптимистическим прогнозам. В связи с этим, до этого времени добыча гелия-3 не будет представлять промышленного интереса. Космический туризм также нельзя назвать движущей силой освоения Луны, поскольку требуемые на данном этапе вложения не смогут окупиться в разумное время за счёт туризма, что показывает опыт космического туризма на МКС, доходы от которого не покрывают и малой доли затрат на содержание станции.

Заключение

Таким образом, если человечество сможет решить данные проблемы, развить технологии до нужного уровня и т.д., то колонизация Луны поможет решить ряд многих современных и глобальных проблем. Так же в будущем, благодаря этому, станет возможным освоение следующих, находящихся по близости, планет, а в дальнейшем и всего космоса.

Используемые источники

1. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D0%B7%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F_%D0%9B%D1%83%D0%BD%D1%8B.

2. https://fb.ru/article/446187/poleznyie-iskopaemyie-na-lune-teorii-proektyi-dobyichi-sostav-pochvyi-i-neobhodimyiy-uroven-tehnologicheskogo-razvitiya.

3. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B5%D0%BB%D0%B8%D0%B9-3.

Приложения

Таблица 1. Химический состав лунного реголита

Рис. 1. «Луна-25»

Рис. 2. Логотип программы Артемида

Рис. 3. Гелий-3

Рис. 4 ITER

Реголит (от др.-греч. ??гпт -- одеяло и др.-греч. лЯипт -- камень) -- остаточный грунт, являющийся продуктом космического выветривания породы на мест.

Гелий-3 -- более лёгкий из двух стабильных изотопов гелия. Ядро гелия-3 (гелион) состоит из двух протонов и одного нейтрона, в отличие от гелия-4, имеющего в составе два протона и два нейтрона.

колонизация луна реголит освоение

Размещено на Allbest.ru