Человечество сможет колонизировать Луну — это лишь вопрос времени. В Китае уже готовят свою космическую станцию для быстрой доставки аппаратуры на спутник Земли, частные компании создают инфраструктуру и готовятся строить базы на Луне, а в ОАЭ разработали луноход на базе ИИ с беспилотным управлением, чтобы не подвергать космонавтов риску. Но во всех этих задачах нужен транспорт, который доставит нужные компоненты, инструменты и ресурсы к определённой точке, где будут выполняться исследования или строиться база из напечатанных на 3D-принтере кирпичей. И именно на этот транспорт уже десятки лет тратят миллиарды долларов, ведь иначе никакую Луну и уж тем более Марс никто никогда не покорит.
Для чего нужен луномобиль: дело не только в комфорте
Хотя это звучит достаточно банально, на самом деле луномобиль на Луне выполняет абсолютно те же функции, что и автомобиль на Земле — оба транспортных средства позволяют человеку добраться до пункта назначения быстрее, чем если бы он шёл пешком. Вот только если на нашей планете при желании или необходимости человек может отказаться от автомобиля, чтобы пройти двадцать или даже пятьдесят километров, то на естественном спутнике Земли это просто невозможно. На Луне нет атмосферы и кислорода, чтобы им дышать, плюс там очень резкие перепады температур и низкая гравитация. Всё это вынуждает космонавтов носить весьма громоздкие скафандры с большими кислородными баллонами, в которых пешком далеко не уйдёшь, да и скорость движения очень низкая — около 2,2 км/час.
Соответственно, инженерам пришлось придумать специальный транспорт, который бы позволил доехать куда-либо на Луне достаточно быстро, чтобы у космонавтов при этом осталось достаточно кислорода для выполнения научных исследований, сбора образцов грунта и выполнения необходимых замеров. Также данный транспорт выполняет ещё две важнейшие функции — он выступает средством жизнеобеспечения для космонавтов в процессе выполнения сложнейшей миссии и при этом доставляет достаточно тяжёлое оборудование к месту его эксплуатации. Без луномобиля космонавты смогли бы отойти от посадочного модуля лишь на незначительное расстояние, имея при себе минимум научных инструментов, что существенно ограничивает возможности космической миссии.
Благодаря специальному транспортному средству учёным удалось существенно расширить зону досягаемости для сбора образцов грунта, а это было основной задачей в те времена, когда NASA активно занималась исследованиями спутника Земли. Например, в рамках экспедиции «Аполлон-17» луномобилю удалось отдалиться от посадочной станции на расстояние в 7,6 километра — без транспорта космонавтам о таком отрезке можно было лишь мечтать. Более того, общий пробег за данную экспедицию составил почти 36 километров, благодаря чему учёным удалось собрать достаточно образцов и выполнить множество важных для современного мира научных миссий, что было бы невозможным, если бы люди на Луне передвигались только пешком.
Когда Илон Маск только родился, на Луне уже ездили электрокары
В конце 60-х годов прошлого столетия при создании первого луномобиля перед инженерами поставили очень сложную задачу — им нужно было придумать транспортное средство, которое смогло бы ездить при полном отсутствии воздуха и кислорода по грунту, напоминающем песок, да ещё и при гравитации, которая в шесть раз ниже земной. Естественно, от двигателя внутреннего сгорания отказались сразу, отдав предпочтение привычному в космонавтике электрическому мотору. Проблема лишь в том, что в 70-х годах прошлого столетия ёмких аккумуляторных батарей, как в современных электрокарах, ещё не было, да и зарядных станций на Луне, к сожалению, ещё никто не построил.
И если беспилотный луноход, например, можно было смело оставить на пару дней, чтобы он пережил лунную ночь и потом зарядился от солнечной батареи, то в случае с пилотируемой миссией ждать никто не мог. Так что инженерам пришлось решить крайне сложную задачу, определив оптимальную конструкцию, при которой космонавты могли получить максимальный запас хода и грузоподъёмность при минимальном весе транспортного средства и «одноразовых» аккумуляторных батарей на его борту. Гениальное решение, как и всё в этом мире, оказалось предельно простым — в NASA создали платформу в форме тележки, на которую прикрепили два сиденья, грузовую платформу, контроллер управления, средства связи и навигации, а также сами аккумуляторные батареи.
На луномобиле, которых за историю человечества было всего три, не было ничего лишнего — никаких кузовных элементов, стекла или чего-то ещё. Разработчики при создании этого транспорта придерживались идеи того, что чем меньше в конструкции компонентов, тем меньше шансов, что что-то выйдет из строя. А учитывая, что луномобиль отдалялся от базовой станции на 7,6 километра, в NASA очень хотели, чтобы этот лунный автомобиль не сломался — вернуться обратно пешком космонавты не смогли бы. Но конструкция, силовая установка и дизайн — лишь часть проблем, которые пришлось решить перед историческим событием высадки человека на Луну.
Например, специалистам пришлось придумать, как космонавты могут использовать навигацию на Луне, где нет GPS-сигнала, чтобы иметь возможность вернуться к исходной точке после удаления на расстояние в 5-7 километров по сложному маршруту. Для этого решили использовать гирокомпас и простой штырь-гномон (позволяет по его тени определить угловую высоту Солнца и сориентировать маршрут в случае выхода из строя навигационной системы), благодаря которым космонавты смогли определить азимут движения и вернуться к стартовой точке без лишних проблем. Кроме того, все три луномобиля были оснащены видеокамерой, которая позволяла записывать видео с Луны — управлять ею могли как сами космонавты, так и операторы с Земли (правда, с огромной задержкой).
Но главной бедой, как оказалось, была не космическая радиация, перепады температур или связь с задержкой, а самая обычная космическая пыль. Из-за отсутствия атмосферы и низкой гравитации колёса луномобиля поднимали целые столпы пыли, защищаться от которых приходилось при помощи специальных щитков на колёсах. Вот только в двух из трёх «Апполонов» этот щиток был повреждён, из-за чего космонавты и луномобиль покрывались слоем пыли (аппаратура луномобиля из-за этого сильно перегревалась), которую, конечно же, сдуть было нечем. К счастью, транспорт был готов к такого рода испытаниям и все три миссии закончились успешно — добиться такого результата удалось, что вполне ожидаемо, за счёт полевых испытаний.
После проведения ряда исследований, расчётов и моделирования, инженеры NASA создали готовый прототип будущего луномобиля. Его вес составил 210 килограммов при грузоподъёмности в 490 килограммов (с учётом низкой гравитации на Луне), ширина колёсной базы достигала 2,3 метра при длине шасси в 3 метра. Сам каркас собрали из алюминиевых труб, а конструкция представляла собой три элемента, соединённых между собой шарнирами — за счёт этого луномобиль можно было сложить и компактно доставить в пункт назначения на космическом корабле. И когда луномобиль был готов, его решили испытать в условиях пустыни, так как это наиболее схожие условия с грунтом на Луне.
В полевых испытаниях транспорт показал себя просто отлично, особенно колёса, которые разработала компания General Motors — она заменила привычные всем покрышки из резины на колёса с алюминиевой основой и плетёной проволокой с титановыми пластинами. Благодаря столь сложной конструкции луномобиль получил более надёжное сцепление с поверхностью Луны, что было крайне важным параметром — из-за слабой гравитации транспорт на большой скорости мог буквально взлететь. Но за счёт правильной конструкции каркаса и колёсам даже на скорости 18 км/час космонавтам удавалось эффективно управлять своим «автомобилем».
Сейчас есть всё, что нужно для колонизации Луны
Пятьдесят лет назад инженеры были очень ограничены из-за технологий того времени. К примеру, на Луну отправляли транспорт с аккумуляторными батареями ёмкостью 121 А·ч и напряжением в 36 вольт (примерно 4,4 кВт⋅ч), что по современным меркам просто смешно — у базовой Tesla Model 3 ёмкость аккумуляторной батареи составляет 52,75 кВт⋅ч, то есть в 12 раз больше. При текущем уровне технологий луномобили смогут проходить гораздо большие расстояния (в рамках миссии VIPER планируется проезжать за раз 16-24 километра, что в два-три раза больше, чем в 70-х годах), перевозить больше веса и даже предоставлять возможность космонавтам находиться внутри транспортного средства без скафандров.
Например, Toyota ещё в 2019 году анонсировала проект лунного автомобиля, который будет создавать внутри салона искусственную атмосферу, так что скафандры можно будет снять. Жилая площадь такого транспортного средства составляет 13 квадратных метров, то есть просто хоромы по меркам космоса, и внутри может передвигаться сразу три космонавта с полным комплектом оборудования и экипировки. Но главная фишка решения Toyota в том, что компания отказалась от обычных аккумуляторов — производитель предлагает использовать водород, за счёт которого луномобиль сможет проезжать на одной заправке 10 тысяч километров. Правда, это звучит больше как фантазии из научной фантастики, чем реальный проект, но кто знает.
В Hyundai же предложили использовать перезаряжаемые аккумуляторы, которые будут заряжаться от раскладываемых солнечных батарей огромной площади. Также в компании работают над автопилотом, системой сканирования покрытия перед луномобилем и роботами-помощниками, которые будут загружать образцы на платформу и выполнять научные миссии, пока люди-космонавты заняты другими делами. И вот в этом случае идея звучит более чем реалистично — автопилот у человечества уже практически есть, роботы тоже не новость, а сканировать дорогу при помощи лидара может каждый третий автомобиль.
Крупные частные компании, которые планируют приложить руку к колонизации Луны и Марса в будущем, тоже склоняются к перезаряжаемым аккумулятором батареям. Та же SpaceX, которая в 2025 году хочет высадиться на Луну, будет использовать передовые батареи, которые можно будет зарядить от энергии Солнца и продолжить движение без каких-либо ограничений. Кроме того, компания Илона Маска вкладывает ресурсы и в более удобные скафандры, чтобы они не сковывали движения космонавтов и позволяли быстрее двигаться при низкой гравитации. И, конечно, современные системы связи позволяют не переживать о потерявшихся исследователях — крепить штырь для измерения азимута уже никто не станет.
Исходя из этого можно предположить, что в ближайшие пять-десять лет путешествия по Луне будут вполне нормальным явлением, а не невероятно сложной технической задачей, которую решают на «тележке» из алюминиевых труб с батареями, закреплёнными на клейкой ленте.
