Освоение Луны

Ярослав Мудрый

Освоение Луны

Вступление: Приглашение к путешествию

Знаете, в чем главное отличие человека от всех остальных существ на планете Земля? Нет, не в том, что мы пользуемся смартфонами или готовим пиццу. Главное отличие в том, что нас никогда не устраивало то место, где мы находимся прямо сейчас.

Когда-то наши предки жили в Африке. Было тепло, росли бананы, хищники кусали, но в целом жить можно. Однако находились те, кто смотрел за горизонт и говорил: «А что там?». И они шли. Тысячи километров через пустыни, горы и океаны. Они шли, чтобы поселиться там, где холодно, где снег по пояс и где вообще непонятно, как выживать. Зачем? Потому что внутри нас сидит этот мотор – жажда нового.

Мы обошли всю Землю. Мы забрались в самые глубокие впадины и на самые высокие вершины. И теперь мы снова смотрим вверх.

На этот раз нашим горизонтом стала Луна.

Это не просто точка на небе. Это огромный мир диаметром почти 3500 километров. Для сравнения: если мысленно положить Луну на карту, она накроет собой всю Европу от Лондона до Москвы. Там есть горы выше Эвереста, там есть застывшие моря лавы и, как выяснили ученые, там есть вода. Там есть всё, что нужно для жизни. Кроме… нас.

Эту книгу я пишу не для того, чтобы просто рассказать вам о Луне. Таких книг много. Эту книгу я пишу как приглашение. Примерно через 10–20 лет человечество начнет строить на Луне постоянные базы. Кто-то из вас, кто сейчас читает эти строки, вполне может стать первым архитектором лунных городов, врачом лунной станции или просто человеком, который купит билет на рейс «Земля – Луна» и улетит в отпуск, чтобы посмотреть на восход Земли над кратером.

Но для этого нужно понять главное: Луна – это не курорт. Это суровый, опасный и прекрасный мир. И чтобы в нем выжить, нужно подготовиться.

Мы начнем с самого начала. С истории о том, как люди впервые добрались до соседнего мира, почему они ушли оттуда и почему теперь, спустя полвека, они (то есть мы) решили вернуться навсегда.

Пристегнитесь. Мы стартуем.

Глава 1. Сосед, которого мы игнорировали 50 лет

Как это начиналось: звездные войны

Если вы думаете, что полеты на Луну – это идея мирных ученых в очках, которые просто хотели знаний, то я вынужден вас разочаровать. Как и почти всё великое в истории человечества, лунная гонка началась с войны. Вернее, с желания доказать: «Наша система лучше вашей».

Шел 1961 год. Советский Союз только что сделал то, что казалось невозможным – отправил человека в космос. Юрий Гагарин стал самым знаменитым человеком на планете. В США началась легкая паника. Американцы – нация победителей, они привыкли быть первыми во всем, а тут вдруг оказались вторыми.

И тогда молодой президент США Джон Кеннеди собрал советников и спросил их: «Есть ли у нас шанс обогнать русских? Может, построить космическую станцию? Или облететь Луну?». Ученые подумали и сказали: «Слушайте, русские сейчас сделают всё что угодно, потому что у них хороший задел. Но есть одна цель, настолько сложная, что она переплюнет всё сразу. Надо высадиться на Луну. Не просто облететь, а высадиться. И сделать это первыми».

Кеннеди вышел к Конгрессу и произнес знаменитую речь: «Мы решили лететь на Луну не потому, что это легко, а потому что это сложно».

И завертелось.

Знаете, сколько длилась программа «Аполлон» от первого решения до последнего шага человека по Луне? Всего 8 лет. Вдумайтесь в это число. Восемь лет назад у американцев не было даже компьютера мощнее современного калькулятора, а через восемь лет они посадили людей на другой мир.

Это было время безумцев и гениев. Инженеры работали сутками. Они придумывали всё с нуля. Как есть в невесомости? Как сделать туалет в ракете? Как не сгореть при входе в атмосферу? Как посадить корабль, если поверхность Луны никто толком не видел? Они ошибались, взрывались макеты, гибли люди на тренировках, но они шли дальше.

20 июля 1969 года

Представьте себе этот день. Весь мир замер у телевизоров. Даже в Советском Союзе, несмотря на холодную войну, люди тайком слушали радио и перешептывались. Черно-белая картинка, скрипучий голос: «Орел сел».

Нил Армстронг делает шаг. Пыль мягкая, как тальк. След от ботинка остается четким, как в мокром песке. Он говорит фразу, которая войдет в историю. И вот он стоит – человек на Луне.

Казалось, что это начало новой эры. Все думали: «Ура! Теперь мы будем летать туда каждые выходные. Построим города, отели, начнем добывать полезные ископаемые».

Но что-то пошло не так.

Почему мы ушли и не возвращались?

Всего на Луне побывало 12 человек. Все американцы. Все мужчины. Последний раз нога человека ступала на лунную поверхность в декабре 1972 года. Это был экипаж «Аполлона-17». Они поездили по Луне на ровере, собрали рекордное количество камней и улетели.

И всё. Тишина. На 50 с лишним лет.

Почему?

Представьте, что вы выиграли олимпийское золото. Вы на вершине мира. Все кричат «Ура!». А на следующий день спонсоры говорят: «Ну всё, молодцы, золото есть. А давайте теперь просто сидеть дома и смотреть телевизор? Зачем напрягаться дальше?».

Так вышло и с Луной. Гонка была выиграна. США доказали свое превосходство. Политическая задача была выполнена. И Конгресс США, который выделял на программу «Аполлон» бешеные деньги (миллиарды долларов по тем временам), сказал: «Стоп. А зачем нам туда летать снова? Там же нет никакой пользы прямо сейчас. Давайте эти деньги лучше потратим на дороги, больницы и войну во Вьетнаме».

К тому же это было чертовски опасно. Люди забывают, что каждая миссия «Аполлон» висела на волоске. «Аполлон-13» вообще чудом вернулся живым. Политики испугались: а что, если астронавты погибнут? Кто возьмет на себя ответственность?

Так Луна стала местом, где мы побывали, но которое быстро забыли. Как забывают старую дачу, куда ездили в детстве. Вроде было классно, но далеко и комары кусаются.

Луна в тени: 1972–2010

В эти десятилетия про Луну почти не вспоминали. Все переключились на низкую околоземную орбиту. Шаттлы, космические станции, телескоп «Хаббл». Это было ближе, безопаснее и дешевле. Ученые, конечно, изучали лунный грунт, который привезли астронавты. И сделали массу открытий: например, что Луна когда-то была частью Земли (об этом мы еще поговорим).

Но человечество смотрело не дальше 500 километров от поверхности своей планеты. Мы застряли на своей орбитальной парковке.

А что в это время делали русские?

Вопреки мифу, Советский Союз не проиграл Луну полностью. Мы просто проиграли гонку за человека. Но советские автоматы делали невероятные вещи. Именно наши «Луноходы» первыми поездили по Луне. Именно наши станции первыми взяли пробы грунта и привезли их на Землю автоматом. А в 1970-х годах у СССР был готов проект лунной базы. Серьезно. Назывался он «Звезда». Это должен был быть настоящий дом для космонавтов на Луне. Но денег не дали – слишком дорого, слишком сложно, а главное – уже никому ничего не надо было доказывать.

Луна стала скучной.

Новый интерес: XXI век

И вдруг, в начале 2000-х, ученые сделали открытие, которое перевернуло всё. Они нашли на Луне… воду.

Не в жидком виде, конечно. На поверхности Луны вода мгновенно испарилась бы или замерзла. Но в глубоких, вечно затененных кратерах на полюсах, куда ни разу за миллиарды лет не заглядывало солнце, лежал лед. Чистый водяной лед.

Вы понимаете, что это значит?

Вода – это жизнь. Это питье. Это кислород для дыхания (если его разобрать на водород и кислород с помощью электричества). И самое главное – это ракетное топливо.

Луна перестала быть просто бесполезной скалой. Она стала гигантской космической автозаправкой.

Если на Луне есть вода, значит, мы можем заправлять там корабли для полетов на Марс. Тащить топливо с Земли – это как везти бензин с собой в машине в канистре, чтобы хватило доехать до заправки, которая находится в соседнем дворе. Глупо. А здесь заправка прямо под ногами.

Новые игроки

К 2010-м годам на космодромы вышли не только старые гиганты (США и Россия), но и новички: Китай, Индия, частные компании вроде SpaceX.

Китай начал действовать по плану. Без спешки. Сначала они запустили спутники на орбиту Луны. Потом посадили маленькие аппараты. Потом луноходы. А в 2020 году китайский аппарат «Чанъэ-5» не просто сел на Луну, но взял пробы грунта и вернул их на Землю. Это был сигнал: «Мы умеем делать всё то же, что СССР и США в 70-х, но мы пришли всерьез и надолго».

Америка тоже поняла, что если они не вернутся, то следующее поколение будет считать, что Луна принадлежит кому-то другому. Так родилась программа «Артемида» (в честь греческой богини охоты и сестры Аполлона – символично, правда?). Они планируют высадить «первую женщину и следующего мужчину» на Луну уже в ближайшие годы. И на этот раз не просто потоптаться и улететь, а начать строить базу.

Почему именно сейчас?

Почему мы не летали 50 лет, а тут вдруг все разом засуетились?

Ответ прост: технологии созрели.

Раньше полет на Луну был подвигом ценой жизни. Сейчас это стало вопросом инженерии и денег.

Компьютеры: В 1969 году компьютер на «Аполлоне» был слабее, чем чип в вашей зубной щетке. Сейчас у нас есть мощнейшие процессоры, которые могут сами посадить корабль с точностью до сантиметра.

Материалы: Мы научились делать легкие и прочные сплавы, защиту от радиации.

Частный капитал: Илон Маск со своим SpaceX и Джефф Безос с Blue Origin сделали космос дешевле. Они придумали, как возвращать ракеты на Землю и использовать их снова. Это снизило стоимость доставки грузов в десятки раз.

3D-печать: Теперь не нужно везти с Земли готовые модули для дома. Можно везти компактный принтер, который сам напечатает стены из лунного грунта. Это переворот!

Мы стоим на пороге.

Ошибки прошлого, которые мы не должны повторить

Главная ошибка «Аполлона» была в том, что это был спринт. Люди прибежали, выиграли и ушли. Новый подход – это марафон.

Новая лунная гонка – это не соревнование «кто первый воткнет флаг». Это соревнование «кто первый построит дом, в котором можно жить». Потому что тот, кто построит базу на Луне, будет контролировать следующий шаг человечества – полет на Марс.

Луна – это трамплин. Это наш седьмой континент. И в отличие от прошлого раза, на этот раз мы пришли, чтобы остаться.

О чем мы поговорим дальше?

В следующей главе мы разберемся, что же из себя представляет Луна на самом деле. Почему там лучше не снимать скафандр, откуда взялись эти жуткие кратеры и почему лунная пыль – это худший враг человечества (опаснее медведя гризли!).

А пока просто запомните эту дату – 1972 год. Последний раз, когда человек оставлял следы на другом мире. И следующий след, который увидят будущие историки, вполне может быть оставлен кем-то из нас. Или даже вами.

Потому что космос перестал быть местом для избранных суперменов. Космос становится местом для работы. И вакансии скоро откроются.

Глава 2. Портрет соседа: Кратерное лицо без атмосферы

Представьте, что вы выходите из дома… и у вас нет воздуха. Совсем. Вам нужно задержать дыхание на всю оставшуюся жизнь. Примерно так чувствует себя любая молекула газа, которая случайно залетает на Луну.

Луна – это мир абсолютной пустоты. Там нет атмосферы. Вообще. Ну, почти. Формально ученые говорят, что какая-то экзосфера там есть, но она настолько разрежена, что на Земле это назвали бы «глубже, чем технический вакуум».

Это создает ряд проблем. Но и открывает возможности, о которых мы на Земле можем только мечтать.

Почему Луна – это ад (в хорошем смысле слова)

Начнем с плохого. Потому что без этого не понять, зачем нам такие сложности.

Проблема №1: Температурные качели

Вы когда-нибудь жаловались на погоду? Мол, днем жарко, а вечером уже холодно, ветер, надо куртку надевать. Забудьте.

На Луне одни сутки длятся примерно 29,5 земных дней. Это значит, что Солнце медленно ползет по небу две недели. И все эти две недели поверхность жарится. Температура на экваторе в лунный полдень поднимается до +130 градусов Цельсия. Это температура кипения воды. Если вы оставите на солнце сковородку, она раскалится докрасна.

Но как только наступает ночь (которая тоже длится две недели), температура начинает падать. И падает она до… -170, а в некоторых кратерах и до -240 градусов. Это холоднее, чем где-либо на Земле. Это холоднее, чем на поверхности Плутона.

Представьте себе термос. Если мы хотим там жить, мы должны научиться сохранять тепло ночью и не изжариться днем. Проще всего, конечно, поселиться там, где всегда день, или там, где всегда ночь. И такие места есть! На полюсах Луны есть «вершины вечного света» – горы, куда Солнце светит практически постоянно. И наоборот – кратеры вечной тьмы, куда луч света не падал миллиарды лет. Именно там, во тьме, и лежит тот самый лед, о котором мы говорили.

Проблема №2: Радиация – невидимый убийца

На Земле мы живем под защитным одеялом. Атмосфера и магнитное поле отклоняют солнечный ветер и космические лучи. Мы этого даже не замечаем.

На Луне этого одеяла нет. Солнце постоянно выбрасывает поток заряженных частиц. А еще откуда-то из глубин Галактики прилетают космические лучи – осколки взорвавшихся сверхзвезд. Для человека, который просто стоит на поверхности в скафандре, это как если бы его слегка просвечивали рентгеном постоянно. За год на Луне вы получите дозу радиации в сотни раз больше, чем на Земле.

Это не значит, что там нельзя жить. Это значит, что жить нужно ПОД поверхностью. Лунный грунт – реголит – сам по себе отличная защита. Достаточно зарыться на пару метров, и радиация вам не страшна. Поэтому первые лунные города, скорее всего, будут подземными, как бункеры. Или засыпанными сверху слоем пыли.

Проблема №3: Пыль – тихий ужас

Помните, как Нил Армстронг сказал, что пыль мягкая? Это было первое впечатление. Но потом астронавты прокляли эту пыль.

Лунная пыль не похожа на земную. На Земле песчинки обкатываются ветром и водой, становятся гладкими. На Луне же пылинки – это микроскопические осколки стекла с острыми, как бритва, краями. Миллиарды лет метеориты дробили камни, и из-за отсутствия ветра эти осколки остались такими же острыми.

Эта пыль прилипает ко всему из-за статического электричества. Она забивается в скафандры, в механизмы, в легкие (если вы, конечно, сдуру снимете шлем). Она царапает стекла и разрушает уплотнители. Астронавты «Аполлона» жаловались, что после прогулок их скафандры были черными от пыли, и отмыть их было невозможно. Воняла эта пыль на пробу… как отработанный порох или пепел от костра. Если мы построим базу, нам придется придумать, как не заносить эту заразу внутрь жилых помещений.

А теперь о хорошем

Да, Луна сурова. Но за эти неудобства она дает нам невероятные бонусы.

Бонус №1: Гравитация

На Луне сила тяжести в 6 раз меньше земной. Вы будете весить там как маленький ребенок. Сможете прыгать в высоту на несколько метров. Это весело, но это и серьезный вызов для организма.

Долгое нахождение в невесомости убивает мышцы и кости. А 1/6 земной гравитации – это золотая середина. Это позволяет нам понять: можем ли мы жить в таких условиях годами? Если да, то с Луны будет гораздо легче стартовать на Марс. С Марса, кстати, стартовать тяжелее – у него гравитация выше.

Бонус №2: Ресурсы под ногами

Помните, мы говорили про пыль? Так вот эта пыль – это не просто мусор. Это строительный материал. Реголит содержит кислород (связанный в оксидах), кремний (для стекла и электроники), металлы: железо, титан, алюминий.

Ученые уже придумали, как с помощью гигантской линзы или микроволновки плавить этот грунт в кирпичи. Есть технология 3D-печати дома из лунной грязи. Привезти с Земли кирпич стоит бешеных денег. А напечатать его на месте – почти бесплатно.

Бонус №3: Небо всегда открыто

Представьте себе астронома, который смотрит в телескоп на Земле. Ему мешают облака, атмосфера размывает картинку, города засвечивают небо.

А теперь представьте телескоп на Луне. Атмосферы нет. Телескоп можно поставить на обратной стороне, где никогда не бывает радиопомех с Земли. Это будет рай для ученых. Мы сможем увидеть самые первые звезды Вселенной, найти планеты у других солнц и, может быть, услышать шепот далеких цивилизаций.

Анатомия Луны: Как она устроена

Давайте заглянем внутрь.

Луна, как и Земля, имеет кору, мантию и ядро. Но ядро у нее маленькое и почти остывшее. Именно поэтому у Луны нет магнитного поля (и поэтому нас там жарит радиацией).

Кора – это та самая пыль и камни. Толщина коры – около 60 км на видимой стороне и толще на обратной.

А еще на Луне были вулканы. Давным-давно, миллиарды лет назад, по ней текли реки лавы. Они заливали низины и образовывали те самые темные пятна, которые мы видим на небе. Древние астрономы думали, что это моря, и назвали их: Море Спокойствия, Море Дождей, Океан Бурь. Теперь мы знаем, что воды там нет. Это застывшая лава.

Темная сторона: Мифы и правда

Кстати, о темной стороне. Слышали песню группы Pink Floyd «The Dark Side of the Moon»? Так вот, темной стороны у Луны не бывает. Солнце освещает Луну со всех сторон одинаково, просто мы видим только одну.

У Луны есть обратная сторона. Она всегда смотрит от Земли. До 1959 года никто не знал, как она выглядит. Когда советская станция «Луна-3» впервые сфотографировала её, люди ахнули. Там почти нет темных «морей», она вся в горах и кратерах. Она выглядит гораздо более дикой и израненной. Почему так – загадка. Возможно, кора там толще, и лава не могла пробиться наружу.

Именно на обратной стороне мы, скорее всего, построим первый гигантский радиотелескоп. Там царит абсолютная радиотишина, потому что Земля со всем своим радио- и телевещанием находится за горизонтом.

Что мы будем там делать?

Итак, мы поняли, что Луна – это не курорт. Это суровая пустыня с перепадами температур, радиацией и острой пылью. Но у нее есть ресурсы и уникальное положение.

Она станет:

Стройплощадкой: Где мы научимся строить дома из грязи.

Заправочной станцией: Где мы будем делать топливо изо льда для полетов дальше.

Научной станцией: Где мы установим телескопы и будем следить за Вселенной.

Полигоном: Где мы проверим, сможет ли человечество жить на других планетах, не убив друг друга от скуки в замкнутом пространстве.

В следующей главе мы поговорим о самом интересном: как мы туда полетим? На чем? Сколько это стоит? И сможет ли обычный школьник (например, вы) купить билет в один конец или туда и обратно?

Но прежде чем закрыть эту главу, посмотрите сегодня ночью на Луну. Посмотрите на нее не как на красивый фонарь, а как на стройку будущего. Где-то там, в Море Дождей или в кратере Шеклтон на южном полюсе, через пару десятков лет зажгутся первые огни.

И это будут не отражения Солнца. Это будут окна нашего нового дома.

Глава 3. Билет в один конец (и обратно): Как мы долетим до Луны

Вы когда-нибудь запускали воздушного змея? Или, может быть, стреляли из рогатки? Если да, то вы уже почти понимаете принцип космического полета. Разница лишь в масштабах и сложности математики.

Чтобы улететь с Земли, нужно разогнаться до чудовищной скорости – примерно 11,2 километра в секунду. Это в 40 раз быстрее, чем летит пуля. Если вы разгонитесь медленнее, Земля вас просто не отпустит – гравитация стянет обратно, как невидимая резинка. Эта скорость называется вторая