Чарльз Уолфорт - За пределами Земли: В поисках нового дома в Солнечной системе

Спустя десятилетие после отбытия с Земли лайнера SLFKAM на Титане существовала устойчивая колония у Моря Кракена с собственной экономикой, а также несколько колониальных поселений поменьше в других частях Титана. Члены первоначальной колонии писали мемуары. День их прибытия ежегодно отмечался гонками на роботах и полетами в перепончатых костюмах.

Лунная пыль и пыль из гавайского базальтового карьера на удивление похожи по своему химическому составу. Лунная пыль — реголит — мелкая, с острыми микроскопическими зазубринами. Струя двигателя ракеты, садящейся на Луну или взлетающей с нее, может вырыть кратер и побить песком любое расположенное неподалеку оборудование. Но базальтовая пыль неплохо склеивается при нагревании. Гавайские инженеры научились делать из нее кирпичи в гончарной печи. В карьере на Большом острове есть робот, строящий взлетно-посадочную площадку для ракеты, мощенную кирпичом.

«На Гавайях есть проблемы вроде тех, с которыми можно столкнуться на других планетах, — говорит Кристиан Андерсен; он работает с каменной пылью. — Доставка на острова дорогая. Нам во многом приходится быть самодостаточными. Мы не добываем ресурсы. У нас нет залежей руд у поверхности. По сути, у нас есть только базальт. На Луне тоже почти ничего больше нет».

Кристиан работает руководителем производства, принадлежащего гавайскому правительству. (Оно называется PISCES [97] Из букв английского названия Pacific International Space Center for Exploration Systems складывается латинское название созвездия Рыбы. — Прим пер. — Тихоокеанский международный космический центр исследовательских систем.) Правительства других штатов делали сомнительные вложения в исследование космоса. Штат Нью-Мехико за $219 млн выстроил космопорт с терминалом в стиле модерн; он без дела пылится в пустыне. На Аляске есть белый исполинский космодром посреди пустоши на острове Кодьяк. Но гавайский проект PISCES нацелен на решение реальных проблем Гавайев. Острова импортируют 300 000 т цемента ежегодно. Его замена на базальт сэкономит деньги и ресурсы.

NASA испытывало марсоход Curiosity на гавайском вулканическом ландшафте, так похожем на марсианский. Для проекта лунной пусковой площадки команда проекта PISCES создала в уголке карьера неподалеку от города Хило скульптурную копию участка лунной поверхности, картографированного в ходе миссий «Аполлонов», воспроизведя каждую ее ямку и бугорок. Управляющий проектом Родриго Ромо с помощью робота выровнял территорию и вымостил ее центр подобием лунных кирпичей из базальтового щебня, имитируя миссию, предваряющую заселение Луны человеком.

Бюджет группы PISCES весьма скромен. Команда не строила робота с нуля, а переделала позаимствованный канадский вездеход Argo. Победитель соревнования среди второкурсников назвал робота Helelani — «Небесный путешественник». Вездеход сортировал, выравнивал и утрамбовывал каменную пыль, подготавливая место к строительству посадочной площадки. Робот не автономен, но для фазы мощения команда планировала ввести трехсекундную задержку, которая потребует скоординированного руководства из Хило и из Космического центра имени Кеннеди во Флориде. Когда мы беседовали с робототехниками, они монтировали руку робота для укладки плиток. Плитка производилась вручную силами практикантов.

Попытки приспособить оборудование к его применению в новом качестве сталкиваются с неожиданными затруднениями. Например, для автоматизации процесса изготовления кирпичей потребуется найти способ перемещения лунной пыли в невесомости. Но эта пыль так легка, а грани ее так остры, что она запросто засоряет трубы и причиняет вред механизмам. Даже при земном тяготении она пристает ко дну перевернутого контейнера.

Андерсен также работает с аэрацией материала для производства более легких блоков, измеряет их прочность и даже размышляет о неметаллической арматуре. Он печатал базальтовой пылью на 3D-принтере. Однако сейчас главная трудность заключается в том, чтобы сделать не ломающиеся литейные формы.

Как и на Гавайях, во внешней части Солнечной системы металлические элементы редки. За пределами Пояса астероидов элементы тяжелее кислорода в изобилии не встречаются. Когда планеты формировались из газопылевого облака, более тяжелые элементы сгустились в его более разогретых областях, ближе к Солнцу. Колонистам Титана придется строить все, что только возможно, из легких элементов — пластика и большинства применяемых нами синтетических материалов, а ради металла им придется слетать на Землю или астероид в окрестностях Земли. В системе Сатурна есть силикатная пыль, ее колонисты могли бы добывать для производства компьютерных чипов.

Уже десятилетия назад ученые осознали, что использование космических ресурсов может оказаться ключом к расселению за пределами нашей планеты. Эта область называется утилизацией местных ресурсов (In-Situ Resource Utilization, ISRU). Джерри Сандерс, который возглавляет это направление в NASA, говорит, что для марсианской миссии оно будет ключевым. Простая математика. Взлет с Марса на традиционной химической тяге потребует около 30 000 кг рабочего тела. Доставка каждого килограмма груза на Марс требует запуска примерно 8 кг на низкую околоземную орбиту. Если миссия будет способна произвести ракетное топливо на Марсе, это снизит стартовую нагрузку на Земле на сотни тонн.

Марсоходы и марсианские орбитальные аппараты помогают разобраться в том, какие химические ресурсы позволят производить рабочее тело на месте. «Сбор питьевой воды для астронавтов тоже позволит сэкономить», — говорит Джерри. Из водорода, кислорода и углерода можно производить пластик, которым астронавты смогут напечатать на 3D-принтере что угодно. Переработка вторсырья тоже поможет — измельченный упаковочный материал можно использовать в качестве рабочего тела. Джерри сказал, что даже отходы жизнедеятельности астронавтов могут стать ракетным топливом. «Это замечательный углеводородный ресурс, в нем содержатся водород, кислород и метан», — говорит он.

Станция заправки на Луне упростила бы доступ к Марсу и остальной солнечной системе, ведь благодаря слабому лунному тяготению для взлета с Луны потребуется вшестеро меньше энергии, чем для взлета с Земли. Робот может добывать воду и другие материалы, быть может, с периодическим обслуживанием астронавтами. Однако, как говорит Джерри, бензоколонка на Луне или каком-нибудь астероиде обойдется слишком дорого для разовой марсианской миссии.

Мысль о том, что создавать ресурсные базы в космосе пока рано, вызывает недоумение у Марка Сайкса, специалиста по ISRU и главы Института планетологии (в котором работает Аманда). Марк убежден в том, что строительство инфраструктуры за пределами Земли является единственным способом достичь Марса и более удаленных объектов. Он говорит, что NASA никогда не получит триллион долларов, необходимый на разовую, единичную марсианскую миссию. Но можно начать с работы над внеземными заправками, которые со временем сделают миссии на Марс и к другим пунктам назначения доступными, создав систему поддержки космических полетов, а не прикладывать огромные усилия к отправке горстки людей на другую планету и их возвращению обратно.