Атом, полярный лёд и спор о том, чья будет Луна

Представим, что однажды космический корабль доставил людей на Луну. Они вышли из посадочного модуля, посмотрели на бескрайнюю серую равнину и увидели Землю, висящую над горизонтом.

Момент, о котором человечество мечтало столетиями!

И вот один из астронавтов задаёт совершенно не романтический вопрос:

— А где у нас здесь розетка?

Шутка шуткой, но именно с этого начинается настоящая история освоения Луны.

Великий Жюль Верн отправлял своих героев к спутнику Земли внутри гигантского снаряда, выпущенного из пушки «Колумбиада». Сегодня мы уже умеем доставлять аппараты к Луне и работать на её поверхности. Но превратить короткую экспедицию в постоянное присутствие — задача совсем другого порядка.

Потому что долететь до Луны — это одно. А вот остаться там, не замёрзнуть, добывать воду, получать кислород и обеспечивать работу оборудования — совсем другое.

И первая проблема, с которой столкнутся колонисты, связана с привычкой, которую мы почти не замечаем: у нас всегда есть тепло, свет и электричество. На Луне такой роскоши нет.

1. Мир, где ночь длится две недели

На Земле ночь — это несколько часов без солнечного света. На Луне светлое и тёмное время суток длится примерно по четырнадцать земных дней. Две недели Солнце палит по поверхности, а затем на две недели наступает полная тьма.

Атмосферы, которая могла бы сгладить перепады, нет. На экваторе днём поверхность раскаляется до +120 °C, а ночью остывает до −170 °C. Водяной лёд на освещённой поверхности не задерживается: он испаряется и уходит в космос. Поэтому лунный грунт почти везде сух, как порох.

Солнечные панели — отличный инструмент, но две недели подряд они выдают ровно ноль ватт. Привезти с Земли аккумуляторы, способные обогревать базу триста пятьдесят часов темноты, — задача непомерно тяжёлая и дорогая: их масса съест грузоподъёмность целых ракет.

Правда, у Луны есть уникальное исключение — её полюса.

Ось вращения Луны наклонена всего на полтора градуса, поэтому Солнце на полюсах скользит у самого горизонта. На возвышенностях свет горит почти непрерывно, а на дно глубоких полярных кратеров солнечный луч не заглядывал миллиарды лет.

В этих «ловушках вечной тьмы» царит холод до −240 °C — холоднее, чем на Плутоне. Именно там сохранился древний водяной лёд, принесённый в том числе кометами.

Вода на Луне — это не просто возможность наполнить стакан. Из неё получают кислород для дыхания и водородно-кислородное топливо для ракет. Но чтобы растопить лёд при −240 °C и пережить двухнедельную ночь, нужна колоссальная непрерывная энергия.

Как охладить реактор в пустоте?

Для выживания и работы полярной базы нужен атом. Атомная станция работает ночью, в мороз и буран. На Луне компактная ядерная установка — единственный источник гарантированной энергии большой мощности.

Но космос приготовил инженерам сложнейшую задачу: как охладить реактор в вакууме?

На Земле лишнее тепло сбрасывают водой или воздухом через градирни. В космосе нет ни воздуха, ни рек. Тепло можно сбросить только излучением. Если делать радиаторы из обычных металлических труб, для реактора мегаваттного класса понадобятся огромные и тяжёлые панели.

Поэтому российские учёные из Центра Келдыша работают над смелой концепцией — капельным холодильником-излучателем.

Вместо труб горячий теплоноситель выбрасывается прямо в вакуум потоком из миллиардов мельчайших капель. Летя сквозь пустоту, капли отдают тепло в чёрную бездну, а на другом конце установки сборник ловит их и возвращает в контур. За этим фантастическим зрелищем стоит суровая стендовая отработка.

3. От трёх киловатт до энергетики нового масштаба

Скептики часто вспоминают советские космические реакторы «Бук» и «Топаз». И правда, реакторы в космос запускали ещё в СССР. Но сравнивать их с современными разработками — всё равно что путать сопло бытового огнетушителя с маршевым реактивным двигателем.

Советский «Бук», летавший с 1970-х, выдавал около трёх киловатт электроэнергии. Этого хватало, чтобы питать один радар морской разведки. Батарейка для конкретного прибора.

Современная космическая атомная энергетика — это уже мегаваттный класс: тысяча киловатт и выше. Рост мощности в сотни раз. Это не «батарейка», а настоящая районная ТЭЦ, способная питать буровые установки, жилые модули и плавильные печи.

Кто впереди и у кого какие козыри?

Сегодня в лунной гонке сформировались два главных центра.

США и программа «Артемида».

Ставка на тяжёлые ракеты и коммерческих партнёров. NASA поставило цель разместить на Луне реактор мощностью около ста киловатт к 2030 году.

Россия и Китай с проектом Международной научной лунной станции.

Совместную базу планируют развернуть в 2030-х. Роли распределены прагматично: Китай силён в робототехнике и автоматических посадках, а Россия берёт на себя главный компонент — атомную энергетику для станции.

Здесь у России есть и собственный козырь. Это «Зевс» — российский ядерный космический буксир, который разрабатывают Центр Келдыша и КБ «Арсенал». Мегаваттный ядерный буксир на электрической тяге — направление, где у России один из самых проработанных проектов в мире.

У «Зевса» две роли.

Первая — транспорт. Ядерный буксир способен возить к Луне десятки тонн оборудования: модули базы, буровые установки, ту же лунную электростанцию. Не одним рискованным рейсом, а регулярно, как грузовое судно по маршруту.

Вторая — технологии. Реактор, который учится годами работать в вакууме, охлаждаться излучением и обходиться без людей, — это ровно то, что нужно станции на лунном полюсе. Всё, что инженеры отрабатывают для «Зевса», становится фундаментом для энергетики будущей базы.

Певек на Луне

У этой идеи уже есть земной прообраз. На Чукотке, в Певеке, работает плавучая атомная станция «Академик Ломоносов». Её построили на верфи, привели морем туда, где своей энергии нет и протянуть линии электропередачи невозможно, и она снабжает теплом и светом целый арктический город.

Лунная станция — та же логика в другом масштабе. Энергию не добывают на месте, её привозят готовой. Отличается лишь «море»: на Чукотку станцию вёл буксир по воде, к Луне её поведёт буксир через космос.

Луна — это первая ступень. Научившись добывать воду, строить модули из реголита и заправлять корабли на месте, человечество получит ключ к поясу астероидов и дальним планетам. А вывод тяжёлой промышленности за пределы Земли может стать одним из способов сохранить природу нашей родной планеты.

6. Чья будет Луна: не грибная поляна, а нефтяная вышка

Колонизация — это не сбор камушков, как грибов в лесу, где завтра на ту же поляну придёт другой грибник. На Луну повезут буровые установки стоимостью в миллиарды, атомные станции и перерабатывающие заводы. Нельзя сегодня пробурить скважину в полярном льду, а завтра обнаружить, что на твою площадку сел сосед и качает твою воду.

Что говорит международное право?

Основа — Договор о космосе 1967 года, подписанный и СССР, и США. Он однозначен: Луна не может принадлежать ни одному государству. Но что делать с тем, что из лунного грунта добыто, — об этом договор молчит. И здесь мир разделился.

Позиция США. В 2015 году Америка приняла закон, по которому добытые в космосе ресурсы принадлежат добывшей их компании. Затем появились Соглашения «Артемиды», к которым присоединились десятки стран. Сама Луна ничья, но вода и металлы, извлечённые из грунта, — собственность добывшего, а вокруг баз объявляются «зоны безопасности». Это похоже на морские нефтяные платформы: океан ничей, но вышка и добытая нефть принадлежат владельцу. Сторонники соглашений подчёркивают, что они открыты для всех и не нарушают договор 1967 года.

Позиция России и Китая. Соглашения они не подписали. Россия считает, что правила добычи в космосе нельзя устанавливать одной стране со своими союзниками, их должны вырабатывать все государства вместе, на площадке ООН.

Третий путь существует на бумаге: Соглашение о Луне 1979 года объявило её ресурсы общим достоянием человечества. Идея красивая, но на практике непонятно, кто станет вкладывать миллиарды, чтобы делить добычу со всеми. Поэтому ни одна ведущая космическая держава его не ратифицировала.

Две модели из земной истории

У человечества уже есть опыт освоения новых земель, и он подсказывает два сценария.

Первый — эпоха Великих географических открытий. Новый Свет делили короны: Испания, Португалия, Англия, Франция. Кто первым ставил форт, тот и диктовал правила. Правда, Америка не была пустой, и освоение обернулось завоеванием. На Луне никого нет, и это наш шанс сделать всё иначе.

Второй — Антарктида. В 1959 году, в разгар холодной войны, СССР и США подписали договор, который заморозил все территориальные претензии и оставил целый континент для мирной науки. Договориться смогли даже противники.

Правила для всех — всеми вместе

Какой станет Луна, пока неизвестно. Но одно кажется очевидным: правила, которые будут действовать для всего человечества, не может написать одна страна для себя и объявить их общими. Сегодня это правила добычи. А кто поручится, что завтра односторонние правила не станут ещё смелее?

У человечества есть площадка, где такие вопросы решают вместе, — ООН. Договор о космосе тоже когда-то родился там. И опыт Антарктиды показывает, что общие правила возможны даже тогда, когда кажется, что договориться нельзя.

Возможно, однажды освоение космоса сделает то, чего не смогли столетия земной истории: мы перестанем делить себя на испанцев и англичан, русских, американцев и китайцев — и станем просто землянами. Тогда Луна действительно будет принадлежать человечеству. Не корпорациям и не коронам, а всем нам.

Свет на тёмной стороне

Жюль Верн отправлял своих героев на Луну пушечным выстрелом. Его фантазия помогла людям представить путешествие, которое в XIX веке казалось невозможным.

Сегодня задача изменилась. Нам недостаточно оставить след ботинка на пыльной равнине. Мы строим технологии, чтобы вернуться туда — и остаться.

Пройдёт время, и однажды кто-то на Земле наведёт телескоп на тонкий серп Луны. Посмотрит на её тёмную, неосвещённую часть — и увидит там огни.

Не отражённый солнечный свет, а свой, рукотворный.

Это будет означать, что человечество впервые зажгло свет в другом мире и не дало ему погаснуть даже двухнедельной ночью.

И тогда, наверное, станет ясно: космическая эпоха по-настоящему началась.