Геннадий Блинов - Покорители земных недр

Вопрос: Каковы отечественные достижения в области лунного бурения?

Ответ: В СССР первые космические станции с автоматическим буровым устройством на борту были запущены на Луну в сентябре 1970 г. и в феврале 1972 г. Цель этих запусков состояла в доставке на Землю образцов горных пород Луны с глубины 0,3–0,35 м без участия человека. Посадочная ступень содержала автоматический грунтозаборный механизм, ракету с возвращаемым аппаратом и контейнером для грунта и все необходимые устройства и узлы, обеспечивающие посадку, управление и связь с космическим аппаратом. (Общая компоновка узлов станции показана на рис. 39.)

Поворотная штанга-манипулятор с буровым устройством на конце служила одним из тех автоматических устройств, с помощью которого станок колонкового бурения станции переводился из транспортного положения в рабочее, а после окончания бурения — в первоначальное положение: колонковая труба с образцом горной породы помещалась в возвращаемую на Землю ступень. Конструкторами создана надежная автоматическая буровая установка, позволяющая с помощью колонкового бурения отбирать практически любые по твердости образцы (керны) горных пород Луны.

Все операции по выбору места для скважины, процессу бурения и отбору керна контролировались по телевизионному каналу. По стереоскопическим изображениям на ровном участке была выбрана точка бурения, не содержащая камней с поперечником более 1 см. От сигнала с Земли включились электродвигатели станка и началось бурение скважины. (Буровое устройство показано на рис. 40.)

Работа буровой установки «Луна-16» началась через час после посадки аппарата. Бурение выполнялось при весьма низких температурах лунной ночи — минус 120 °C. Средняя скорость бурения превысила расчетную и составила 6,1 см/мин. Доставленный на Землю образец лунного грунта сохранил расположение слоев горной породы в естественном залегании. Бурение станцией «Луна-20», в отличие от «Луны-16», выполнялось днем при температуре корпуса станка плюс 18 °C. Была пройдена скважина глубиной 34 см со скоростью бурения от 4,6 до 24,0 см/мин. И наконец, летом 1976 г. успешно завершился эксперимент «Луна-24», в результате которого в автоматическом варианте бурения получен керн с глубины 2 м.

Вопрос: В чем значение достижений космического бурения для наших земных забот?

Ответ: Во-первых, в опыте создания специализированного бурового оборудования. Необычность условий (вакуум, сниженная гравитация и др.) заставили конструкторов выйти за рамки обычных представлений, сложившихся на Земле и сковывающих воображение исследователя и конструктора. Отказ от традиционных путей решения новых задач может оказаться полезным не только для лунного, но и для земного бурения, результативность технологии и совершенство техники которого в ближайшие десятилетия необходимо значительно повысить.

Во-вторых, жесткие ограничения весовых характеристик буровых станков заставили спроектировать хорошо продуманные, легкие и компактные конструкции. Было бы желательно, чтобы и в земных условиях при проектировании передвижных установок, используемых на отдаленных разведочных площадках, для конструкторов существовали не менее жесткие ограничения по массе этих установок.

В-третьих, ряд конструктивных решений буровых установок, предложенных в ходе работы над космическими проектами, применим и при бурении скважин на Земле, в том числе в условиях, когда промывочная жидкость недоступна или дорога (условия пустынь).

И наконец, успешное завершение весьма сложных экспериментов по бурению станциями «Луна-16, -24» показало всему миру не только высокое совершенство отечественной космической автоматики и телемеханики, но и достижения советской буровой техники.

Вопрос: Что наиболее характерно для будущей профессии космонавта-буровика?

О т в е т: Специфические условия исследований в космосе, малочисленность космических экипажей, множество одновременно решаемых задач при остром дефиците рабочего времени, большая физическая и психологическая нагрузка, испытываемая космонавтом, — все это заставляет по-новому подходить к процессу бурения. Естественно, что это наложит существенный отпечаток на профессиональную подготовку, будущих космонавтов-буровиков.

Вопрос: А что можно сказать о проблемах бурения на Мapce и Венере?

Ответ: Поверхности планет земной группы могут стать доступными для автоматических разведчиков уже в ближайшие десятилетия. Эти разведчики будут иметь на борту грунтозаборные устройства, буровые станки и другие установки для исследования свойств и состава горных пород. Чем более изучена планета, тем разнообразнее предлагаемые технические проекты для освоения ее поверхности.

На рис. 41 приведен один из этих проектов — установка, предназначенная главным образом для биологического анализа грунта Марса. Как показали первые исследования, в настоящее время жизни на Марсе нет, но это не исключает, что она процветала в ранние периоды существования планеты. И в этом плане находка ископаемых остатков жизни с помощью автоматического бурения была бы равнозначна открытию самой жизни.

Будущее бурение скважин на Венере осложняется суровыми условиями ее поверхности. Мы знаем, что она твердая и поэтому способна нести тяжелую буровую установку. Однако при плотности атмосферы, превышающей земную в десятки раз, даже небольшие ветры со скоростью 1 —12 м/с носят характер урагана и опасны для любых сооружений, в том числе и для буровых установок.

Возможно, освоение Венеры будет существенно отличаться от освоения других планет. О сроках отправки на Венеру экспедиции с участием человека говорить трудно. В первую очередь на Венере побывают автоматические «геологи». Например, опубликованы проекты запуска в плотную атмосферу этой планеты плавающих установок типа аэростатов. Вполне вероятен плавный спуск автоматической станции с буровым станком на поверхность планеты, отбор образцов горных пород в кратчайшее возможное время, ограниченное нагревом станции. После надувания аэростата будет осуществлен подъем контейнера с образцами горных пород на безопасную высоту, где уже без спешки может быть проведен анализ образцов при приемлемых температурах окружающей среды, с последующей передачей данных на орбитальную станцию или на Землю.