Освоение Луны

Первая высадка на Луну американской экспедиции по воле судьбы оказалась удачной. Хотя эта экспедиция и была авантюрой. Шансы на возвращение были минимальными. Теперь же руководство передовых стран начинает процесс возобновления полетов на Луну.

NASA в мае 2006 года сформировала рабочую группу Lunar Architecture Team, задачей которой должна была стать разработка концепции будущей лунной базы.

США, страны Европы и Китай существенно активизируют работы по подготовке пилотируемых полетов к Луне, Марсу, а также по последующему освоению этих космических тел. Созданные при решении этих проблем технологии будут носить прорывной характер. "Складывающаяся ситуация может привести к потере наших приоритетов в области пилотируемой космонавтики и к отставанию России в смежных областях науки и техники", - утверждают авторы "Федеральной программы". При этом ещё в прошлом году ходили разговоры, что Россия может просто примкнуть к американской программе освоения Луны, но они очень быстро сошли на нет.

Метеоритные удары столь часты, что представляют угрозу для освоения луны. Необходимо использовать луну из недр. Рыть норы и пещеры. Все поверхностные устройства лучше зарыть поглубже. Роботов забрасываем на поверхность. Они проводят бурильные работы. Создают шахту необходимой для устойчивой защиты от космического излучения и атаки любых космических тел. Уже на незначительной глубине излучение не представляет особой опасности. В конце прохода организовывают сеть туннелей. Затем робот пузырь заполняет пространство надувными стенами, ограждающими от окружающей среды. Во время надувания этот материал пластичен, но после становиться твердым имеет большую устойчивость к различным деформациям.

 

Затем в пузырь вводят все шлюзовые секции. Робот шлюз так же как перед этим все предыдущие роботы попадает к жилой секции через шахту. Его работу контролирует поверхностный модуль обеспечения.

Робот шлюз имеет очень простой принцип действия. Он подключается в нужном месте к роботу пузырю и образует герметичное отверстие. Он пропускает в пузырь и выпускает из него все, соблюдая герметичность жилой зоны. В секциях шлюза происходит смыв всех загрязнений со скафандров. Парковка всех транспортных средств и сдача на хранение всего инструмента. В жилой модуль человек переходит только после тщательной очистки.

 

На поверхности развернуть сеть энергообеспечения. Солнечные панели. Водороднотопливные двигатели Стирлинга в электрогенераторах обеспечивают дополнительную подачу питания в случае сбоев в работе автономной системы. Запас водорода в поверхностном модуле. дополнительные резервуары со сжатым водородом доставляют при потребности с Земли. При сгорании водорода в кислороде образуется вода. Эту воду можно использовать для нужд. А остаток воды путем электролиза расщепляется обратно в водород и кислород. Энергию необходимую для электролиза используют от солнечных батарей, когда они вырабатывают больше потребности базы.

 

Водород можно добывать на Луне из ильменита (другое его название - титанистый железняк). Залежи ильменита в больших количествах найдены в некоторых местах на Луне.

 

Использовать добытый кислород и водород как топливо для доставки Гелия-3 на Землю. Или использовать термоядерный реактивный двигатель (разработки подобных двигателей велись в России во времена СССР). В нем использовать как топливо сам Гелий-3.

 

 

А зачем собственно, что-то возить с Земли. Еще при первой экспедиции нужно забросить туда генератор. Мы ж возить с Луны собираемся что-то типа Гелий-3. Проще с Луны на Землю возить. Затрат меньше и прибыль больше. Кроме того, что взлететь с Луны легче, чем с Земли так там еще полно ископаемых, которые можно добывать даже открытым способом. Провести нужно только геологическую разведку предварительно.
На поверхности луны есть большие залежи кремния. Что дает возможность делать солнечные панели. Добытую энергию можно не только использовать на лунной базе, но и передавать на Землю.
Есть так же в больших количествах алюминий и магний. Идеальные контрукционные металлы. Кроме того есть титан и другие редкоземельные металлы.
Отправили машинку, которая кушает реголит, а выдает Гелий-3 или водород к примеру. Водород можно использовать для добычи энергии сжигая его в кислороде которого на Луне найдены большие количества. Воду потом можно разложить на кислород и водород электролизом. А мы знаем калорийность водорода на порядок выше нефти. Этим же электролизом воду можно разложить и от солнечных батарей запитавшись. Потом сжигать когда темно и ездить на водороде. Без выхлопов сжигая его в кислороде. Превращая в воду. Воду обратно в топливо. Замкнутый цикл использовать. Подкидывая в топку электричество для электролиза.

Заранее спроектировать нужно реактор на гелии-3 и запустить его на Луну. Еще пару добытчиков гелия-3. И солнечных панелей не нужно. А если рванет, так жертвы будут минимальными.

С земли можно воду возить. С ней на Луне могут возникнуть проблемы. Хотя по предварительным данным есть залежи ильменита, из которого можно воду добыть. А энергию нужно на Луне вырабатывать. Мы ж стремимся экономически выгодно осваивать Луну. Туда точно никто не полетит ради прикола. Уже летали ради прикола.

 

Людей можно поднимать с луны на обычных реактивных двигателях. Но с грузами можно быть пожестче. Они не так подвержены губительному воздействию больших ускорений.

Довольно разряженная атмосфера дает возможность забрасывать грузы прямо с поверхности. Нет трения об атмосферу. Первоначальный импульс будет сохранятся в дальнейшем.  Хорошо толкнул предмет по направлению к Земле, и он со временем на нее упадет. Нужно так толкнуть, что б скорость была достаточной для выхода на орбиту. Нет необходимости использовать двигатель для этого.
Безтопливная доставка груза на орбиту Луны снижает стоимость доставки минимум на порядок.
Конструируем шахту достаточной глубины, что б ускорение на участке разгона не было разрушительным. Для запуска используем силу Лоренца.

Шахты стенки представляет собой обмотку электромагнита, который выталкивает груз из шахты. Груз можно устанавливать на направляющие, через которые питать противоположный электромагнит  установленный на самом грузе. А можно использовать источник энергии внутри груза и не закреплять его на направляющих, а подвешивать в электромагнитном поле шахты, уменьшая этим трение.

 
Для развития околоземной инфраструктуры и межпланетных перелетов выгодно использовать ресурсы с Луны. Вывод киллограмма требует энергии минимум в 10 раз меньше чем с Земли.
 

 

Нужно не забывать, что доставить что-то с Луны дешевле на порядок только по гравитации, кроме того нужно учитывать трение атмосферы Земли. Энергию еще и добывать можно при торможении в атмосфере земли. Преобразовывая полученную при торможении кинетическую энергию можно передать в потенциальную. К примеру, поставить вакуумное парашютное устройство типа «Смерч». Это устройство создает разреженность за посадочным модулем. Кроме того, создает нешуточный вращательный момент. Этот вращательный момент можно запасать в маховике. Или использовать, вырабатывая генератором энергию для компрессора. Затем компрессором сжижать газы, взятые из атмосферы. После посадки эти газы использовать для выработки энергии. Или в других целях.

 

Отсутствие атмосферы на Луне не позволяет производить эффективный тепловой обмен с окружающей средой. Необходимо установить сети теплообменников в грунте. Это позволит удерживать температуру в нужном диапазоне для жизнеобеспечения.

Путем  кондиционирования, водород является рабочим веществом теплообменника.

 

Емкости с необходимыми газами на реактивных посадочных модулях высаживается вблизи поверхностного модуля.

 

Заправочный модуль находится на орбите. Он представляет собой большей баллон с жидкими газами. К нему прикреплена разгонная система. Его начали отправку на луну заранее на ионном двигателе. Вывели на орбиту баллон в упакованном виде. Кронштейны в баллоне  автоматически установленные  или с помощью астронавтов с МКС. Они обеспечивают необходимую прочность, и позволяют крепить к баллону с наружи полезный груз и вводить во внутрь отдельные секции. Затем его наполнили жидкими газами. Для этого потребовалось несколько пусков ракет с земли. Прочность баллона позволяет выдерживать давление газа в жидком виде. Единственная возможность доставить это все на Луну и не взорвать это держать все в достаточно охлажденном виде. Покрыт баллон практически абсолютно зеркальной поверхностью. Лишний нагрев направлен на нужды Заправщика. Путем дросселирования водорода в системе кондиционирования создается разница температур достаточная для эффективной работы термопары. Эта разница используется термопарой для производства электричества и работы всех систем модуля. Процесс образования электроэнергии из  теплоты поглощает избыток тепловой энергии в системе Заправщика. Кроме того часть теплоты уходит на работу ионного двигателя

К Заправщику присоединены шесть тяговых установок, которые доставляют его на орбиту Луны и в дальнейшем используются как автоматические челноки для спуска на поверхность и подъема грузов на орбиту. Они размещены на трех взаимноперпендикулярных осях парами противоположно друг другу и дают возможность легко управлять направлением полета Заправщика. Навесные контейнеры с запасными комплектующими, оборудованием и расходными материалами размещены в специально сформированных нишах по поверхности и легко доступны одновременно все. Челноки своими манипуляторами могут в любой момент отсоединять любой необходимый контейнер. Эти контейнеры просто напичканы различными полезностями. В контейнерах расположены роботы для организации базы, оборудование, комплектующие на случай ремонта, снаряжении экспедиции, дополнительная амуниция, скафандры, провиант экипажа, системы жизнеобеспечения, лаборатории, транспорт для перемещения по поверхности, самоходные системы для транспортировки грузов и исследовательской работы.

Все системы адаптированы друг другу. Контейнеры могут транспортироваться всеми тяжелыми транспортными средствами. Малые транспортные средства могут транспортировать более мелкие грузы. Все грузы имеют одинаковую систему креплений что позволяет любым транспортным средствам использовать любые грузы. 

Малые грузы расположены в контейнерах, так же как контейнеры расположены в заправщике. Одновременно доступны все грузы из контейнера. Стоить вставить манипулятор в крепление груза и вынуть груз из контейнера.

 


Тяжелые транспортные системы построены по принципу реактивных кузнечиков. Они скачками передвигаться по луне. Используя энергию реактивных струй и просто механическую энергию отталкиваясь от поверхности.

При посадке конечности пружинят и смягчают удар соприкосновения с поверхностью. Эти скачки могут быть на сотни метров. Сложный компьютерный мозг управляет гидравликой конечностей, что дает устойчивость к различным опрокидываниям. Встроенные гироскопы дают понятие направления и являются основной системой навигации этих арахнороботов.

Конечность начинает изменять направление движения тела прыгуна только после того, как соприкоснулась с поверхностью и с такой силой, что б корпус не опрокидывался.

 

Основной привод состоит из механического накопителя энергии. Механический накопитель это что-то вроде пружины. Она запасает механическую энергию. В момент опускания на поверхность механическая энергия, от конечностей выработанная в процессе торможения передается на накопитель. В процессе отталкивания высвобождается и передается обратно на конечности. Конечности резко распрямляются и дают толчок с большим усилием.

Силовая установка состоит из гибридного двигателя, который совмещает в себе реактивный водородно-кислородный двигатель и двигатель Стирлинга. Струи этого реактивного двигателя арахноробот использует для коррекции положения в пространстве и в качестве дополнительной силовой установки при толчке и касании к поверхности.

В двигателе Стирлинга охлаждающий теплообменник разогревает водород для большей отдачи энергии в реактивном двигателе. При разогреве он теряет тепло. А горячий теплообменник разогревается в камере сгорания реактивного двигателя. Привод двигателя Стирлинга передает энергию на механический накопитель.

Накопитель представляет собой группу спиральных пружин. Которые запасают энергии постепенно в порядке очереди. Одна зарядилась, передала привод для зарядки следующей. А могут отдавать одновременно всю запасенную энергию. Что дает сильный импульс в короткий момент.

Хексаподы перемещаются большими прыжками до 300 метров и более, или в трудной местности с помощью только реактивного двигателя перелетая с места старта до места посадки в конце маршрута.

Более примитивные версии (первые разработки) используют торможение для разогрева газов, а разгоняются только за счет реактивного двигателя.

Самые продвинутые модели редко используют открытую струю реактивного двигателя. А закрывают камеру сгорания и используют только тепловую энергию и двигатель Стирлинга.

Воду, образованную в процессе горения затем разлагают обратно в водород и кислород путем электролиза. Энергию для электролиза дают солнечные батареи установленные на корпусе робота или основной генератор лунной базы, в то время когда он не передвигается. Водород и кислород сжиживают при помощи обратного цикла двигателя Стирлинга. Охлаждая и дросселируя газ.

 

В пассажирских вариантах предусмотрены гондолы для пассажиров. Они закреплены так что имеют 3 степени свободы как гироскопы. Конструкция гондолы схожа с конструкцией неваляшки, которая всегда стремиться вертикальную ось направить параллельно действию ускорения. Пилоты как бы лежат на полу кабины при этом испытывают только легкое покачивание. Их тела, пристегнутые к креслам еще постоянно прижимает ускорение направленное в пол. Экран на всю ширину обзора купола гондолы транслирует картину с наружных камер и выдает ее статичной. Камеры закреплены на корпусе хексапода, а не на вращающейся гондоле и раскачивающиеся движения гондолы практически не чувствуются пассажирами при движении.

 

Очень выгодно использовать современные модификации, так как их энергообеспечение не требует больших объемов поставки топлива. Современные роботы практичны с точки зрения экономии ресурсов, но при этом содержат все плюсы водородно-кислородных двигателей, которые хороши, возможностью выдавать большее количество энергии в кратчайшие сроки.

 

На базе арахнороботов сконструированы харвестеры (добытчики). Они добывают Гелий-3 и другие полезные ископаемые. Из-за избытка полезных ресурсов на Луне и легкости их доставки на Землю началась добыча драгоценных камней и редких металлов. Добытчики как комбайны собирают урожай, они перелопачивают руду и отбираю полезные компоненты. Все полезности доставляются на базу.

Брюхо харвестера представляет собой емкость для полезных ископаемых. В передней части фюзеляжа установлено устройство  отделения полезных ископаемых от руды. Несколько таких комбайнов за земные сутки обрабатывают тысячи тон реголита. Передвигается харвестер как кузнечик.

 

 

Все жилые отсеки монтируют люди, которые высаживаются значительно позже, хотя большая часть может быть автоматической. Когда все системы жизнеобеспечения функционируют в плановом режиме длительный срок и прошли все необходимые проверки.

 

В скафандр вмонтирован экзоскелет. Это устройство довольно комфортно для перемещения. Экзоскелет это автоматическое устройство (робот) которым управляет человек. Этот робот представляет собой каркас вокруг человека. Этот каркас дает возможность снять все основные нагрузки со скелета человека.  Датчики экзоскелета реагируют на малейшее движение человека и дают команды сервоприводам.  Его возможности уникальны. На Земле в нем можно подпрыгнуть метра на 3 вверх. На Луне оно дает ошеломляющий эффект. Можно перемещаться большими скачками на сотни метров. Вмонтированная система контроля воздействия  критичных ускорений. Человек внутри как будто подвешен на шпагатах. При резких толчках он продолжает двигаться по инерции какое-то время противоположно направлению удара.

Точки опоры при посадке после прыжка максимально далеко отводят человека назад. Когда идет удар об поверхность, подводят его к поверхности с торможением. Участок около метра дает возможность резко снизить критические ускорения, воздействующие на человека в экзоскелете. Ощущение во время путешествии в хексаподе, или при прыжках в экзоскелете похожи на покачивание на качелях.

 

Сам скафандр представляет собой облегающий костюм вроде гидрокостюма ныряльщика. Он состоит из волокон, которые защищают его от избыточных давлений как внешних, так и внутренних действующих на организм. При этом волокна находятся в местах, где организм подвержен наибольшим деформациям, а в жестких местах их минимум. Это дает удивительную подвижность и свободу перемещения. Как будто космонавт и вовсе без скафандра.