Майбутнє, в якому Місяць слугуватиме довготривалим притулком для дослідників-людей, цілком досяжне, але для цього необхідно розв'язати такі серйозні проблеми, як будівництво стартових і посадкових комплексів, боротьба з місяцетрусами та створення стійкої інфраструктури.
23 липня Консорціум Lunar Surface Innovation Consortium (LSIC) провів семінар з питань будівництва стартових і посадкових споруд, організований Лабораторією прикладної фізики імені Джона Гопкінса (APL). У ньому взяли участь фахівці з NASA, промисловості та наукових кіл. Усі вони були націлені на організацію тривалої присутності людини на місячній поверхні.
«Посадки і запуски — це неймовірно складні заходи, які є переломним моментом у будь-якій діяльності з дослідження місячної поверхні», — розповіла SpaceNews Сара Хаснайн (Sarah Hasnain) з APL, співкерівник консорціуму з місячних розкопок і будівництва. «Наше стійке майбутнє на Місяці починається з можливості повторного відвідування місць і повторного використання інфраструктури та ресурсів».
За словами Хаснайн, на семінарі обговорювали міждисциплінарне ухвалення рішень і технічні вимоги, необхідні «для забезпечення безпеки і стійкості систем від самого початку».
Деякі завдання, такі як створення стартових і посадкових комплексів на Місяці, вже стали предметом серйозних досліджень і випробувань. Інші концепції, як-от роботизоване будівництво або розробка інструментів для розкопок, що працюють у суворих місячних умовах, були підтримані NASA через гранти на дослідження для малого бізнесу.
«Я не вважаю, що в розробці місячних стартових і посадкових комплексів є якісь перешкоди», — каже Ерік Френкс, який очолює компанію Cislune з Каліфорнії, що займається місячними розкопками і будівництвом.
Компанія Cislune, за плечима якої кілька дослідницьких нагород NASA, розробила процес мікрохвильового спікання, що дає змогу використовувати місячний реголіт і перетворювати його на будівельний матеріал для спорудження різних конструкцій, включно з посадковими і стартовими майданчиками, місцями проживання і захисними бар'єрами. Спікання передбачає нагрівання матеріалів доти, доки вони частково не розплавляться і не сплавляться разом, утворюючи тверду масу. Ця техніка дає змогу створювати міцні конструкції з місцевих ресурсів, зменшуючи необхідність транспортування будівельних матеріалів із Землі.
За словами Френкса, у NASA є чудова можливість використати запланований тестовий запуск SpaceX HLS Starship без екіпажу перед місією Artemis 3, під час якої планується перша висадка екіпажу на Місяць. За його словами, під час польоту на місячній поверхні можна буде розмістити корисне навантаження для проведення випробувань.
«Продовження фінансування і визначення пріоритетів у створенні інфраструктури допоможуть зробити посадкові комплекси реальністю», — сказав Френкс.
Потрібні міцні конструкції
Кевін Кеннон, старший місячний геолог з Ethos Space Resources у Лос-Анджелесі, каже, що для регулярних посадок на Місяць будуть потрібні міцні конструкції. Він вказує на пошкодження майданчика під час зльоту корабля Starship Integrated Flight Test-1 у квітні 2023 року.
За словами Кеннона, не потрібно мати багату уяву, щоб зрозуміти, що Starship або Blue Origin Blue Moon, якщо вони спробують приземлитися на непідготовлену місячну поверхню, видовбають у ґрунті гігантські кратери.
«В Artemis необхідно буде інтегрувати тверді посадочні майданчики, а багато ідей, як-от укладання плитки на ґрунт або обприскування реголіту полімерами, просто не працюватимуть», — каже Кеннон.
Аналогічної думки дотримується Патрік Флауерс, керівник відділу матеріалознавства в компанії Redwire з Джексонвілля, штат Флорида.
Минулого року компанія отримала премію NASA в розмірі 12,9 мільйона доларів на реалізацію ініціативи Mason зі створення інфраструктури виробництва з місячного реголіту. Mason включає в себе набір технологій для сортування, ущільнення і спікання місцевих місячних ресурсів для виготовлення посадкових майданчиків, доріг і фундаментів.
Флаверс розповів учасникам консорціуму про те, що місячні посадкові майданчики мають запобігати й ізолювати наслідки роботи двигунів ракети від потрапляння в життєво важливе місячне обладнання, яке знаходиться поблизу, і його забруднення.
Що тремтить?
За словами Нерми Калук, дизайнерки Skidmore, Owings & Merrill, архітектурно-будівельної компанії із Сан-Франциско (Каліфорнія), створення середовища проживання і посадочних майданчиків на Місяці може розпочатися не одразу, оскільки будь-яка місячна інфраструктура зіткнеться з додатковою проблемою «місяцетрясінь».
За словами Калук, сейсмічні явища, вже зафіксовані на Місяці, дають змогу припустити, що якщо епіцентр місяцетрусу опиниться поблизу населеного пункту, то він може пошкодити посадочні майданчики, захисні укріплення, висотні вежі, місця проживання, укриття для обладнання та інші конструкції.
«Для того щоб врахувати такі навантаження під час проєктування, необхідні дані про сейсмічну активність у реальному місці базового табору, у даному випадку на південному полюсі Місяця», — каже Калук. Наразі таких даних не існує, оскільки сейсмометри місій Apollo були встановлені поблизу місячного екватора.
«Застосування традиційного земного сейсмічного проєктування споруд може потребувати іншого підходу, коли буде отримано більше даних від майбутніх місячних сейсмометрів», — сказала Калук в інтерв'ю SpaceNews.
Рекомендації в процесі розроблення
Попередні варіанти боротьби із землетрусами на Місяці розробляються в рамках керівництва з проєктування, дизайну, аналізу та будівництва місячної інфраструктури (LIEDAC).
Ці попередні рекомендації, як розповів SpaceNews професор інженерних наук Університету Коннектикуту Рамеш Малла, необхідні для успішного створення на Місяці місць проживання людей, об'єктів генерації та розподілу сонячної енергії, стартових і посадкових майданчиків, гірничодобувних підприємств, об'єктів зв'язку, а також автомобільних доріг. Малла очолює діяльність LIEDAC у рамках Американського товариства інженерів-будівельників.
«Оскільки інженери-будівельники в тій чи іншій формі виконували ту саму роботу від самого початку існування людської цивілізації на Землі, зокрема в суворих і складних умовах, вони мають і відіграватимуть ключову роль у плануванні, проєктуванні, аналізі та будівництві інфраструктури на Місяці», — сказав Малла.
За словами Малли, в керівництві будуть висвітлені практичні інженерні потреби, зосереджені на таких ключових галузях, як необхідні матеріали, вплив на навколишнє середовище, геотехнічне і фундаментне будівництво, структурне проєктування і аналіз, а також архітектура. Мета — розробити напрямки для короткострокових, середньострокових і довгострокових місій і операцій на Місяці.
За словами Малли, майбутня робота на Місяці зіткнеться з новими проблемами, «оскільки наразі не існує керівних принципів або кодексів для проєктування і будівництва інфраструктури на Місяці, як на Землі».
