A la indústria espacial, l'eterna disputa entre físics i lletristes es va transformar al segle XXI en un debat sobre què és més important per a la humanitat: l'astronautica automàtica o tripulada?
Els defensors de la "automatització" apel·len als costos relativament baixos de creació i llançament de dispositius, que són de gran benefici tant per a la ciència fonamental com per resoldre problemes aplicats a la Terra. I els seus oponents, somiant amb el moment en què "les nostres traces romandran en els camins polsegosos de planetes llunyans", argumenten que l'exploració de l'espai exterior és impossible i inexpedient sense l'activitat humana.
On volarem?
A Rússia, aquesta discussió té un bagatge financer molt seriós. No és un secret per a ningú que el pressupost de la cosmonautica nacional sigui molt menys comparat no només amb els Estats Units i Europa, sinó també amb un membre tan jove del club espacial com la Xina. I les direccions en què es demana que la indústria treballi al nostre país són moltes: a més de participar al programa de l’Estació Espacial Internacional (ISS), aquest és el sistema global de navegació per satèl·lit GLONASS i els satèl·lits de comunicació, teledetecció de la Terra., sonda espacial meteorològica, científica, per no parlar de militars i de doble ús. Per tant, hem de compartir aquest "trishkin caftan" financer per no ofendre ningú (tot i que al final tothom es mostra ofès de totes maneres, ja que els fons assignats al desenvolupament normal de la indústria no són suficients).
Recentment, el cap de l'Agència Espacial Federal (Roscosmos) Vladimir Popovkin va dir que la quota d'astronautica tripulada en el pressupost del seu departament és molt gran (48%) i s'hauria de reduir al 30%. Al mateix temps, va aclarir que Rússia complirà estrictament les seves obligacions en virtut del programa ISS (després que cessin els vols llançadora aquest any, només les naus espacials russes Soyuz proporcionaran tripulacions en òrbita). En què ens estalviarem? Sobre investigació científica o sobre desenvolupaments prometedors? Per respondre a aquesta pregunta, cal entendre l’estratègia de desenvolupament de l’astronautica tripulada domèstica per a les properes dècades.
Segons Nikolai Panichkin, primer subdirector general de TsNIIMash (que va actuar com a portaveu del principal institut científic i expert de Roscosmos), avui és erroni comptar les activitats espacials durant 10-15 anys: "Les tasques de la investigació fonamental en el fons l’espai, l’exploració de la Lluna i Mart són tan grandioses que cal planificar-ho durant almenys 50 anys. Els xinesos intenten mirar cap endavant durant cent anys ".
Llavors, on volarem en un futur proper: cap a una òrbita propera a la terra, cap a la lluna o cap a Mart?
Setena part del món
El patriarca de la indústria espacial, el membre més proper del brillant dissenyador Sergei Korolev, acadèmic de l'Acadèmia de Ciències de Rússia, Boris Chertok, està convençut que la tasca principal de la cosmonautica mundial hauria de ser la unió de la Lluna a la Terra. A l'obertura del congrés planetari de participants al vol espacial, que va tenir lloc a Moscou a principis de setembre, va dir: "De la mateixa manera que tenim Europa, Àsia, Amèrica del Sud i del Nord, Austràlia, hi ha d'haver una altra part del món: Lluna."
Avui en dia, molts països, principalment els Estats Units i la Xina, parlen de les seves ambicions pel satèl·lit de la Terra. Nikolai Panichkin afirma: “Quan es decidia la pregunta, què era el primer: la Lluna o Mart, hi havia opinions diferents. El nostre institut creu que, no obstant això, establint un objectiu llunyà: Mart, hem de passar per la Lluna. Al respecte, encara no s’han explorat moltes coses. A la lluna, és possible crear bases per realitzar investigacions a l’espai profund, desenvolupar tecnologies per a un vol a Mart. Per tant, si planifiquem un vol tripulat cap a aquest planeta el 2045, haurem d’establir llocs avançats a la Lluna el 2030. I, entre el 2030 i el 2040, creeu les bases per a l'exploració a gran escala de la Lluna amb bases i laboratoris de recerca.
El primer subdirector general de TsNIIMash creu que, a l’hora d’implementar projectes lunars, mereix atenció la idea de crear un magatzem per a aliments i combustible en una òrbita propera a la terra. A la ISS, és poc probable que s’implementi, ja que l’estació hauria de deixar de funcionar cap al 2020. I les expedicions lunars a gran escala començaran després del 2020. I un altre aspecte important el destaca l'especialista rus: "Quan l'institut proposa aquesta estratègia, la correlacionem amb plans estratègics similars de la Xina i els Estats Units. Per descomptat, la carrera lunar ha de ser pacífica. Com se sap, les armes nuclears no es poden provar i desplegar a l’espai. Si en un futur proper els cosmonautes, astronautes i taikonautes comencen a establir-se a la Lluna, haurien de construir allotjament allà, laboratoris científics, empreses per a l'extracció de minerals valuosos i no bases militars ".
Molts científics estan convençuts que el desenvolupament dels recursos naturals de la Lluna és una tasca prioritària. Així, segons l’acadèmic de l’Acadèmia de Ciències de Rússia, Erik Galimov, els minerals lunars poden salvar la humanitat de la crisi energètica mundial. El triti lliurat a la Terra des del cos celeste més proper a ell es pot utilitzar per a la fusió termonuclear. A més, és molt temptador convertir la Lluna en un lloc avançat per a l’exploració de l’espai profund, una base per controlar els riscos d’asteroides i controlar el desenvolupament de situacions crítiques al nostre planeta.
La idea més brillant (i controvertida!) Continua sent l'ús de l'heli-3 disponible a la Lluna, que no és a la Terra. El seu principal avantatge, diu Galimov, és que és "combustible ecològic". Així, desapareix el problema de l’eliminació de residus radioactius, que és el flagell de l’energia nuclear. Segons els càlculs del científic, la necessitat anual d’heli-3 de tota la humanitat en el futur serà de 100 tones. Per aconseguir-los, cal obrir una capa de terra lunar de tres metres amb una superfície de 75 per 60 quilòmetres. A més, paradoxalment, tot el cicle (des de la producció fins al lliurament a la Terra) costarà unes deu vegades més barat que l’ús d’hidrocarburs (tenint en compte els preus existents del petroli).
"Els experts occidentals proposen construir reactors d'heli directament a la Lluna, cosa que reduirà encara més el cost de generar energia neta", assenyala l'acadèmic. Les reserves d’heli-3 a la Lluna són enormes, aproximadament un milió de tones: suficients per a tota la humanitat durant més de mil anys.
Però per començar a minar heli-3 a la Lluna en 15-20 anys, és necessari començar ara l’exploració geològica, cartografiant les zones enriquides i exposades al Sol i crear instal·lacions d’enginyeria pilot, diu Galimov. No hi ha tasques d’enginyeria complexes per a la implementació d’aquest programa, l’única qüestió és la inversió. Els seus beneficis són obvis. Una tona d’heli-3 en energia equivalent equival a 20 milions de tones de petroli, és a dir, als preus actuals, costa més de 20.000 milions de dòlars. I els costos de transport per al lliurament d’una tona a la Terra ascendiran a només 20-40 milions de dòlars. Segons els càlculs dels especialistes, per satisfer les necessitats de Rússia, la indústria elèctrica necessitarà 20 tones d'heli-3 a l'any i per a tota la Terra, deu vegades més. Una tona d’heli-3 és suficient per al funcionament anual d’una central elèctrica de 10 GW (10 milions de kW). Per extreure una tona d’heli-3 a la Lluna, caldrà obrir i processar un lloc de tres metres de profunditat en una àrea de 10-15 quilòmetres quadrats. Segons els experts, el cost del projecte és de 25 a 35.000 milions de dòlars.
La idea d'utilitzar heli-3, però, té adversaris. El seu principal argument és que abans de crear bases per a l'extracció d'aquest element a la Lluna i d'invertir fons importants en el projecte, és necessari establir una fusió termonuclear a la Terra a escala industrial, cosa que encara no ha estat possible.
Projectes russos
Sigui com sigui, tècnicament, la tasca de convertir la lluna en una font de minerals es pot resoldre en els propers anys, estan convençuts els científics russos. Així, diverses empreses nacionals líders van anunciar la seva disposició i plans específics per al desenvolupament d'un satèl·lit terrestre.
Els autòmats haurien de ser els primers a "colonitzar" la Lluna, segons l'Associació Científica i de Producció de Lavochkin, l'ONG nacional líder en el camp de l'exploració espacial amb l'ajuda de vehicles automàtics. Allà, juntament amb la Xina, s’està desenvolupant un projecte dissenyat per establir les bases per al desenvolupament industrial de la Lluna.
Segons els especialistes de l'empresa, primer de tot, cal investigar un cos celeste mitjançant mitjans automàtics i crear un lloc de proves lunars, que en el futur es convertirà en un element d'una gran base habitada. Hauria d’incloure un complex mòbil de rovers lunars lleugers i pesats, telecomunicacions, complexos astrofísics i d’aterratge, antenes grans i alguns altres elements. A més, està previst formar una constel·lació de naus espacials en una òrbita quasi lunar per a la comunicació i la detecció remota de la superfície.
Es preveu implementar el projecte en tres etapes. Primer, amb l’ajuda de vehicles lleugers, seleccioneu les regions òptimes de la Lluna per resoldre els problemes científics i aplicats més interessants i, a continuació, desplegueu la constel·lació orbital. A l'etapa final, els rovers lunars pesats aniran al satèl·lit de la Terra, que determinarà els punts més interessants per a l'aterratge i el mostreig del sòl.
El concepte, en opinió dels desenvolupadors del projecte, no requerirà inversions molt grans, ja que els vehicles de llançament de conversió lleugera del tipus Rokot o Zenit es poden utilitzar per llançar vehicles (excepte els rovers lunars pesats).
La principal empresa espacial tripulada russa, la SP Korolev Rocket and Space Corporation (RSC) Energia, està preparada per assumir la batuta de l’exploració lunar. Segons els seus especialistes, l'ISS tindrà un paper important en la creació de la base lunar, que finalment hauria de convertir-se en un port espacial internacional. Fins i tot si després del 2020 els països socis del programa ISS decideixen no ampliar el seu funcionament, està previst construir una plataforma sobre la base del segment rus per reunir les estructures de la futura base lunar en òrbita.
Per lliurar persones i càrrega en òrbita, s'està desenvolupant un prometedor sistema de transport, que consistirà en una nau espacial base i diverses de les seves modificacions. La versió bàsica és un vaixell de transport tripulat de nova generació. Està dissenyat per donar servei a estacions orbitals, per enviar-los tripulacions i càrrega amb el retorn posterior a la Terra, així com per ser utilitzat com a vaixell de rescat.
El nou sistema tripulat és fonamentalment diferent de la nau espacial Soyuz existent, principalment en termes de noves tecnologies. El prometedor vaixell es construirà segons el principi de disseny de Lego (és a dir, segons el principi modular). Si és necessari volar cap a una òrbita propera a la terra, s'utilitzarà una nau espacial per proporcionar un accés ràpid a l'estació. Si les tasques es compliquen i es requereixen vols fora de l’espai proper a la terra, es pot adaptar el complex amb un compartiment d’utilitat amb la possibilitat de tornar a la Terra.
Energia espera que les modificacions de la nau espacial permetin fer expedicions a la Lluna, mantenir i reparar satèl·lits, realitzar vols autònoms de fins a un mes per dur a terme diverses investigacions i experiments, així com el lliurament i la devolució de un augment de la quantitat de càrrega en una versió retornable de càrrega no tripulada. El sistema redueix la càrrega de treball de la tripulació, a més, a causa del sistema d’aterratge amb paracaigudes, la precisió de l’aterratge serà de només dos quilòmetres.
Segons els plans establerts al Programa Espacial Federal fins al 2020, el primer llançament de la nova sonda tripulada s’ha de produir el 2018 des del cosmodrom Vostochny, que es construeix a la regió d’Amur.
Si Rússia, a nivell estatal, decideix, no obstant això, desenvolupar minerals a la Lluna, Energia podrà proporcionar un únic complex reutilitzable d’espai de transport i càrrega que serveixi per al desenvolupament industrial d’un cos celeste. Així, el nou vaixell (que encara no ha rebut el seu nom oficial), que substituirà el Soyuz, juntament amb el remolcador interorbital Parom desenvolupat per RKK, proporcionarà transport de fins a 10 tones de càrrega, cosa que reduirà significativament els costos de transport. Com a resultat, Rússia també podrà proporcionar serveis comercials per enviar diverses càrregues a l'espai, incloses les voluminoses.
Parom és una sonda espacial que serà llançada per un vehicle de llançament cap a una òrbita terrestre baixa (uns 200 km d’altitud). Després, un altre vehicle de llançament lliurarà un contenidor amb càrrega a un punt determinat. El remolcador s’acobla amb ell i el trasllada al seu destí, per exemple, a una estació orbital. És possible llançar un contenidor en òrbita amb gairebé qualsevol transportista nacional o estranger.
No obstant això, amb el finançament existent actualment per a la indústria espacial, la creació d’una base lunar i el desenvolupament industrial d’un satèl·lit de la Terra són projectes d’un futur força llunyà. Segons Roskosmos, els plans de vols a la lluna de turistes amb l'ajut de les naus espacials Soyuz modificades semblen molt més realistes. Juntament amb l’empresa nord-americana Space Adventures, el departament rus està desenvolupant una nova ruta turística a l’espai i té previst enviar terrestres a una visita turística al voltant de la lluna en cinc anys.
Una altra empresa nacional coneguda, el Centre d’Investigació i Producció de l’Espai Estatal de Khrunichev (GKNPTs), també està preparada per contribuir al desenvolupament d’un cos celeste. Segons els especialistes de GKNPT, el programa lunar hauria d’anar precedit de la primera etapa propera a la Terra, que s’implementarà mitjançant l’experiència ISS. Sobre la base de l’estació, després del 2020, està previst crear un complex operatiu de muntatge i operació orbital per a futures expedicions a altres planetes, així com, possiblement, complexos turístics.
Segons els científics, el programa lunar no hauria de repetir el que ja s’ha fet al segle passat. Està previst crear una estació permanent a l'òrbita d'un satèl·lit terrestre i, a continuació, una base a la seva superfície. El desplegament d’una estació lunar, que consta de dos mòduls, proporcionarà no només una expedició a ella, sinó també el retorn de la càrrega a la Terra. També requerirà una nau espacial tripulada amb una tripulació d’almenys quatre persones, capaç d’estar en vol autònom fins a 14 dies, així com un mòdul d’estació orbital lunar i un vehicle d’aterratge i enlairament. El següent pas hauria de ser una base permanent a la superfície lunar amb tota la infraestructura que assegurés l’estada de quatre persones a la primera etapa i, a continuació, augmentar el nombre de mòduls base i dotar-la d’una central elèctrica, un mòdul de porta d’entrada i altres instal·lacions necessàries.
Programes de clubs espacials
Rússia
En el marc del concepte per al desenvolupament de l'exploració espacial tripulada russa fins al 2040, es preveu un programa per a l'exploració de la Lluna (2025-2030) i els vols a Mart (2035-2040). Roscosmos està convençut que la tasca actual de desenvolupar un satèl·lit de la Terra és la creació d’una base lunar i que un programa tan gran s’ha de dur a terme en el marc de la cooperació internacional.
Com a part de la primera etapa del programa d’exploració lunar el 2013–2014, està previst llançar els satèl·lits lunars Luna-Glob i Luna-Resource, va dir el cap de l’operació sense càrrec de Lavochkin, Viktor Khartov. Les tasques de la missió Luna-Glob són volar al voltant de la lluna, preparar i seleccionar llocs per al rover lunar, per a altres complexos d’enginyeria i científics, que esdevindran la base de la futura base, així com estudiar el nucli de la lluna mitjançant dispositius de perforació: penetrators (en aquesta matèria, la cooperació és possible amb el Japó, ja que els especialistes japonesos desenvolupen amb èxit penetrators des de fa molt de temps).
La segona etapa preveu el lliurament d’un laboratori científic: un explorador lunar a la Lluna per a una àmplia gamma d’experiments científics i tecnològics. En aquesta etapa, es convida l'Índia, la Xina i els països europeus a cooperar. Està previst que els indis, en el marc de la missió Chandrayan-2, proporcionin un coet i un mòdul de vol, així com el llançament des del seu cosmodrom. Rússia prepararà un mòdul d’aterratge, un rover lunar de 400 quilograms i equipament científic.
Segons Viktor Khartov, en el futur (després del 2015) està previst el projecte rus Luna-Resource / 2, que preveu la creació d'una plataforma d'aterratge unificada, un rover lunar amb un llarg abast, un coet d'enlairament de la Lluna, mitjans per carregar i emmagatzemar mostres de sòl lunar lliurades a la Terra, així com la implementació d'un aterratge d'alta precisió al far situat a la Lluna. Al mateix temps, es preveu dur a terme el lliurament de mostres de sòl lunar recollides amb el rover lunar en zones d’interès científic preseleccionades.
El projecte Luna-Resource / 2 serà la tercera etapa del programa lunar rus. Com a part d’això, està previst realitzar dues expedicions: la primera lliurarà un rover lunar pesat a la superfície lunar per dur a terme investigacions de contacte i prendre mostres de sòl lunar, i la segona: un coet d’enlairament per retornar mostres de sòl a la Terra.
La creació d’una base automàtica permetrà resoldre diversos problemes en interès d’un programa lunar tripulat, que preveu que després del 2026 la gent volarà a la lluna. Del 2027 al 2032, està previst crear un centre especial d’investigació "Lunar Proving Ground" a la Lluna, ja dissenyat per al treball dels cosmonautes.
EUA
El gener del 2004, el president nord-americà George W. Bush va anunciar l'objectiu de la NASA de "tornar" a la lluna el 2020. Els nord-americans planejaven disposar de llançadores obsoletes per alliberar fons el 2010. El 2015, la NASA havia de desplegar un nou programa Constellation similar al programa Apollo modernitzat i ampliat. Els components principals del projecte són el vehicle de llançament Ares-1, que és un desenvolupament del reforç de combustible sòlid del transbordador, la sonda tripulada Orion amb una tripulació de fins a cinc a sis persones, el mòdul Altair, dissenyat per aterrar al superfície lunar i enlairament d'ella, escenari per a la fugida de la Terra (EOF), així com el pesat portador "Ares-5", dissenyat per llançar l'EOF a l'òrbita propera a la terra juntament amb l '"Altair". L’objectiu del programa Constellation era volar cap a la Lluna (no abans del 2012) i després aterrar a la seva superfície (no abans del 2020).
Tot i això, la nova administració nord-americana, liderada per Barack Obama, va anunciar aquest any el final del programa Constellation, considerant-lo massa costós. Havent reduït el programa lunar, l'administració Obama va decidir paral·lelment ampliar el finançament per a l'operació del segment nord-americà de l'ISS fins al 2020. Al mateix temps, les autoritats nord-americanes van decidir fomentar els esforços de les empreses privades per construir i operar naus espacials tripulades.
Xina
El programa xinès d’estudi de la lluna es divideix convencionalment en tres parts. Durant la primera, el 2007, es va llançar amb èxit la sonda Chang'e-1. Va treballar a l’òrbita lunar durant 16 mesos. El resultat va ser un mapa 3D de la seva superfície en alta resolució. El 2010, es va enviar un segon aparell d'investigació a la Lluna per fotografiar zones, en una de les quals el Chang'e-3 haurà d'aterrar.
La segona etapa del programa de recerca per a un satèl·lit natural de la Terra consisteix en el lliurament d’un vehicle autopropulsat a la seva superfície. Com a part de la tercera fase (2017), una altra instal·lació anirà a la lluna, la tasca principal de la qual serà el lliurament de mostres de roca lunar a la Terra. La Xina pretén enviar els seus astronautes al satèl·lit de la Terra després del 2020. En el futur, està previst crear-hi una estació habitable.
Índia
L’Índia també té un programa lunar nacional. El novembre de 2008, aquest país va llançar la lluna artificial "Chandrayan-1". Es va enviar una sonda automàtica a la superfície del satèl·lit natural de la Terra, que va estudiar la composició de l'atmosfera i va prendre mostres de sòl.
En cooperació amb Roscosmos, l'Índia està desenvolupant el projecte Chandrayan-2, que preveu enviar una nau espacial a la Lluna mitjançant el vehicle de llançament GSLV de l'Índia, format per dos mòduls lunars: un orbital i un mòdul d'aterratge.
El llançament de la primera sonda tripulada està prevista per al 2016. A bord, segons el cap de l’organització índia d’investigació espacial (ISRO) Kumaraswamy Radhakrishnan, aniran a l’espai dos astronautes que passaran set dies en òrbita terrestre baixa. Així, l’Índia es convertirà en el quart estat (després de Rússia, els Estats Units i la Xina) que realitza vols espacials tripulats.
Japó
Japó està desenvolupant el seu programa lunar. Així, el 1990 es va enviar la primera sonda a la lluna i el 2007 es va llançar allà el satèl·lit artificial Kaguya amb 15 instruments científics i dos satèl·lits: Okinawa i Ouna a bord (va funcionar a l’òrbita de la lluna durant més d’un any). El 2012-2013, estava previst llançar el proper aparell automàtic, el 2020: un vol tripulat a la Lluna i, el 2025-2030, la creació d’una base lunar tripulada. No obstant això, l'any passat, el Japó va decidir abandonar el programa lunar tripulat a causa de dèficits pressupostaris.
