Чому люди досі не живуть на Місяці - і коли нарешті будуть

Якби збулися прогнози "Книги майбутнього", надзвичайно популярної дитячої пізнавальної книги 1980-х років, на початку 21-го століття - разом із телевізорами з пласким екраном, електромобілями та телефонами, які "мають не лише звук, але й картинки" – астронавти мали жити та працювати у місті, збудованому на Місяці.

Там мали бути величезні куполи, з’єднані герметичними підземними ходами, де "місячники" мали працювати за нескінченними рядами комп’ютерів, та "стрибати" поверхнею на місячних джипах дорогою до місячних шахт.

Однак після того, як останній астронавт зробив останній крок поверхнею Місяця у 1972 році, єдиним доказом того, що на Місяці колись були люди, є лише кілька прапорів, три марсоходи, дюжина камер і 96 мішків людських відходів. Що трапилося з базою на Місяці, яку нам обіцяли?

"Одна з наших головних цілей сьогодні - переконатися у тому, що наслідком нашої роботи будуть не просто прапори та сліди ніг, про які згодом усі забудуть", - каже Нуджуд Мерансі, яка очолює відділ NASA, що займається плануванням повернення людей на Місяць.

"Ми хочемо закласти основу процесу, який обов'язково триватиме в майбутньому, - каже вона, - і ми не витрачатимемо 50 років на те, щоб знову досліджувати низьку навколоземну орбіту, як це було протягом останніх 50 років".

І поки що цей план працює.

Перша місія NASA "Артеміда" без екіпажу повернулася на Землю в грудні 2022 року після майже чотирьох тижнів у космосі. Вона успішно продемонструвала можливості капсули "Оріон", її службового модуля, розробленого Європейською космічною агенцією (ЄКА) і гігантської ракети SLS, яка вивела її у космос.

Місія "Артеміда-2" має вивести перших астронавтів на орбіту Місяця в 2024 році, а десь у середині десятиліття в рамках місії двоє астронавтів приземляться біля південного полюса Місяця. Принаймні одна з них буде жінкою.

Члени екіпажу останньої місії "Аполлон" - Джин Сернан і Гаррісон Шмітт - провели на поверхні Місяця найдовше з усіх астронавтів: загалом 75 годин. Сернан порівнював це з кемпінгом: вони їли та спали в гамаках у компактному посадковому модулі та одягали скафандри, щоб вийти назовні. Для порівняння, астронавти "Артеміди-3", згідно з планом, мають пробути на Місяці приблизно тиждень і можуть розраховувати на дещо більший комфорт – а також значно більший простір.

Посадковий апарат, який вони використовуватимуть, надала компанія Ілона Маска SpaceX - він базується на концепції Starship, яку спочатку Маск задумував для доставки на Марс 100 людей. З огляду на те, що NASA хоче доставити на Місяць лише двох астронавтів, там має бути достатньо місця для лабораторії, сховища для марсохода та навіть таких домашніх зручностей, як ліжка, кухні та туалету.

За словами Мерансі, можливості модуля, наданого SpaceX, дійсно перевищують вимоги уряду США, тому зараз обговорюють варіанти, як ці можливості можна використати.

Якою б не була остаточна специфікація посадкового модуля "Артеміди-3", під час наступних місій астронавти збираються жити на Місяці тривалий час і проводити там дослідження. Ймовірно, вони використовуватимуть свій космічний корабель як базу та подорожуватимуть на так званих місяцеходах.

"Щоб подорожувати Місяцем, потрібні мобільні системи, екіпаж не може далеко зайти пішки, - каже Мерансі. - Ми хочемо займатися наукою в різних місцях на Місяці, і для цього потрібно побудувати системи, у яких можна буде подорожувати місяць чи навіть більше".

Але чим довше люди залишатимуться на поверхні Місяця, тим ризикованішим буде їхнє перебування там.

"Ми маємо справу з трьома основними проблемами – радіацією, екстремальними температурами та ударами метеоритів", – каже Ейдан Коулі, науковий радник Європейського центру астронавтів (ЄЦА) у ЄКА з німецього Кельна.

На Землі люди захищені густою атмосферою та магнітною бульбашкою, що оточує планету, відомою як магнітосфера.

"На Місяці ви зазнаєте впливу сонячної радіації та космічних променів у набагато більш небезпечних дозах, і температура може коливатися від 100C вдень до -180C вночі, - каже Коулі. - Також досить просто подивитися на Місяць, щоб побачите його кратери - він постійно зазнає ударів мікрометеоритів, і це, по суті, з часом пошкоджує будь-що на його поверхні".

Замість того, щоб привозити з Землі громіздкі – і дорогі – модулі для проживання, варто використовувати те, що є на місці, каже Коулі.

"Якщо поглянути на історію нашої цивілізації, то щоразу, коли ми переїжджаємо в нове місце, на новий континент, ми озираємося навколо і знаходимо ресурси, які там є, і використовуємо їх, - каже Коулі. - Так ми поширилися по всій планеті".

І хоча природні ресурси Місяця на перший погляд не надто придатні – на ньому немає рослинності, їжі чи проточної води – там є певні мінеральні ресурси, сонячне світло та крига.

"Якщо дійсно працювати на довгострокову перспективу, потрібно максимально використати кожен ресурс, який ми привозимо або видобуваємо", - каже Рейчел Кліма з Лабораторії прикладної фізики Джона Гопкінса у Вашингтоні, округ Колумбія, яка є директоркою інноваційного консорціуму Lunar Surface Innovation Consortium, що об’єднує космічні агентства, науковців і промисловість з метою дослідження Місяця.

"Якщо у вас є відпрацьоване тепло, використовуйте його для чогось… якщо у вас є відходи металу, коли ви намагаєтеся створити кисень, використовуйте метал… якщо у вас є відходи металобрухту, використовуйте металобрухт, - говорить Кліма. - Нічого не варто викидати на смітник!"

Протягом останнього десятиліття команда Коулі в Кельні використовувала цей заклик на практиці. Вони навчилися перетворювати один із найпоширеніших місячних ресурсів, місячний пил або реголіт, на цеглу.

"Я жартую з людьми, що хочу побудувати цегельний завод на Місяці - каже він. - І спочатку всі кажуть: "Це божевілля", але потім починають обдумувати проблеми та вирішувати їх".

Наразі ЄКА розробила кілька способів виготовлення місячної цегли, експериментуючи з пилом, який має властивості, подібні до місячного реголіту. Один із методів застосовує гігантське дзеркало та серію збільшувальних лінз для фокусування сонячного світла. Тепло від світла використовують для розплавлення пилу, який можна накладати шарами – такий собі 3D-принтер для місячного пилу.

Вчені та інженери ЄКА також виготовляли цеглу шляхом нагрівання пилу в сонячній печі та обробки реголіту мікрохвилями.

"За нашими оцінками, тут немає великих бар'єрів, - каже Коулі. - Люди робили цеглу десятки тисяч років, найважче для нас зараз - зробити це в іншому світі". Саме таким буде наступний крок. Одна з ідей - експериментальне позаземне виробництво цегли.

Якщо це вдасться втілити в життя, цю цеглу можна буде використовувати для будівництва місячних конструкцій – можливо, обшивки надувних модулів або перепрофілювання старих посадкових апаратів. Тож чи означає це, що колись космонавтам доведеться набути навичок мулярства?

"Мені подобається ідея, щоб мої колеги-астронавти клали цеглу на Місяці, це було б весело, - зізнається Коулі. - Але я думаю, що це, ймовірно, буде невелика автоматизована система, можливо, з використанням роботів, але, можливо, люди також можуть бути залучені, наприклад, у ролі керівника будівельного майданчика".

Вісім років тому колишній генеральний директор ЄКА Ян Вернер вперше оприлюднив свої пропозиції щодо селища на Місяці. Сьогодні ці плани не здаються такими вже надуманими.

Між космічними агенціями та промисловими компаніями вже підписані контракти на довгострокові місії місячної інфраструктури, такі як супутники для забезпечення зв’язку та навігаційних послуг для Місяця, а також розробляються плани з видобутку води з місячного льоду та електроенергії з сонячних електростанцій.

Також можуть з'явитися плани інших країн із власними місячними амбіціями, таких як Китай, або приватних підприємств, які мають на меті заробити гроші на Місяці.

Мерансі з NASA каже, що не обіцяє поселення на Місяці у найближчі 10 років, але вона вірить, що протягом наступного десятиліття ми матимемо принаймні базові засади для життя та роботи людей на Місяці:

"Я думаю, що ми матимемо постійну інфраструктуру та місії, які, сподіваюся, відбуватимуться щороку, і ми повинні мати багато можливостей для дослідження різних регіонів".

Тож, ризикуючи повторити оптимізм "Книги майбутнього": якщо ви читатимете це через 40 років, я впевнено передбачаю, що у нас буде база на Місяці.