Космические градостроители

В 2020 году на Луну должна высадится четвёрка астронавтов. Через четыре года после этого там появится постоянная база. Такова новая официальная стратегия NASA.

Цель этой стратегии ответить на ряд вопросов, главные из которых: «Почему мы возвратились на Луну?», «Что мы планируем там «делать?» и третьим важным аспектом дальнейшего освоения спутника Земли NASA считает «лунную архитектуру» — всё, что связанно со строительством зданий для людей и техники.

При NASA создана группа лунной архитектуры (Lunar Architecture Team). Нет определённого решения по поводу жилища, но NASA сформулировало некоторые требования к нему: место нахождения астронавтов должно быть энергетически автономным, мобильным, с замкнутым циклом жизнеобеспечения.

Цель этой статьи — сформировать понимание того, что вопросы космической архитектуры в настоящее время являются актуальными. Сейчас именно тот переходный момент, когда теория начинает воплощаться в практику.

Космические поселения имеют свою историю развития, пока чисто теоретическую, но уже перешедшую в стадию разработок. А изначально это была невероятная идея, зародившаяся в умах писателей-фантастов.

Основоположником ее стал американский священник Эдвард Эверетт Хейл. В 1869-1870 годах в журнале «Атлантика» вышел в свет его роман «Кирпичная Луна». Через девять лет Жюль Берн «запустил» свою орбитальную станцию. Тиражи подобных произведений росли, но все эти романы были не более чем сказками для взрослых, до тех пор, пока К.Э. Циолковский не создал свою теорию «эфирных поселений». По идее Константина Эдуардовича, станции должны были образовать ожерелья, протянувшись на миллионы километров вокруг Солнца. Каждый модуль предполагалось строить на Земле, а потом грузовыми ракетами доставлять на орбиту для окончательной сборки. Циолковский предполагал, что невесомость станет помехой для нормальной жизни космонавтов, поэтому для образования гравитации он предложил вращать модули.

В 1929 году Ноордунг выпустил в Берлине книгу под названием «Проблема путешествия в мировое пространство». Он предлагал создать над Землей орбитальную обсерваторию, используемую и как базу для межпланетных экспедиций. Конструкция Ноордунга состояла из трёх частей, связанных между собой проводами и воздушными шлангами: необитаемой машинной станции с огромным зеркалом для преобразования солнечной энергии в электричество; жилого «бублика» диаметром 30 метров, вращающегося вокруг центральной оси; обсерватории в цилиндрическом отсеке со множеством иллюминаторов.

В 1948 году англичане Смит и Росс спроектировали станцию в виде огромного круглого зеркала на длинной ручке. Зеркало стало частью солнечной электростанции, а в неподвижной ручке разместились жилые помещения и причалы для космических кораблей.

Тема «бубликов» стала популярной среди выдумщиков космических поселений. Во время «холодной войны» в 1953 году военное космическое поселение с гарнизоном в 300 человек предложил построить отец ракет «Фау» Вернер фон Браун. Этот и другие фантастические проекты можно считать первой главой в истории создания поселения на поверхности спутника Земли.

Лунный город, идею которого сегодня бурно обсуждают американские и японские учёные, советские ученые спроектировали и… забыли. Идея такого города стала разрабатываться в 70-х годах. Работа велась в двух направлениях: проектирование лунного поселения и конструирование ракеты, способной доставить туда космонавтов и вернуть их затем на Землю.

Разработка этого проекта приобрела государственное значение. Сделать проект лунного поселения поручили КБ общего машиностроения, которым руководил академик Владимир Бармин. Первым космическим градостроителям поставили задачу сделать преимущественно научное поселение, поэтому за аналог взяли разработку земного проекта — посёлок антарктических экспедиций. Проект включил в себя санный поезд и непосредственно поселение. Постепенно проступали черты будущего городка. Жить в нем предстояло» 12 космонавтам. Жилищу идеально подошла форма железнодорожной цистерны. Сверившись с мощностью ракеты и требованиями по безопасности, выяснили, что на 12 человек нужно девять «цистерн»-модулей.

На заводе «цистерна» изготавливается укороченной, в виде металлической гармошки. На строительной площадке в гармошку под давлением подается воздух, она разъезжается, и «цистерна» увеличивается почти вдвое. Некоторые объемные части «цистерны» предполагалось делать из металлов с механической памятью. Смятые почти в лепешку, такие детали восстанавливают первоначальную форму при нагревании в 100-120° С. А на Луне днем 150° С. Подобные металлы могли бы найти широчайшее применение на Земле.

Кроме трёх «цистерн» под жильё были выделены помещения под командный пункт, лаборатории и хранилища, мастерские, медпункт и спортзал, камбуз со столовой.

При проектировании был учтён следующий психологический момент: при длительном пребывании людей в изолированных условиях им время от времени необходимо уединение. Также для того, чтобы избежать состояния подавленности, необходимо по возможности максимально разнообразить окружение космонавтов. Привлечённые к проекту молодые архитекторы предложили установить фальшивые окна со сменным пейзажем и сделать телекамерой съёмку подмосковного леса, чтобы космонавты смотрели её во время тренировок на велотренажёре. Для того времени это были сенсационные предложения, которые впоследствии получили широкое распространение на Земле.

Один из самых оригинальных вариантов уже в 90-х гг. XX века предложил профессор физики Принстонского университета (США) Герард О’Нейл. Он выглядит как вращающиеся вокруг Земли цилиндры до пяти километров в диаметре и до тридцати в длину. Внутри — парки, леса, озёра, реки. В воде живут рыбы, а на ветвях — птицы. Ландшафтные участки чередуются с окнами-»соляриями». Цилиндр довольно быстро вращается вокруг своей оси, создавая на внутренней поверхности необходимую гравитацию. Поддерживаются земной состав воздуха и атмосферное давление. Благодаря тому, что торец цилиндра ориентирован на Солнце, оно кажется неподвижным, как и на Земле. Для освещённости цилиндров используются зеркала из алюминиевой фольги. Поворот зеркал изменяет угол, под которым солнечный свет падает на «долины», что позволяет регулировать продолжительность дня и ночи. Кроме того, положение самих цилиндров можно отладить так, что когда в одном из них будет лето, в другом — зима.

Есть ряд предложений по созданию космических жилищ из отработавших свой ресурс модулей космических кораблей. Такие блоки закрепляются в реголите, позволяющем снизить уровень радиации внутри жилых отсеков.

И вот теперь вновь активизировались разработки подобного рода в среде американских и японских учёных. Интерес этот уже не романтический и не имеет целью показать преимущества одного политико-социального строя над другим. Повторный интерес к Луне возник по нескольким причинам. Во-первых, это экономические выгоды, которые сулит освоение этого небесного тела: на Луне обнаружены значительные запасы изотопа гелия, которых хватило бы на полное обеспечение земных энергетических потребностей на протяжении 5 тысяч лет. Для сравнения: на Земле запасы этого элемента, по оценке специалистов, составляют около 500 кг; лунный грунт (реголит) в течение четырех миллиардов лет вбирал в себя гелий-3, приносимый солнечным ветром. Результаты анализа образцов лунного грунта показывают, что в первых пяти метрах раздробленного слоя реголита накопилось порядка миллиона тонн гелия-3.

Проекты по освоению лунных просторов очень амбициозны. Многие страны хотели бы повысить свой международный престиж, построив свою базу на Луне. Да, это территория с экстремальными условиями, но это никем не занятое пространство, у которого есть большой потенциал для использования. Кроме добычи полезных ресурсов из недр Луны, здесь можно разместить своего рода аванпост для запусков к Марсу. Такие полёты также являются приоритетным направлением космических исследований. Выгоднее отправлять космические корабли с лунной базы, так как почти вся энергия ракеты уходит на преодоление земной гравитации, при этом КПД такой транспортировки меньше, чем у паровоза. Лишь несколько стран могут финансово обеспечить такие проекты, поэтому такие разработки имеют международный характер. Россия, по словам пресс-секретаря «Роскосмоса» Игоря Панарина, с удовольствием примет участие в программе NASA по освоению Луны, если американцы возьмут все проблемы с финансированием на себя.

История проектирования лунных городов может стать отправной точкой для работы архитекторов в данной сфере. Россия финансово не в состоянии осилить подобные разработки, но есть возможность сделать интеллектуальный вклад в проекты такого рода. Дня этого нужно подготовить кадры, которые не только будут рассматривать техническую сторону вопроса, но и делать предложения по формообразованию будущих космических сооружений. О том, что необходимость в этом есть, говорит факт создания при NASA группы лунной архитектуры (Lunar Architecture Team). Если проектировщики из других стран хотят быть востребованы при проведении разработок подобного рода, то необходимо привлечь их внимание к лунной архитектуре, так как сейчас в сознании многих вопросы космоса — это по-прежнему нечто фантастическое, не рассматривающиеся всерьёз, нечто чуждое архитектору. В будущем это может стать причиной того, что Европа останется в стороне от передовых разработок в проектировании, ограничившись ролью стороннего наблюдателя.