Утраченные космические технологии. Почему мы больше не летаем на Луну?
16 января 2017 года умер Юджин Сернан — последний человек, побывавший на Луне. Умер, так и не дождавшись повторения своего подвига от наших современников. Как получилось, что вершины развития космонавтики человечество достигло полвека назад и с тех пор подняться на неё вновь так и не смогло?
Что нужно для полёта на Луну?
И в 60-х годах, и сегодня для попадания на естественный спутник Земли требуется одно и то же. Во-первых, сверхтяжёлая ракета, выводящая от 120 тонн на низкую орбиту и более 45 тонн — на траекторию к Луне. Стартовая масса такого монстра должна быть под 3000 тонн. На более лёгких ракетах вывести в космос лунный корабль за один раз не получится. А запускать две ракеты и собирать корабль в космосе — значит резко повысить риски неудачи.
Во-вторых, необходим лунный посадочный модуль, способный садиться на манер современных "фальконов" или советских лунных посадочных аппаратов полувековой давности. Его масса начинается от 15 тонн. Всё остальное — ЦУПы, скафандры, лунный транспорт — много проще и либо уже имеется в наличии, либо может быть быстро разработано без огромных затрат.
В человеческой истории сверхтяжёлые ракеты-носители строили четыре раза: американский (а точнее, созданный Вернером фон Брауном) "Сатурн-5", советскую Н-1, советскую же "Энергию" и американскую SLS (всё еще создаётся). Достаточно взглянуть на изображения всех четырёх, чтобы заметить очевидное: они весьма похожи друг на друга. Никаких технологических секретов в них давно нет, и при желании любая значимая страна с этой задачей может справиться. Советская лунная ракета не взлетела из-за вполне разрешимых проблем, связанных с ошибками при проектировании. Будь у СССР желание эти ошибки исправить, он со временем бы это сделал. Другое дело, что у Брежнева такого желания не было. Сменился политический руководитель — и задачи, связанные с созданием сверхтяжёлого носителя, в СССР вполне быстро и успешно решили ("Энергия").
Почему для неё нельзя использовать технологии шестидесятых?
Часто можно услышать недоуменный вопрос: если у США такая технология была для "Сатурнов" полвека назад, то почему сейчас там строят SLS — ракету того же технического облика, но с другими двигателями и подсистемами? Не проще ли взять чертежи 60-х и аккуратно их воспроизвести, тем более что именно разработка — всегда самая дорогая часть лунных программ?
Ответ на этот вопрос прост и неутешителен. Во-первых, полных и детальных чертежей по факту просто нет. Частные фирмы, делавшие узлы старинной ракеты, в значительном количестве уже закрылись. Во-вторых, даже если бы они и были — это мало бы помогло. Компоненты "Сатурна" не производятся так давно, что затраты времени и средств, нужные для их воспроизводства, будут равны разработке новой ракеты. А на самом деле даже больше — ведь при создании SLS в NASA используют двигатели, разработанные для шаттлов. Самая дорогая часть их жизненного цикла — разработка — уже оплачена, и выбрать взамен этого создание по старинным чертежам двигателей для "Сатурна" будет не только дороже, но и куда дольше.
В теории у России тоже есть чертежи "Энергии", одна из версий которой вполне пригодна для полёта на Луну. В отличие от США, ещё живы предприятия — производители компонентов. Однако на практике за четверть века в стране исчезла даже инфраструктура для заправки ракет жидким водородом, не говоря уже о собственно двигателях и иных системах, без которых советскую "Энергию" не сделать. Когда Россия будет строить новый сверхтяж, он будет создаваться с нуля. Космические технологии легко и дёшево можно только утратить. Обрести их вновь всегда будет тяжелее и дороже.
Незачем летать?
В последние годы набирает популярность новая гипотеза о том, почему США, а вместе с ними и всё человечество, перестали летать на Луну. Якобы научная отдача от полётов туда была "исчезающе малой", всё, что могли взять люди от этих миссий, они быстро взяли, поэтому выгоднее оказалось исследовать космос с помощью автоматов.
Увы, на деле к концу полудюжины полётов наши знания о Селене были крайне малы. Стало ясно, что она не покрыта океаном пыли, в которой всё вязнет. Ещё удалось набрать где-то 400 килограммов грунта. Но тут же оказалось, что извлечь из него надёжные научные сведения довольно сложно. В NASA так торопились выиграть в лунной гонке, что ряд мелких технических деталей проработали спустя рукава. Контейнеры для грунта плохо закрывались и были не вполне герметичны. Тут же все геохимики, анализировавшие грунт и нашедшие там воду и удивительное изотопное сходство с земными породами, стали кричать, что из-за безобразных контейнеров ценность этого грунта в решении критически важных вопросов равна нулю.
По-хорошему, NASA надо было взять и сделать наконец приличные контейнеры и слетать на спутник заново, чтобы понять, откуда там, собственно, вода в грунте и почему Луна и Земля выглядят сделанными из одного материала, хотя планетология утверждала, что этого вообще не может быть. Увы, ничего этого агентство не сделало, ведь оно свернуло полёты, а новые контейнеры не было смысла делать, потому что их не на чем было бы возить.
Ещё хуже было то, что из-за той же спешки для астронавтов на Луне не успели сделать пристойные скафандры. А те, что были, слабо сгибались в коленях, из-за чего исследователи Луны не могли по ней нормально ходить. Излишне говорить, что толком исследовать 38 миллионов квадратных километров поверхности на негнущихся коленях нельзя:
Достаточно почитать научную фантастику тех лет, чтобы заметить: идея о том, что самое интересное на Луне скрывается в пещерах, расселинах и кратерах, была широко распространена уже полвека назад. Все понимали, что легкоиспаряемые вещества, включая ту же воду, могут прятаться в тени этих объектов и их исследование крайне важно. Но как лезть в пещеру, когда вы не можете даже нормально ходить по плоской поверхности? Само собой, астронавтам такой задачи никто и не ставил.
Сегодня мы знаем уже сотни лунных пещер и входов в них, причём размеры некоторых из них измеряются километрами. Но исследовать их без космонавтов у нас нет никакой возможности. Мы уже писали, почему автоматы в принципе несопоставимо слабее человека в столь сложных условиях и почему останутся таковыми во всём обозримом будущем.
К тому же обнаружилось, что на лунных полюсах есть вода — судя по радарным данным, в виде льда. Точно с большого расстояния в этом не убедиться. Нейтронные детекторы (кстати, российского происхождения) регистрируют вторичные нейтроны от поверхности Луны. Они возникают в верхнем слое грунта под действием падающих на него космических лучей. Родившиеся в грунте нейтроны высоких энергий замедляются и поглощаются ядрами атомов, которые в нём содержатся (за счёт неупругого рассеяния и захвата). Если в грунте есть что-то, содержащее водород, то оно эффективно тормозит нейтроны, а поток эпитепловых нейтронов, вылетающих наружу, резко падает, что изменяет картину, наблюдаемую детектором. Увы, нейтронный детектор не даёт надёжно отличить водный лёд от гидратированных минералов. Это очень значимая в практическом плане разница.
Решить вопрос можно, послав туда человека. Он же может и выяснить, есть ли вода в огромных лавовых трубках, уже замеченных на земном спутнике, а также узнать, какая там температура и насколько такие объекты подходят для создания защищённых от радиации лунных баз. Но на практике всё это из-за остановки полётов так и осталось недосягаемым.
Как мы видим, гипотеза "не летаем, потому что не нужно" не выдерживает даже малейшего контакта с грубой реальностью. Полёты людей туда не просто нужны, но и являются единственным возможным средством хоть сколько-нибудь глубокого изучения Луны. В огромной степени из-за их отсутствия наше понимание истории спутника и нашей собственной планеты вот уже десятилетия ходит по кругу.
"Вам что, средств не хватает?"
Самой логичной версией того, почему таких полётов сейчас нет, является финансовая. Один полёт "Сатурна-5" в 1969 году стоил 185 миллионов долларов, то есть примерно 1,2 миллиарда сегодняшних долларов. Около 10 тысяч за килограмм нагрузки — это явно недёшево. Однако и с этой версией возникают неудобные вопросы.
Лунная программа стоила дорого (более 170 миллиардов долларов в ценах 2016 года), но программа шаттлов стоила даже дороже (230 миллиардов). Если верить NASA, один полёт шаттла стоил 500 миллионов долларов. По данным независимых наблюдателей в тех же США — 1,65 миллиарда. Допустим, что эти наблюдатели — агенты Кремля, а верную цифру дало только агентство. Тогда получается, что шаттл, запускавший 24,4 тонны, стоил 0,5 миллиарда за пуск, а "Сатурн-5" — 1,2 миллиарда, но в космос выводил в пять раз больше груза. В самом лучшем для шаттлов случае они выводили в космос полезную нагрузку дороже "Сатурнов"! При этом "челноки" занимались, откровенно говоря, непонятно чем. Трудно сравнивать научные результаты, полученные от их полётов к МКС и на низкую околоземную орбиту, с результатами исследований Луны и вывозом оттуда нескольких центнеров грунта. Если "Сатурны" были дороги, то зачем было обращаться к ещё более дорогим и при этом радикально менее результативным шаттлам?
Можно предположить, что после свёртывания полётов на Луну "Сатурны" стали не нужны. Ракета, выводящая на орбиту больше 100 тонн, — слишком мощная штука, чтобы с её помощью запускать спутники. Загрузить её малыми аппаратами не удастся — таких потребностей по их запуску в постаполлоновскую эру просто не существовало. Шаттлы поднимают впятеро меньше и для низкоорбитальной космонавтики смотрятся куда уместнее. Но и это объяснение неудовлетворительно. С точки зрения освоения и изучения космоса все задачи, выполненные шаттлами, смотрятся слабее задач, выполненных "Сатурнами".
Почему же выбор был сделан в пользу "челноков"? Когда полёты на Луну сворачивали, конгрессмены и политики США хотели снизить затраты на космос. NASA пыталось, несмотря на это, сохранить значительное финансирование. Поэтому перед слабо разбирающимися в чём-либо конкретном политиками была нарисована радужная картина того, как при массовых пусках многоразовых шаттлов удельная стоимость вывода на килограмм груза сократится и все станёт хорошо. Программа шаттлов позиционировалась как экономящая средства, иначе на неё никто не дал бы денег. Однако при её планировании была допущена серия ошибок. Базовой причиной всех их была экономия средств, которую выставляли сильной стороной "челноков" в сравнении с дорогим "Сатурном". В результате шаттлы получились такими, какими их сделали: дешёвыми в разработке (6,75 миллиарда долларов), но дорогими в полёте (18 тысяч долларов за килограмм груза против запланированных 674). Всё это напоминает классическую историю постройки Пентагоном БМП "Брэдли" (смотрите на видео ниже):
Мнение, что, отказавшись от дальнего космоса, можно сэкономить, является естественным следствием того, что носители такого мнения — политики, то есть люди, которые в техническом плане не слишком компетентны. Вопрос не стоит как "летать к Луне дорого или не летать к ней дёшево". В действительности космос всё равно будет стоить дорого. Просто в одном случае космонавтов, как сегодня, будут дорого возить на МКС в 400 километрах от Земли. В другом случае их будут возить пореже (раз в год, например), но на Луну, в 400 тысячах километров от Земли.
Итак, правильным ответом на вопрос "Почему мы не летаем на Луну?" будет известная фраза из советской классики: "Средства у нас есть. У нас ума не хватает". Истинная причина отказа от полётов на Луну — в неспособности NASA рассчитать, что отказ от "Сатурнов" сделает полёты в дальний космос невозможными, а в ближний — невозможно дорогими. Удержать США от этой ошибки мог бы только СССР — если бы захотел довести до ума свою лунную ракету или даже, как планировал Королёв, полетев на Марс. Перед лицом советских полётов в дальний космос отказаться от "Сатурнов" американцы не смогли бы. Как известно, Москва ничего из этого не захотела. Её нежелание вкупе с серией феерических ошибок агентства похоронило "лунные технологии" на долгие десятилетия.
Никогда снова?
Самый реалистичный ответ на вопрос "Когда мы полетим на Луну?" будет звучать как "Никогда, до тех пор, пока это зависит от госорганов США или России". Проблема заключается в том, что США, выражаясь словами Николая II, — страна без хозяина. Ни один президент там не может провести у власти больше 8 лет, а реализовать вторую лунную программу за такой короткий срок нереально. Между тем каждый последующий президент, приходя к власти, пытается поменять то, что ему не нравилось в политике предыдущего (Дональд Трамп vs. Obamacare).
Все мы помним, как Никсон пришёл к власти, обещая покончить с разорительными "космическими мечтами". Сделать это, конечно же, не получилось — принятая им шаттловская программа вышла дороже лунной. Но его опыт никого ничему не научил. И не научит в будущем: знание истории свойственно американским президентам не больше, чем знание основ ракетостроения. Обама свернул программу Constellation (ещё одну лунную) так же, как Никсон свернул программу "Аполлон". Он тоже ошибочно полагал, что это приведёт к снижению космических расходов США. Как показывают огромные траты на утверждённую Обамой программу развития американского космоса, никакой экономии от закрытия Constellation также не вышло. Однако и это никого ничему не научит. Неважно, республиканец или демократ приходит к власти — и тот и другой закроют программу предшественника, а значит, на Луну никто полететь не успеет.
Теоретически вопрос могут решить другие суверенные нации. Действительно, Коммунистическую партию Китая или "Единую Россию" трудно представить себе проигравшими выборы. А значит, убивать лунные программы президента-предшественника там некому. Однако Китай пока не обладает технологическим уровнем, нужным для такого полёта. В списке ближайших приоритетов КПК он также не значится.
В России, как мы уже отмечали, проблема ещё глубже. Хотя формально мы можем построить нужную технику, но реально вице-премьер, курирующий космос, не знает, зачем надо лететь на Луну или Марс. К тому же мы несопоставимо беднее США или Китая и в обозримом будущем останемся таковыми. Таким образом, Россия и КНР из списка потенциальных покорителей Луны пока исключены. Чтобы они туда попали, нужен внешний импульс — высадка на другом небесном теле тех же американцев. До такого события лунной миссии ни под триколором, ни под красным флагом ожидать не стоит.
Материалы по теме:
Были ли американцы на Луне? 10 мифов о "Лунном заговоре"
Психологические и финансовые проблемы образования Луны
