ПЕРВЫЕ ПОВТОРЯЕМЫЕ ПУНКТЫ В КОСМОСЕ: КАК СТРОИТЬ ЛУННЫЕ ПАДЫ
Совсем скоро человечество может столкнуться с новым вызовом в процессе исследования Луны — созданием лунных посадочных площадок, способных многократно использоваться для посадки и взлета космических аппаратов. Статья, подготовленная Ширли Дайк и ее командой из Университета Пердью, описывает, как инженерам можно будет строить такие площадки, используя местные материалы, такие как реголит, без необходимости в обширных предварительных знаниях о его свойствах.
ПОЧЕМУ НУЖНЫ ПОСАДОЧНЫЕ ПЛОЩАДКИ?
Изначально кажется, что многоцелевой космический аппарат, такой как Starship, сможет приземлиться на любую ровную поверхность, которая будет находиться на его маршруте. Однако горячие газовые потоки от двигателей могут поднимать облака пыли и камней, что может нанести ущерб как посадочной площадке, так и самому аппарату. Поэтому необходимость в более структурированной и прочной посадочной площадке становится очевидной, особенно в свете опыта с земными практиками.
Однако создание такой площадки на Луне представляет собой уникальную задачу. Основное препятствие заключается в том, что грузы с Земли доставлять экономически нецелесообразно, и инженерам предстоит узнать, как использовать местные строительные материалы для такой критичной инфраструктуры.
ИЗУЧЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ И ТЕРМАЛЬНЫХ СВОЙСТВ
Основными факторами, влияющими на проектирование лунных площадок, являются их механические и термические свойства. В частности, важно понимать, как реголит будет реагировать на нагрузки при приземлении и взлете, а также как он будет изменяться под воздействием температурных колебаний, характерных для лунного дня и ночи. Исследования показывают, что реголит может обладать хрупкостью, и его прочность в условиях растяжения может быть ниже, чем в условиях сжатия.
Проблема кроется также в том, что никакие испытания на земных реголитных симуляторах не могут в полной мере отразить реакции материалов в уникальных условиях Луны. Наилучший способ проверить свойства реголита — проводить испытания непосредственно на Луне.
РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМ СТРОИТЕЛЬСТВА
Исходя из этих соображений, команда Ширли Дайк предлагает проектировать посадочную площадку толщиной около 30 см для поддержания 50-тонного аппарата. Увеличение глубины может привести к необратимым разрушениям под действием термических напряжений. Также предсказывается возможность появления сколов — мелких трещин, которые могут возникать в результате термического расширения и сжатия.
Критически важно учитывать, что ловкость конструкции для обеспечения должной прочности при многократных запусках также будет зависеть от применения новых технологий и подходов к постоянному сбору данных о поведении площадки.
РОБОТЫ И ЛУННЫЕ МИССИИ
Для создания и поддержания работоспособности таких площадок потребуется использование роботов, которые смогут работать в условиях пониженной силы тяжести и экстремального вакуума. Долгосрочные планы миссий должны включать собеседования с первыми «роботами-строителями», способными выполнять сложные задачи, помогая созданию необходимых объектов на поверхности Луны.
С учетом текущих усилий NASA и других космических агентств по возвращению людей на Луну, создание первых посадочных площадок может занять еще несколько лет. Тем не менее, альтернативные стратегии, такие как наращивание данных и практические испытания на Луне, будут способствовать развитию технологий, позволяющим разместить безопасные и эффективные посадочные площадки.
В заключение, исследования в области проектирования и строительства таких лунных объектов займут центральное место в подготовки к новому этапу космических исследований и освоению Луны как отправной площадки для дальнейших межпланетных миссий.
