В 70-е годы в Советском Союзе, в КБ общего машиностроения и ряде других организаций, велись работы над проектом создания долговременного лунного поселения (ЛП). Создание такого крупного космического объекта предполагалось осуществить для решения ряда научных и практических задач, среди которых можно отметить следующие:

— во-первых, проведение геологических, геофизических и научно-технических исследований самой Луны с целью познания её истории, природных ресурсов, возможности использования этих ресурсов в интересах человека. Кроме того, Луна может помочь в познании истории Солнечной системы, так как благодаря отсутствию на ней атмосферных явлений, вызывающих эрозию поверхности, она сохранила свой ранний облик;

— во-вторых, организация постоянного мониторинга Земли в интересах метеорологии, сельского хозяйства, обнаружения катастроф и т.д.;

— в-третьих, с Луны, благодаря отсутствию у неё атмосферы, могут быть проведены исследования дальнего космоса, недоступные для земной астрономии;

— в-четвертых, Луну можно использовать в качестве промежуточной базы при совершении космических полетов, полигоном для отработки космической техники, подготовки экипажей для дальних космических экспедиций.

Реализацию проекта предполагалось осуществить с использованием создававшейся в те годы в СССР сверхтяжелой ракеты Н1, способной доставить на поверхность Луны до 6 т полезного груза, а при двухпусковой схеме (со стыковкой на околоземной орбите) — четыре человека экипажа. В качестве вспомогательного средства могла быть использована ракета "Протон" для доставки на Луну до 1 т полезного груза.

ЛП (рис. 1) является основным, центральным звеном лунного комплекса, в состав которого входят также сеть размещенных по всей поверхности Луны автоматических стационарных научных станций, искусственных спутников Луны научного и прикладного назначения, автоматические передвижные научные станции типа "Луноход". С лунным комплексом взаимодействует наземный командный комплекс, а также транспортная космическая система "Земля-Луна".

ЛП служит основным местом пребывания людей, центром управления и связи, лабораторией предварительной обработки и анализа результатов исследований, базой хранения и технического обслуживания оборудования.

Рис. 1. Генеральный план лунного поселения: 1 — установка для сверхглубокого бурения; 2 — тягач; 3 — передвижной кран; 4 — тележка-прицеп; 5 — кислорододобывающая установка; 6 — основное здание; 7 — передвижная энергетическая установка; 8 — радиационные теплообменники; 9 — телескоп оптический; 10 — телескоп рентгеновский; 11 — фитотрон; 12 — электрокабели; 13 — автопоезд; 14 — энергоустановка

В состав ЛП входят:

— комплекс основного сооружения (рис. 2) — место постоянного пребывания членов экипажа ЛП, поэтому здесь обеспечивается полная защита людей от действия неблагоприятных факторов лунной среды и наиболее комфортные и привычные условия жизни;

— сооружения научно-исследовательского комплекса, включающего обсерваторию, геофизическую станцию с установкой для сверхглубокого бурения;

— энергоцентр;

Рис. 2. Основное сооружение лунного поселения

— транспортные средства, которые могут объединяться в автопоезд;

— лунный космодром;

— установка для получения кислорода из лунного грунта.

В качестве земного аналога при разработке проекта ЛП был принят комплекс советской антарктической научной станции. В его состав, как известно, входят: центральная база (поселок Мирный), через которую осуществляется материально-техническое снабжение всего комплекса, координируется работа различных его объектов. В Антарктиде зимой непривычные и опасные для человека природные условия, поэтому здесь созданы максимально комфортные условия для жизни и отдыха. Помимо основного поселка имеется сеть материковых станций (Молодежная, Новолазаревская, Восток), связь с которыми осуществляется с помощью самолетов и санно-тракторных поездов. На таких поездах регулярно проводятся маршрутные экспедиции (например, экспедиция к Южному полюсу Земли и т.д.).

Рис. 3. Трансформируемый модуль

Конструкция основного сооружения ЛП должна быть герметичной, иметь теплоизоляцию и обеспечивать защиту от космической радиации и метеорных частиц. Основные проблемы состояли в обеспечении максимальной живучести основного сооружения, минимизации трудозатрат при его строительстве и соблюдении ограничений, связанных с транспортировкой с Земли.

Исходя из этого, была принята модульная схема построения, т.е. все сооружение собирается из отдельных блоков (модулей), каждый из которых является автономным элементом конструкции. Это дает следующие преимущества:

— каждый модуль представляет собой герметичную ячейку, благодаря чему получается естественное разделение всего сооружения на отдельные, изолированные друг от друга зоны и тем самым обеспечивается повышение его живучести;

Технические характеристики

Количество членов экипажа............................................................................... 12 чел.

Общий объем......................................................................................................864 м³

Свободный объем...............................................................................................672 м³

Площадь пола.....................................................................................................195 м²

Экспликация помещений:

1 — жилая каюта; 2 — санузел; 3 — камбуз основной; 4 — столовая; 5 — командный пункт; 6 — медицинский пункт; 7 — мастерская; 8 — фотолаборатория; 9 — геохимическая лаборатория; 10 — геофизическая лаборатория; 11 — хранилище геофизических образцов; 12 — биолаборатория; 13 — центр обработки информации; 14 — шлюзовая камера

Рис. 4. Основное сооружение. Этап 3.

— при модульной схеме сооружение легко разделяется на транспортные партии;

— модульная схема позволяет растянуть во времени процесс строительства сооружения, разбить этот процесс на отдельные этапы, а также, в случае необходимости, реконструировать сооружение или расширить его.

Защиту людей и оборудования от действия космической радиации и метеоритов целесообразно обеспечить засыпкой сооружения лунным грунтом (реголитом).

Технические данные Число членов экипажа............................4 чел. Время автономного существования................ 60 сут. Скорость...............................................5 км/ч Количество ведущих колес..........................22 Преодолеваемый уклон............................. 30° Мощность передвижной энергоустановки..............10 кВт Протяженность рейда за одну экспедицию ........................... 1500 км Рис. 5. Средства передвижения. Автопоезд

Как показали расчеты, надежную защиту обеспечит слой толщиной 30-40 см.

Для обеспечения удобства транспортировки модулей на Луну была разработана так называемая трансформируемая конструкция (рис. 3), которая позволяла в транспортном положении иметь длину модуля 4,5 м, а после доставки увеличивать её до 8,6 м. Трансформация таких конструкций осуществляется за счет подачи в их внутренние полости избыточного давления (достаточно рабочего давления, поддерживаемого в помещениях основного сооружения).

Конфигурация основного сооружения в плане (рис. 4) разработана таким образом, чтобы во-первых, имелась возможность эвакуировать людей из любого помещения при возникновении аварии в любом модуле, и во-вторых, была обеспечена возможность строительства сооружения в три этапа, при этом на каждом этапе не требуется снимать грунт с ранее обвалованных модулей:

— на первом этапе численность экипажа составляет четыре человека и монтируется три модуля;

— на втором этапе добавляются еще три модуля и численность экипажа доводится до восьми человек.

— на третьем этапе пристраиваются еще три модуля, численность экипажа доводится до 12 человек, и это представляет собой окончательную конфигурацию основного сооружения.

Сооружение имеет две шлюзовые камеры (модули 2 и 9), расположенные в противоположных его концах, обеспечивающих одновременный выход четырем космонавтам через каждую камеру. 12 индивидуальных кают (площадью 2 м² каждая) для членов экипажа размещаются в модулях 1, 4, 7. В каждой каюте имеются кресло-кровать, откидной стол, шкаф для личных вещей. Около каждой каюты хранится резервный скафандр на случай аварийной ситуации. Кроме кают в модулях 1, 4, 7 имеются туалеты и душевые; здесь же размещены основные блоки системы обеспечения жизнедеятельности. Кухня (площадью 7,5 м²), столовая и она же кают-компания (площадью 13,5 м²) занимают целиком весь модуль 6.

Здесь же хранятся и запасы обезвоженных и замороженных продуктов.

В модуле 5 находится основной командный пункт ЛП. Отсюда осуществляется координация и контроль деятельности членов экипажа ЛП, поддерживается связь с Землей и с другими космическими объектами, функционально связанными с ЛП, контролируется работа многочисленных систем ЛП. В модуле 3 располагается медицинский пункт и помещение для занятий физкультурой. Здесь же размещается резервный командный пункт, используемый в случае выхода из строя основного командного пункта. Модули 8 и 9 целиком отведены для научных лабораторий. В модуле 2, кроме шлюзовой камеры, имеется мастерская для ремонта техники, научных приборов и скафандров.

Основное сооружение оснащено системой жизнеобеспечения, в состав которой входят: подсистема регенерации атмосферы, подсистема водообеспечения, выполняющая функцию регенерации жидких отходов человека, подсистема обработки и удаления твердых отходов, подсистема санитарно-гигиенического обеспечения, подсистема хранения и приготовления пищи. В состав системы жизнеобеспечения входит также фитотрон, который одновременно является средством психологической разгрузки членов экипажа.

На всех этапах создания и эксплуатации ЛП используются транспортные средства, с помощью которых производится выбор места расположения ЛП, перемещаются грузы, ведется строительство сооружений лунного комплекса, осуществляются научные экспедиции по Луне.

Как известно, на Луне сила тяжести в 6 раз меньше, чем на Земле. Соответственно, в 6 раз уменьшается сила сцепления колеса с грунтом и, следовательно, создаваемое им тяговое усилие. Поэтому основной отличительной особенностью транспортного средства, работающего в условиях Луны, является наличие только ведущих колес. В проекте предусматривалось использование во всех транспортных средствах ЛП унифицированных мотор-колес, снабженных электроприводом и упругими металлическими шинами диаметром 1 м.

Рис. 6. Разгрузка модуля с посадочной ступени

В состав транспортных средств ЛП входят (рис. 5): тягач, передвижное укрытие, тележка-прицеп, кран, передвижной энергетический блок.

Тягач служит транспортным средством и рабочей машиной при выполнении работ по строительству ЛП, перевозки грузов, совершении локальных поездок, а также как головной агрегат автопоезда при совершении длительных научных экспедиций по Луне.

Тягач имеет герметичную кабину объёмом 35 м³, снабженную теплоизоляцией и противометеорной защитой, внутри которой поддерживаются условия жизни для экипажа из двух человек. В кабине имеются рабочие помещения, санузел и шлюзовая камера. В качестве источника электропитания в тягаче используются батареи аккумуляторов. Автономность тягача — до 2 сут, запас хода до 100 км.

Рис. 8. Основное сооружение. Схема обваловки лунным грунтом

При выполнении работ при строительстве ЛП к тягачу прицепляются кран, тележка-прицеп (рис. 6, 7) или навешивается ковш экскаватора (рис. 8).

Передвижное укрытие служит временным жильём для экипажа из четырех человек на этапе строительства ЛП и при совершении длительных маршрутных экспедиций в составе автопоезда. Передвижное укрытие имеет герметичную кабину объёмом 56 м³, снабженную теплоизоляцией и противометеорной защитой. Внутри кабины имеется спальня, кают-компания, санузел и шлюзовая камера. В качестве источника электропитания используется батарея топливных элементов. Автономность передвижного укрытия — до 14 сут.

Рис. 7. Пристыковка и трансформация модулей

По маршруту следования автопоезда могут проводиться исследования, в основном геологические и геофизические. Для этих целей на тележке-прицепе размещается буровая установка. Кроме того, в выбранных местах космонавты смогут размещать автоматические научные станции, информация от которых будет передаваться на Землю по системе телеметрии. В качестве основного источника энергопитания при дальних поездках будет использоваться радиоизотопная термоэмиссионная установка электрической мощностью 6 кВт.

Для получения воды и кислорода из лунных пород с целью компенсации невосполнимых потерь этих компонентов при эксплуатации ЛП предназначена кислорододобывающая установка. Технологический процесс, реализуемый в этой установке, основан на восстановлении окиси железа, которая в значительных количествах содержится в лунном реголите. Система электроснабжения ЛП использует в качестве основного источника энергии два ядерных термоэмиссионных реактора-преобразователя, объединенных в единую установку суммарной электрической мощностью 50 кВт.

Проектные проработки, выполненные в 1973 г., показали, что общий вес грузов, который потребуется доставить на Луну для строительства там ЛП, составит около 80 т. При эксплуатации ЛП ежегодные поставки грузов оцениваются в 12 т.

Очевидно, что время создания ЛП еще не наступило. Но оно приближается, и это может стать следующим большим международным космическим проектом после завершения строительства международной космической станции.