Топливная база на Луне, производящая мелкодисперсную пыль из лунного грунта, и космические буксиры использующие "лунную пыль" в качестве топлива, могут послужить основой для колонизации Луны и создания нового поколения орбитального транспорта.
Луна - ближайшая к Земле планета в солнечной системе, и самый подходящий кандидат на создание первой инопланетной базы. Строительство постоянной базы на Луне, и следующая за этим колонизация спутника Земли - дело не далекого будущего. Но, несмотря на то, что планов в отношении Луны в международном космическом сообществе достаточно много, проекты лунных поселений постоянно откладываются. Основное препятствие для создания научной лунной базы, высокая стоимость доставки груза на луну, исследовать Луну автоматическими зондами и роботами намного дешевле.
Возможно, колонизацию Луны стоит начать сразу с производственной лунной базы, отложив планы научного лунного поселения на будущее. Если на Луне будет коммерческая производственная база, затраты на которую будут оправданны с точки зрения экономики, то лунная база будет включена в экономику Земли как выгодный ресурсный источник, то есть, по сути, станет первой инопланетной колонией.
Однако ясно, что для экономически выгодной колонизации Луны, база на этой планете должна производить какой-то продукт, польза от которого превосходила бы затраты на базу и транспорт, из расчета на возможности технологии и космический транспорт сегодняшнего дня.
Основной стратегической целью для возможной колонизации Луны сейчас принято считать добычу там изотопа "Гелий-3", производство органического ракетного топлива и конструкционных материалов, металлов и керамики, изделий из них. Производство конструкционных материалов на Луне само по себе мало рентабельно и может стать выгодным только в будущем, когда появится недорогой и эффективный космический транспорт. В настоящее время наиболее вероятным сценарием коммерциализации спутника Земли, принято считать добычу там изотопа "Гелий-3". Этот изотоп попадает на Луну с Солнца в виде потока разреженного газа – так называемого "солнечного ветра". На нашей планете этот изотоп практически не встречается, но грунт на поверхности Луны за миллиарды лет пропитался этим газом достаточно, чтобы его можно было добывать в промышленных масштабах.
Гелий-3 способен вступать в термоядерные реакции подобно радиоактивному водороду, который используется в водородных бомбах. Но, в отличие от смеси изотопов водорода "Трития и дейтерия", при термоядерном горении гелия - 3 НЕ выделяется опасных радиоактивных частиц - "нейтронов". Термоядерные реакторы на гелии - 3 в перспективе могут стать основой "чистой" ядерной энергетики, но из-за технических сложностей эта перспектива является отдаленной и туманной. В настоящее время работоспособных термоядерных реакторов не существует, и их появление ожидается только через десятки лет, если исследования в этом направлении приведут к ожидаемым результатам.
К тому же, концентрация Гелия-3 в лунном грунте низка, и его добыча потребует доставки ну Луну тяжелой горно-перерабатывающей техники, что связанно с затратами в сотни миллиардов долларов. Производство же на Луне ракетного топлива на основе органических веществ или водорода, так же связанно с большими затратами, из-за низкого содержания водорода в лунном грунте, и доставки на Луну оборудования необходимого для извлечения из грунта водородных соединений и химического синтеза. Если учесть, что традиционное ракетное топливо малоэффективно, и при транспортировке обычными ракетами большая его часть будет расходоваться для выведения на лунную орбиту и перевода на другие орбиты, то становится очевидно, что производство химического ракетного топлива на Луне потребует чрезмерно высоких затрат и не приведет к прорыву в развитии космического транспорта. Однако производство ракетного топлива на Луне в принципе может стать выгодным, если снизить затраты на лунную базу и повысить эффективность реактивных двигателей. Этим запросам соответствует идея орбитальной транспортной системы работающей на минеральном топливе и лунной топливной базы для ее снабжения.
Сейчас в космосе в основном используются ракетные двигатели на химическом топливе. Химические двигатели незаменимы для ракет носителей, благодаря высокой мощности и полной автономности, от средств выведения они перешли на орбитальные двигатели. Но в космической невесомости высокая мощность не нужна, а прожорливость химических ракет не является плюсом для космических кораблей.
Вес топлива, которое расходуют химические ракеты, многократно превышает вес полезной нагрузки. Запустить спутник на высокую орбиту в один конец, или исследовательский зонд на другую планету, химическим разгонным блоком можно, но свободно перемещаться между орбитами или планетами на химических двигателях совершенно не реально. А космические корабли и орбитальные буксиры будущего должны быть многоразовыми и экономичными.
Для орбитальных кораблей можно использовать многотопливные плазменные двигатели способные использовать в качестве топлива мелкодисперсную минеральную пыль, получаемую из каменистого грунта. Характеристики плазменных двигателей это позволяют, их земные аналоги - "Плазматроны", могут работать на порошковом топливе и иметь мега ватную мощность. Многоразовые орбитальные буксиры, многократно сокращают стоимость выведения спутников на высокие орбиты, к тому же позволяют их ремонтировать и обслуживать.
Интересно, что минеральное топливо, доставляемое с Луны, будет стоить дешевле земного. С точки зрения технологичности механическое измельчение лунного грунта для получения топлива очень просто. Оборудование для получения минеральной пыли имеет низкую стоимость и высокую производительность при малой собственной массе.
Контейнеры с грунтом можно выводить на лунную орбиту при помощи механической катапульты - "Лунной пращи", похожей на ротор вертолета, с километровыми кевларовыми лентами вместо лопастей. Выведение на орбиту механической катапультой совершенно не требует затрат топлива. А с орбиты луны контейнеры с "Лунной пылью", будут забирать орбитальные буксиры, расходующие в качестве топлива эту же пыль, но в 5, 10, раз более экономичные, чем химические ракеты.
Ориентировочная стоимость проекта лунной топливной базы должна быть в пределах десяти миллиардов долларов, скорее всего, будет достаточно и нескольких миллиардов. То есть, по космическим меркам проект не дорогой. Срок окупаемости должен быть не более 5-7 лет, как у стандартного крупного инвестиционного проекта, который могут полностью профинансировать частные корпорации.
Несмотря на низкую стоимость, орбитальная транспортная система, основанная на "Пылевых плазменных двигателях", представляет новое поколение орбитального транспорта, способного не только облегчить движение в околоземном пространстве, но и послужить для дальнейшей колонизации солнечной системы.
Межпланетные космические корабли с плазменными двигателями, работающими на минеральном топливе и солнечной или атомной энергии, смогут свободно летать по солнечной системе независимо от снабжения с Земли. Минеральную пыль в отличие от жидкого топлива, можно легко получить везде, где есть естественные астрономические объекты: на Луне, Марсе, на астероидах. Это самое легко доступное и дешевое топливо в солнечной системе. Космические корабли, использующие ресурсы других планет или астероидов намного упрощают создание поселений на других планетах.
Источник: Российские Изобретения.
