Грядущая анархия в космическом пространстве (Часть III)

Окололунное пространство представляет собой сферу интересов, которая в тысячу раз превышает по размерам участок, связанный с операциями на геосинхронной орбите, пишет The National Interest. С точки зрения пилотируемых космических полетов, в этом секторе здоровье человека будет подвергаться существенному негативному воздействию.

Соглашения Артемиды стали неплохим началом, но неспособны в полной мере обновить управление космическим пространством для эффективного регламентирования деятельности, которая стала возможной благодаря имеющимся и перспективным технологиям. Фактически, сама лунная программа НАСА "Артемида" может в конечном итоге оказаться конкурентом Илона Маска или кого-то из партнеров агентства в борьбе за новый полет к Луне или Марсу.

НАСА уже начинает оснащать луноходы новым научным оборудованием для сбора данных о лунных ресурсах. У агентства есть пятилетний график строительства новой космической станции "Лунные врата" на орбите нашего естественного спутника. Она будет использоваться в качестве долговременной промежуточной базы для полетов шаттлов на Луну и обратно. В настоящее время этими шаттлами станут Human Lander System (HLS) на основе конструкции космического корабля SpaceX, чья грузоподъемность будет на порядок больше, чем у крошечного лунного модуля LEM (Lunar Excursion Module), который применяли во время миссий Apollo. Кроме того, НАСА выделило дополнительные средства на один или несколько дополнительных аппаратов для посадки на Луну с целью обеспечения постоянного там присутствия. Работа в этом направлении не прекращается вот уже десять лет.

Окололунное пространство представляет собой сферу интересов, которая в 1000 раз превышает пространство, связанного с операциями на геосинхронной орбите ˗ на высоте почти 36 тысяч км над землей. В среднем орбита Луны находится на расстоянии 385 км над уровнем моря (для сравнения: МКС расположена на высоте в 400 км). Сфера интересов окололунного пространства простирается более чем на 1,6 миллиона км, а это далеко за пределами орбиты Луны. С точки зрения пилотируемых космических полетов в этом секторе здоровье человека будет подвергаться существенному негативному воздействию. В отличие от работы на малых высотах (менее 1,6 тысячи км) и под защитой магнитного поля Земли, отправляясь в эту область космического пространства и на поверхность Луны, люди столкнутся с гораздо более серьезной радиационной угрозой в результате солнечных бурь и галактических космических лучей. Кроме того, им придется в течение длительного времени работать либо в условиях невесомости, либо на Луне, где поверхностная гравитация составляет одну шестую от земной, что чревато неблагоприятными биологическими реакциями.

Для понимания сложности подобного рода космических полетов важно уяснить нюансы космической среды за пределами зоны земной гравитации, где вращается большинство действующих спутников. Там гравитация Солнца и Луны оказывают влияние на то, что называется "Задачей трех тел". Проще говоря, механика орбитального полёта космического корабля внутри гравитационного колодца Земли не работает. Траектории перестают быть круговыми, эллиптическими и находиться на плоскости относительно Земли ˗ описать их геометрически становится нелегко. Что оператору космического корабля в окололунном пространстве необходимо будет найти для облегчения долгосрочных миссий, так это зоны относительной гравитационной стабильности. Первым определение этим областям в гравитационных системах Солнце-Земля и Земля-Луна дал в 1772 году Джозеф-Луи Лагранж.

Существует пять точек Лагранжа L1-L5 для системы Солнце – Земля. L1 и L2 находятся на оси Солнце-Земля вне орбиты Луны, причем L1 – на "солнечной стороне" Земли, а L2 – на противоположной. Обе зоны пригодны для размещения спутников для дальнейшей работы на так называемой гало-орбите, поддержание которой в этой метастабильной зоне требует небольшого количества топлива. Хорошим примером выведенного на точку Лагранжа космического аппарата L2 является телескоп "Джеймс Уэбб", чья миссия должна продлиться десять лет.

Находящаяся на противоположной стороне системы точка L3 в будущем представит научный интерес только для изучения стабилизированных естественных спутников в этой зоне гравитационного равновесия. L4 и L5, тем временем, расположены впереди и позади Земли на ее орбите и представляют собой зоны относительного гравитационного равновесия. Система Земля – Луна имеет собственные точки гравитационного равновесия L4 и L5 внутри окололунного пространства на орбите Луны. Некоторые дальновидные деятели, такие как Джерард ОНил, а теперь и Джефф Безос, предложили построить там огромные космические станции или даже целые колонии, однако научное сообщество осталось глухо к их идеям.

Аналогичное гравитационное равновесие можно найти на гало-квазипериодических орбитах вокруг Луны, которые в основном находятся в вертикальной ориентации относительно плоскости орбиты системы Земля-Луна. Именно этот тип орбиты программа "Артемида" будет использовать для создания предполагаемых "Лунных врат".

Для наблюдения за деятельностью человека на поверхности Луны должны и будут использоваться спутники, расположенные на лунной орбите. С другой стороны, для контроля над просторами окололунного пространства на различные орбиты лунного гало и точки Лагранжа необходимо вывести космические аппараты, оснащенные датчиками дальнего действия. Эти разведывательные спутники необходимо оснастить мощными электрооптическими датчиками. Активные датчики, такие как радар и лазеры, будут ограничены Законом обратных квадратов (интенсивность луча электромагнитной энергии обратно пропорциональна квадрату расстояния, которое он проходит) и, вероятно, окажутся неэффективны с точки зрения миссий широкозонального наблюдения. В будущем некоторые из этих спутников могут оснастить оружием, но для маневрирования к представляющим интерес потенциальным целям в окололунном пространстве потребуется надежная двигательная установка.