Мичио Каку
Бъдещето на човечеството (5) (Заселването на Марс, междузвездните полети, безсмъртието…)

2.
Нов златен век на астронавтиката

Твоя е светлината, от която е роден духът ми. Ти си моето слънце, моята луна и всичките ми звезди.

Е. Е. Къмингс

За разлика от китайския военен флот, който престава да съществува за векове, американската програма за пилотирани космически полети вече се възражда. Тази промяна се дължи на различни фактори.

Един от тях е притокът на ресурси от предприемачи от Силициевата долина. Рядкото съчетание на частни средства и държавно финансиране позволява създаването на ново поколение ракети. Същевременно намаляващата себестойност на космическите полети прави редица проекти изпълними. Успоредно с възраждащия се интерес на американците към холивудските филми и телевизионните предавания на космическа тематика нараства и обществената подкрепа за развитието на астронавтиката.

Най-важното е, че НАСА отново започва да действа целенасочено. След години на хаотичност, колебливост и нерешителност на 8 октомври 2015 г. агенцията най-после обявява дългосрочната си цел: да изпрати астронавти на Марс. Тя дори си набелязва няколко по-близки цели, първата от които е завръщане на Луната. Но сега Луната не е крайна дестинация, а етап от по-амбициозния план за полет до Марс. Неориентираната по-рано агенция вече има посока. Анализаторите приветстват решението и отбелязват, че НАСА има амбицията отново да извоюва палмата на първенството в изследването на космоса.

Нека сега да разгледаме най-близкия до нас небесен съсед — Луната, след което ще се отправим към открития космос.

Завръщане на Луната

В кампанията си за завръщане на Луната НАСА разчита на тежкотоварната ракета-носител СЛС (SLS — Space Launch System) в съчетание с космическия модул „Орион“. И двата компонента стават жертва на бюджетните съкращения на президента Обама в началото на десетилетието, когато той закрива програмата „Констълейшън“ („Съзвездие“). НАСА обаче успява да спаси космическия модул по програмата — капсулата „Орион“, както и тежкотоварната ракета-носител СЛС, която по онова време още е в етап на разработване. Първоначално двата компонента са предназначени за съвсем различни мисии, но после са обединени в едно и се превръщат в основната система на НАСА за извеждане в космоса.

Засега се планира ракетата „СЛС/Орион“ да извърши пилотиран полет покрай Луната в средата на третото десетилетие на нашия век.

Първото, което прави впечатление при системата „СЛС/Орион“, е, че изобщо не прилича на непосредствените си предшественички — космическите совалки. Но тя наподобява ракетата „Сатурн 5“. През последните близо 45 години „Сатурн 5“ е музеен експонат. В известен смисъл тя сега се връща към живот под формата на ракетата носител СЛС. Параметрите на „СЛС/Орион“ създават впечатление за дежавю.

СЛС може да превози до 130 тона полезен товар. Висока е 117 м, което също напомня „Сатурн 5“. За разлика от космическите совалки, където астронавтите се помещават в кораб, разположен успоредно на ракетата носител, тук те се возят в капсула на върха на ракетата носител, което е идентично с разположението на капсулата „Аполо“ върху ракетата „Сатурн 5“. Друго различие в сравнение със совалките е, че „СЛС/Орион“ е предназначена предимно за превоз на астронавти, а не на товари. Освен това „СЛС/Орион“ е конструирана не просто за орбитални полети около Земята. Също както „Сатурн 5“, тя може да достигне втора космическа скорост и да се освободи от земното притегляне.

Капсулата „Орион“ е предназначена за четири до шест души екипаж, докато капсулата „Аполо“ на ракетата „Сатурн 5“ е побирала само трима. Също както при „Аполо“, вътрешното пространство в „Орион“ е силно ограничено. Капсулата е с диаметър 5 м и височина 3,4 м, а теглото й е 26 т. (Поради пространствения дефицит астронавтите по принцип винаги са били с дребно телосложение. Юрий Гагарин например е бил висок само 1,57 м.)

За разлика от ракетата „Сатурн 5“, която е конструирана специално за полет до Луната, ракетата СЛС може да ни отведе почти навсякъде — на Луната, при астероидите и дори на Марс.

Не бива да забравяме и за милиардерите, на които им е писнало от мудната работа на бюрократите от НАСА и искат сравнително скоро да изпратят астронавти на Луната и дори на Марс. Тези млади предприемачи са привлечени от предложението на бившия президент Обама програмата за пилотирани космически полети да се даде в ръцете на частни фирми.

Защитниците на НАСА твърдят, че сравнително бавното й темпо на работа се дължи на вниманието, което агенцията отделя на сигурността. След двете трагедии с космическите совалки проведените в Конгреса изслушвания едва не довеждат до пълното закриване на космическата програма заради острото обществено неодобрение. Става ясно, че още един инцидент от такъв мащаб може да сложи край на програмата. Освен това поддръжниците на НАСА изтъкват, че през 90-те години на XX в. агенцията издига лозунга „По-бързо, по-добре, по-евтино“. Но след като през 1993 г. междупланетната станция „Марс Обзървър“ излиза окончателно от строя поради спукване на горивен резервоар точно преди да влезе в орбита около Марс, много наблюдатели изказват мнението, че може би НАСА е избързала с мисията — и тогава лозунгът „По-бързо, по-добре, по-евтино“ е изоставен тихомълком.

Не е лесно да се постигне баланс между призивите за ускоряване на програмата и опасенията на бюрократите относно сигурността и цената на евентуален провал.

Въпреки всичко двама милиардери се наемат да оглавят усилията за ускоряване на космическата програма: това са Джеф Бейзос, основател на „Амазон“ и собственик на „Уошингтън Поуст“, и Илон Мъск, основател на „ПейПал“, „Тесла“ и „Спейс Екс“.

Пресата вече говори за „битката на милиардерите“.

Както Джеф Бейзос, така и Илон Мъск искат човечеството да се насочи към овладяването на космоса. Мъск гледа в по-далечна перспектива и мисли за Марс, докато Бейзос има по-краткосрочна визия за пътуване до Луната.

Към Луната

Тълпи хора са се стекли във Флорида с надеждата да зърнат първата капсула, с която наши астронавти ще полетят към Луната. Тримата астронавти, които ще пътуват в лунната капсула, ще извършат безпрецедентно пътешествие: за пръв път в човешката история те ще се докоснат до чуждо небесно тяло. Полетът до Луната ще продължи близо три дена, а астронавтите ще преживеят нови за хората неща, например безтегловност. След героичното пътешествие корабът благополучно ще се приводни в Тихия океан, а завърналите се с него астронавти ще бъдат посрещнати като герои, които са отворили нова страница в човешката история.

Въз основа на законите на Нютон са направени всички необходими изчисления, гарантиращи прецизността на полета. Но има един проблем. Всичко това е всъщност измислица на писателя Жул Верн, намерила място в пророческия му роман „От Земята до Луната“, който е публикуван през 1865 г., непосредствено след края на Американската гражданска война. Изстрелването към Луната е организирано не от учени от НАСА, а от членове на Балтиморския оръжеен клуб.

Невероятно е, че повече от век преди първото кацане на Луната Жул Верн успява да предвиди толкова много подробности относно реалния полет. Той правилно предугажда размерите на истинската капсула, мястото на изстрелването и начина на приземяване след края на пътешествието.

Единственият съществен недостатък на описаната история е, че изстрелването към Луната се извършва с гигантско оръдие. При такъв изстрел внезапното ускорение би било около 20 000 пъти по-силно от земната гравитация и това със сигурност би се оказало смъртоносно за астронавтите. Но преди появата на ракетите с течно гориво Жул Верн не е можел да си представи излитането по друг начин.

Освен това писателят смята, че астронавтите би трябвало да изпаднат в безтегловност, но само за малко — по средата на пътя между Луната и Земята. Той не знае, че състоянието на безтегловност трае през целия полет. (Дори в наши дни коментаторите допускат грешки по въпроса за безтегловността, като някои от тях заявяват, че тя се дължи на липсата на гравитация в космоса. Всъщност в космоса има гравитация колкото искате — във всеки случай тя е достатъчно силна, за да държи гигантска планета като Юпитер в орбита около Слънцето. Усещането за безтегловност се дължи на факта, че в дадена точка от пространството всички тела имат еднакво гравитационно ускорение. Например астронавтът в един космически кораб има същото гравитационно ускорение, каквото има и самият кораб, и у астронавта се създава илюзията, че гравитацията е спряла да действа.)

Новата космическа надпревара в наши дни се подклажда не с личното богатство на членовете на Балтиморския оръжеен клуб, а с чековите книжки на магнати като Джеф Бейзос. Вместо да чака НАСА да му разреши да строи ракети и ракетна площадка с пари на данъкоплатците, Бейзос основава фирмата „Блу Ориджин“ и така започва да си прави всичко сам, като плаща от джоба си.

Проектът вече е преминал етапа на планиране. Фирмата „Блу Ориджин“ е създала своя ракетна система — „Ню Шепард“ (на името на Алън Шепард, първия американец, извършил суборбитален космически полет). „Ню Шепард“ става първата суборбитална ракета в света, която успешно се връща на площадката, от която е излетяла, и в това отношение изпреварва ракетата „Фалкън“ на Илон Мъск (която пък е първата ракета за многократно използване, извела полезен товар в околоземна орбита).

Ракетата „Ню Шепард“ на Джеф Бейзос е суборбитална, което значи, че не може да достигне първа космическа скорост (28 500 км/ч) и да излезе в орбита около Земята. Тя няма да ни закара на Луната, но може да стане първата американска ракета, предлагаща рутинни космически полети за туристи. „Блу Ориджин“ започна да разпространява видеоклип с хипотетичен полет с ракетата „Ню Шепард“, при който всичко изглежда като пътуване в първа класа на луксозен кораб. При влизане в космическата капсула веднага прави впечатление колко е просторно вътре. За разлика от тесните кабини, които често виждаме в научнофантастичните филми, тук има достатъчно място за вас и още петима туристи да се излегнете в меки удобни кресла, в които тялото ви моментално потъва в черна кожа. Можете да гледате навън през огромни илюминатори с ширина 73 см и височина 107 см. „Всяко място е до прозорец, и то най-големия в космоса“, твърди Джеф Бейзос. Никога преди космическите полети не са протичали в такъв разкош.

Понеже ще навлезете в космическото пространство, трябва да вземете някои предпазни мерки. Два дни преди полета трябва да отидете във Ван Хорн, щата Тексас, където се намира ракетната база на „Блу Ориджин“. Там ще се запознаете с другите пасажери и ще получите кратък инструктаж от екипажа. Тъй като полетът е напълно автоматизиран, екипажът не лети заедно с туристите.

Инструкторът ще ви обясни, че цялото пътуване ще трае 11 минути, при което ще се издигнете право нагоре на височина 100 км и ще стигнете границата между атмосферата и космоса. Навън небето ще стане тъмнолилаво, а после мастиленочерно. При достигане на космическото пространство може да свалите предпазния си колан и в продължение на 4 минути да се порадвате на безтегловността. Ще можете да извършвате акробатични номера в свободното от земната гравитация пространство.

В състояние на безтегловност на някои хора им прилошава и може да повърнат, но според инструктора на „Блу Ориджин“ това няма да е проблем, защото полетът е кратък.

(При обучението на астронавти НАСА използва така наречената „комета за повръщане“ — това е самолет „КС-135“, с който може да се симулира безтегловност. Самолетът се издига стремително нагоре, после двигателите изведнъж се изключват за около 30 секунди и самолетът започва да пада. В този момент трениращият астронавт е като хвърлен във въздуха камък, тоест в състояние на свободно падане. Щом самолетните двигатели се включат отново, астронавтът пада на пода. Процедурата се повтаря в продължение на няколко часа.)

В края на полета с „Ню Шепард“ от капсулата се отварят парашути и тя каца меко на земята, като използва собствените си ракетни двигатели. Не се налага приводняване в океана. И за разлика от космическите совалки, „Ню Шепард“ е снабдена със система за безопасност, с която можете да катапултирате при евентуална засечка по време на излитането. (Липсата на система за катапултиране на совалката „Чалънджър“ коства живота на седем астронавти.)

От „Блу Ориджин“ още не са обявили цената на този вид суборбитални космически полети, но според някои анализатори тя може първоначално да е от порядъка на 200 000 долара на пасажер. Това всъщност е прогнозната цена на полет с друга суборбитална ракета, която в момента се разработва от Ричард Брансън — също милиардер, който е оставил следа в аналите на астронавтиката. Брансън е основател на „Върджин Атлантик Еъруейс“ и „Върджин Галактик“ и подкрепя усилията на авиокосмическия инженер Бърт Рутан. През 2004 г. конструираният от Рутан „Спейсшип 1“ става известен със спечелването на наградата „Ансари ЕКСПРАЙЗ“ на стойност 10 милиона долара. „Спейсшип 1“ може да достигне горната граница на атмосферата на височина 110 км над земната повърхност. Въпреки че през 2014 „Спейсшип 2“ претърпява фатален инцидент при прелитане над пустинята Мохаве, Ричард Брансън възнамерява да продължи изпитанията на ракетата и да превърне космическия туризъм в реалност. Времето ще покаже коя ракетна система ще постигне комерсиален успех. Но вече е ясно, че космическият туризъм има бъдеще.

В момента Джеф Бейзос прави още една ракета, която ще изведе хора в околоземна орбита и може да е по-полезна в практическо отношение. Това е ракетата „Ню Глен“, кръстена на името на астронавта Джон Глен, който е първият американец, летял в орбита около Земята. Тя ще има максимум три степени, ще бъде висока 95,4 м и ще има тяга 16 903 kN. Въпреки че „Ню Глен“ е още в процес на проектиране, Джеф Бейзос намеква, че има намерение да създаде и още по-модерна ракета на име „Ню Армстронг“, която вероятно няма да се ограничи с орбитален полет, а ще стигне чак до Луната.

В детските си години Бейзос мечтае да лети в космоса, по възможност с екипажа на „Ентърпрайз“ от сериала „Стар Трек“. Той играе в пиеси, създадени по сериала, като изпълнява ролите на Спок, капитан Кърк и дори компютъра. Към края на гимназиалното си обучение, вместо да фантазира като повечето тийнейджъри за първата си кола или за абитуриентския бал, той разработва стратегия за следващия век. По-късно споделя, че си е мислел как ще построи „космически хотели, увеселителни паркове, яхти и колонии за 2–3 милиона души в околоземна орбита“.

„Идеята е да спасим Земята…^[11] Целта [е] да има къде хората да се евакуират. Планетата ще стане парк“, пише Бейзос. Според стратегията му замърсяващите околната среда индустрии може един ден да бъдат изнесени в космоса.

За да осъществи идеите си, вече като възрастен, той създава фирмата „Блу Ориджин“ („Синьо начало“), с която иска да построи ракетите на бъдещето. Името на фирмата е свързано с факта, че погледната от космоса, Земята изглежда като синьо кълбо. Целта е „астронавтиката да стане достъпна за клиенти срещу заплащане. Визията, в името на която е създадена «Блу Ориджин», е съвсем проста“, казва той. „Искаме един ден милиони хора да живеят и да работят в космоса. Няма да стане скоро, но мисля, че това е една достойна цел“.

През 2017 г. Джеф Бейзос обявява, че в краткосрочен план „Блу Ориджин“ ще създаде система за доставки до Луната. Това ще бъде огромна мрежа за снабдяване на Луната с техника, строителни материали, стоки и услуги, подобна на мрежата на „Амазон“, чрез която сега се извършват бързи доставки на цял спектър от продукти само с едно кликване на мишката. Някога Луната е била считана за самотен аванпост в космоса, но сега може да се превърне в оживено индустриално и търговско средище с постоянни бази и производства.

Подобни приказки за градове на Луната по принцип биха изглеждали като бълнуване на някой ексцентрик. Но когато идват от устата на един от най-богатите хора на планетата, в чието мнение се вслушват президентът на САЩ, Конгресът и редакцията на „Уошингтън Поуст“, няма как да не бъдат взети на сериозно.

Постоянна база на Луната

С оглед покриване на разходите за тези амбициозни проекти астрономите проучват доколко е възможно от физична и икономическа гледна точка да бъдат оползотворени природните богатства на Луната — и отбелязват най-малко три вида потенциални ресурси, които си струва да бъдат експлоатирани.

През 90-те години на XX в. едно неочаквано откритие изненадва учените:^[12] става дума за наличието на големи количества лед в южното полукълбо на Луната. Това е област на вечен мрак и минусови температури в сянката на високи планини и кратери. Вероятно ледът се е появил вследствие на сблъсъци с комети през ранния период от съществуването на Слънчевата система. Кометите по принцип са съставени предимно от лед, прах и скални частици, така че след всеки такъв сблъсък в сенчестите части на Луната би могло да се образува находище на вода и лед. Водата може да се разложи на кислород и водород — основните съставки на ракетното гориво. Ето как Луната би се превърнала в космическа бензиностанция. Също така водата може да се пречисти и да стане годна за пиене, или да послужи за създаването на малки селскостопански ферми.

И наистина, една друга група предприемачи от Силициевата долина вече е основала фирмата „Муун Експрес“ („Лунен експрес“), за да положи началото на добиването на лед на Луната. Това е първата компания, получила разрешение от американското правителство за такова бизнес начинание. Но преди това от „Муун Експрес“ искат да свършат нещо по-скромно. Като начало фирмата ще изпрати луноход, който да направи систематично проучване за евентуални находища на лед на Луната. По частен път вече са събрани достатъчно средства, за да започне мисията. Щом финансирането е налице, всички системи ще сработят.

Въз основа на анализа на скалния материал, донесен от астронавтите на „Аполо“, учените предполагат, че е възможно на Луната да има и други суровини с икономическо приложение. Някои редки суровини на Земята са от първостепенно значение за електронната индустрия, но залежите им се намират предимно в Китай. (В малки количества те се срещат навсякъде, но Китай осигурява 97% от световните доставки. В тази страна се намират и близо 30% от световните запаси.) Преди няколко години едва не избухва световна търговска война, след като китайските доставчици вдигат рязко цените на тези важни суровини и светът изведнъж осъзнава, че Китай има почти пълен монопол в това отношение. Предполага се, че запасите ще започнат да се изчерпват през следващите десетилетия, и това налага спешни действия за намиране на алтернативни източници. Подобни редки вещества са открити в изследвания досега лунен скален материал, така че добиването им на Луната може един ден да стане рентабилно. Платината е един от тези важни за електронната индустрия материали, а на Луната е установено наличието на платиноподобни минерали, което вероятно се дължи на сблъсъци с астероиди в далечното минало.

Освен това има вероятност да бъде открит хелий-3, който е подходящ за термоядрен синтез. При термоядрен синтез на водород в резултат на изключително високата температура атомните ядра на водорода се сливат и се образува хелий, при което се отделят големи количества енергия и топлина. Тази енергия може да се използва за задвижване на машини. Но същевременно се отделят и много неутрони, които са опасни. Ако обаче се синтезира хелий-3, тогава вместо неутрони се отделят протони, които са по-лесни за овладяване и може да бъдат отклонени чрез електромагнитни полета. Създаването на термоядрени реактори все още е на експериментален етап и засега на Земята няма нито един такъв. Но ако усилията се увенчаят с успех, като гориво за бъдещите термоядрени реактори може да се използва добит от Луната хелий-3.

Възниква обаче един щекотлив въпрос: законно ли е да се добиват полезни изкопаеми на Луната? Или да се предявяват претенции спрямо нея?

През 1967 г. САЩ, Съветският съюз и много други държави подписват Договора за космоса, с който се забранява на страните да претендират за собственост върху небесни тела като Луната. Забранява се и изнасянето на ядрени оръжия в околоземна орбита, на Луната или в други части на космоса. Опитите с ядрени оръжия също не са разрешени. Договорът за космоса е първото и единствено споразумение от този род, което остава в сила и днес.

В него обаче не се казва нищо за частната поземлена собственост или за използването на Луната за търговска дейност, може би защото съставителите на договора не са предполагали, че може някога частни лица да стъпят на Луната. Тези въпроси трябва бързо да намерят своето решение, особено предвид факта, че цената на космическите полети пада и има милиардери, които искат да комерсиализират космоса.

Китай е обявил, че ще изпрати тайконавти на Луната до 2025 г.^[13] Ако китайците забият там знамето си, това ще е по-скоро символичен акт. Но какво ще стане, ако някой частен предприемач предяви претенции към Луната, след като е пристигнал с частния си космически кораб?

Когато се намери решение на тези технически и политически проблеми, следващият въпрос е как би изглеждал реално нашият живот на Луната.

Живота на Луната

През миналия век американските астронавти, които летят до Луната, прекарват там кратко време, обикновено по няколко дни. За създаването на първите оперативни аванпостове бъдещите астронавти ще трябва да остават там по-дълго. Ще им се наложи да се приспособят към лунните условия, които, както можете да си представите, са много различни от земните.

Един от факторите, ограничаващи престоя на Луната^[14], е наличието на храна, вода и въздух, тъй като донесените при пристигането запаси биха се изчерпали за броени седмици. В началото всичко ще трябва да се доставя от Земята. Безпилотни лунни сонди може би ще летят веднъж на няколко седмици, за да се поддържат запасите. Тези доставки ще бъдат жизненоважни за астронавтите и всяка евентуална авария по пътя може да предизвика бедствено положение. След построяването на лунна база, дори тя да е временна, една от първите грижи на астронавтите вероятно ще бъде генерирането на кислород за дишане и за селскостопански нужди. Кислород може да се добие чрез различни химични реакции, а наличието на вода е един удобен източник за тази цел. Водата може да се използва също и за хидропонно отглеждане на селскостопански култури.

Хубавото е, че комуникациите със Земята няма да представляват особен проблем, защото радиосигналът от Луната до Земята пътува за малко повече от една секунда. С изключение на това леко забавяне астронавтите ще могат да ползват клетъчните си телефони и интернет също както на Земята и така ще поддържат постоянна връзка с близките си и ще могат да следят новините.

Отначало астронавтите ще трябва да живеят в космическата капсула. По време на излизанията им първата им задача ще бъде да разположат големи соларни панели, за да си произвеждат енергия. Понеже лунното денонощие се равнява на един земен месец, на Луната се редуват две седмици светлина и две седмици мрак. Ето защо на астронавтите ще им трябват големи акумулаторни системи за складиране на електрическата енергия, генерирана през двуседмичния „ден“, така че да им стигне после и през дългата „нощ“.

След пристигането си на Луната астронавтите може би ще решат да посетят двата полюса по няколко причини. В полярните райони има планински върхове, където слънцето не залязва, и ако там се изградят соларни ферми с хиляди слънчеви панели, ще се осигури непрекъснато захранване с енергия. Освен това астронавтите биха се възползвали и от ледниковите находища в сянката на полярните планински масиви и кратери. Предполага се, че около северния полюс има близо 600 милиона тона лед с дебелина няколко метра. Когато започне усвояването на природните залежи, голяма част от този лед може да бъде добита и пречистена за питейни нужди, както и за производство на кислород. От лунната почва също може да се извлича кислород, който се съдържа там в изненадващо големи количества. Във всеки тон почва има около 100 килограма кислород.

Астронавтите ще трябва да се приспособят към по-ниската гравитация на Луната. Според Нютоновата теория гравитацията на дадена планета зависи от масата й, поради което лунната гравитация е шест пъти по-слаба от земната.

Това значи, че на Луната ще е много по-лесно транспортирането на тежки машини. А и втора космическа скорост е много по-ниска на Луната, отколкото на Земята, затова ракетите доста лесно ще кацат и ще излитат. В бъдеще е напълно възможно на Луната да се изгради голям космодрум.

Ще се наложи обаче астронавтите отново да се учат на прости движения, например ходене. Навремето екипажът на „Аполо“ открива, че е доста трудно да се ходи по лунната повърхност. Членовете му установяват, че най-бързият начин на придвижване е на подскоци. Поради по-ниската гравитация на Луната един подскок може да те отведе много по-надалеч от една крачка, а и така е по-лесно да координираш движенията си.

Друг проблем е радиацията. Ако мисията трае няколко дни, рискът не е голям. Но ако астронавтите стоят на Луната с месеци, облъчването им може значително да увеличи риска от раково заболяване. (Дребните здравословни проблеми бързо биха прераснали в животозастрашаващи състояния. Всички астронавти ще трябва да са преминали обучение по първа помощ, а някои от тях вероятно ще са лекари. Ако даден астронавт получи например сърдечен удар или му се спука апендиксът, докато е на Луната, лекарят най-вероятно ще осъществи телеконферентна връзка със специалисти на Земята, които може би ще извършат хирургическа операция дистанционно. За различни микрооперации е възможно да се използват роботи на място, които да действат под управлението на опитни наземни специалисти.) Астронавтите ще имат нужда от ежедневна „прогноза за времето“, изготвена от наблюдаващи слънчевата активност астрономи. Вместо да предоставят сведения за предстоящи гръмотевични бури, прогнозите ще предупреждават за особено мощни слънчеви изригвания, съпроводени с изхвърлянето на нажежени струи радиация в космоса. В случай на гигантско слънчево изригване астронавтите ще бъдат предупредени, че трябва да се укрият. Така те ще имат няколко часа преди базата им да бъде връхлетяна от смъртоносен дъжд от заредени субатомни частици.

Противорадиационното укритие би могло да се изгради в лавов тунел под Лунната повърхност. Лавовите тунели са останки от древни вулкани, понякога с огромни размери (до 300 м в диаметър), и могат да осигурят добра защита от слънчевата и космическата радиация.

След изграждането на временното укритие от Земята ще трябва да се изпратят много материали и техника, за да започне строежът на постоянната лунна база. Процесът може да се ускори, ако се доставят полуготови и надуваеми изделия. (Във филма „2001: Космическа одисея“ астронавтите живеят в огромни модерни бази под лунната повърхност, в които има ракетни площадки и координационни центрове за добив на полезни изкопаеми. Първата реална постоянна база на Луната може би няма да е чак толкова сложно устроена, но представената във филма визия би могла да се осъществи в не много далечното бъдеще.)

По време на строежа на базите ще е необходимо, разбира се, да се произвеждат и ремонтират машинни части. Въпреки че големите машини от рода на булдозери и кранове ще се доставят от Земята, на място може да се изработват малки пластмасови части с помощта на триизмерни принтери.

В най-добрия случай ще бъдат построени и металообработващи цехове. Но изграждането на доменни пещи е невъзможно, защото на Луната няма въздух, а той е необходим за работата на такива пещи. Някои експерименти обаче показват, че ако лунната почва се нагрее с микровълни, може да се разтопи и спои до получаване на изключително твърди керамични тухли, които биха послужили като основен елемент за построяването на цялата лунна база. По принцип с този материал, добиван директно от почвата, може да се изгради цялата инфраструктура.

Лунен отдих и развлечения

Освен всичко друго, за астронавтите трябва да се предвидят и развлечения, някакви начини за освобождаване от напрежението. Когато „Аполо 14“ каца на Луната през 1971 г., експертите от НАСА не предполагат, че командирът на екипажа Алън Шепард тайно е взел със себе си стик за голф, и с изненада виждат как той изважда стика и удря топка, която изминава 200 м по лунната повърхност. Това е първият и единствен случай на спортно занимание, проведено на повърхността на друго небесно тяло. (Копие на стика е изложено днес в Националния музей за въздухоплаване и астронавтика във Вашингтон.) Да се спортува на Луната би било особено голямо предизвикателство поради липсата на въздух и слабата гравитация. Затова пък можем да очакваме изключителни постижения.

По време на мисиите „Аполо“ 15, 16 и 17 нашите астронавти карат луноходи по прашната повърхност, като във всеки един от случаите изминават между 27 и 35 км. Това представлява не само ценна научна дейност, но и вълнуваща експедиция, по време на която те се любуват на величествените кратери и планини със съзнанието, че са първите хора, които виждат тези зашеметяващи гледки. В бъдеще карането на плажни бъгита не само ще ускори изследването на лунната повърхност, инсталирането на соларни панели и строежа на първата лунна станция, но ще бъде и форма на отдих. Може би така ще се стигне и до първите състезания на Луната.

Лунният туризъм и пътешествия може би ще станат популярни форми на отдих, които ще позволяват на хората да открият природните чудеса на един нов свят. Благодарение на слабата гравитация туристите ще могат да изминават дълги разстояния пеша, без да се изморяват. Катеренето по стръмните планински склонове няма да коства много усилия на алпинистите. От върха на кратерите и планините пред тях ще се открива уникална панорама — девствен пейзаж, недокоснат милиарди години. Пещерняците с удоволствие ще изследват мрежата от гигантски лавови тунели, прорязващи Луната. Пещерите на Земята са се образували от подземни реки, които са оставили следи във вид на сталактити и сталагмити. На Луната обаче няма много течна вода. Лунните пещери са били издълбани в скалите от потоци разтопена лава. Вероятно изглеждат коренно различно от земните.

Как се е образувала Луната

След като започне успешната експлоатация на ресурсите от повърхностния слой на Луната, хората със сигурност ще насочат вниманието си към природните богатства, които може би се крият дълбоко в недрата й. Откриването на подобни залежи би променило икономическия пейзаж, както става например след случайното и изненадващо откриване на нефт на Земята. Но какво представлява вътрешността на Луната? За да си отговорим на този въпрос, първо трябва да се запитаме как се е образувала тя.

Произходът на Луната вълнува човечеството от хилядолетия. Тъй като тя е царицата на нощта, често се асоциира с мрака или лудостта. Английската дума lunatic^[15] произлиза от латинската luna — „луна“.

Древните мореплаватели с интерес разбират, че съществува зависимост между Луната, морските приливи и Слънцето, и правилно заключават, че между тях има тясна връзка.

В древността е установен и още един любопитен факт: от Земята се вижда само едната страна на Луната. Всеки път, когато я погледнем, виждаме едно и също лице.

Исак Нютон е човекът, който сглобява целия този пъзел. Изчисленията му показват, че морските приливи и отливи се дължат на гравитационната сила, с която Луната и Слънцето притеглят земните океани. Според неговата теория Земята също оказва някакъв вид приливно влияние върху Луната. Понеже Луната е изградена от скали и на повърхността й няма океани, ефектът на Земята върху нея се изразява в известно приплескване, което леко я деформира. Някога Луната е извършвала сложно въртеливо движение („премятане“) по време на орбиталните си обиколки около Земята. Това движение постепенно е отслабнало, докато в един момент Луната се е синхронизирала със Земята и е останала завинаги обърната с едната си страна към нея. Това се нарича синхронно въртене и се среща из цялата Слънчева система, включително при някои от спътниците на Юпитер и Сатурн.

Чрез законите на Нютон се стига и до извода, че приливните сили карат Луната бавно да се отдалечава от Земята. Орбиталният радиус на Луната се увеличава с близо 4 см на година. Тази малка промяна може да се измери с помощта на лазерни лъчи, насочени към Луната, като се види след колко време отразените лъчи се връщат на Земята (нашите астронавти са оставили на Луната огледало, което помага при този експеримент). Лъчите отиват и се връщат само за около 2 секунди, но тази стойност постепенно нараства. Щом като Луната се отдалечава от нас, можем да превъртим лентата назад и да разберем каква е била орбитата й преди.

Едно просто изчисление показва, че Луната се е откъснала от Земята преди милиарди години. Новите данни сочат, че преди 4,5 милиарда години, скоро след образуването на Земята, се случва космически сблъсък между Земята и някакъв голям астероид. Астероидът, наречен Тея, е бил приблизително с размерите на Марс. С помощта на компютърни симулации са установени впечатляващи факти относно този сблъсък, при който от Земята се откъсва огромно парче и полита в космоса. Но понеже е по-скоро периферен, отколкото директен, ударът не нарушава особено желязното ядро на Земята. Ето защо Луната, макар да съдържа известно количество желязо, няма кой знае какво магнитно поле, тъй като при нея липсва сърцевина от разтопено желязо.

След сблъсъка Земята заприличва на Пакман, с липсващо огромно парче като частично нарязана торта. Но благодарение на силата на гравитацията както Земята, така и Луната, с времето се вплътняват и се превръщат в сфери.

Теорията за сблъсъка се потвърждава от донесените 382 кг скален материал при завръщането на астронавтите от историческите им полети до Луната. Астрономите са установили, че Луната и Земята са съставени от почти едни и същи химически вещества, включително силиций, кислород и желязо. От друга страна, анализът на случайно избрани скални късове от астероидния пояс показва, че съставът им е доста различен от земния.

Аз имах случай лично да докосна камък от Луната по време на следдипломното си обучение по теоретична физика в Лабораторията за изследване на радиацията в Бъркли. Удаде ми се възможност да изследвам камъка с мощен микроскоп. Бях изненадан от това, което видях. Имаше миниатюрни кратерчета, които бяха образувани от микрометеори, паднали на Луната преди милиарди години. Когато се вгледах с по-голямо увеличение, видях, че вътре в кратерчетата има други кратерчета. А те на свой ред бяха надупчени от още такива. Подобен строеж „кратер в кратер“ не се среща при земните скали, защото микрометеорите биха се изпарили при преминаването си през атмосферата. Но на Луната няма атмосфера и затова микрометеорите достигат лунната повърхност. (Това ще рече, че те може да създадат проблеми за астронавтите на Луната.)

При положение че химичният състав на Луната е толкова сходен с този на Земята, добивът на лунни природни ресурси може би ще върши работа само при строителството на градове на Луната. Би било твърде скъпо да се транспортират лунни минерали до Земята, щом не съдържат нищо различно. Но за строежа на местна инфраструктура от сгради, пътища и магистрали те сигурно ще са безкрайно полезни.

Лунни разходки

Какво би станало, ако съблечем скафандъра си, докато сме на Луната? Без въздух бихме се задушили, но по-лошото е друго: кръвта ни ще кипне.

На морското равнище температурата на кипене на водата е 100°C или 212°F. С намаляването на атмосферното налягане намалява и температурата на кипене на водата. Веднъж, като малък, лично се убедих във верността на този принцип по време на един лагер в планината. Пържехме яйца в тиган върху накладен огън. Яйцата си цвърчаха и изглеждаха много апетитно. Но когато ги опитах, едва не повърнах. Бяха ужасно гадни на вкус.

Тогава ми обясниха, че когато човек се изкачва в планината, атмосферното налягане намалява и точката на кипене на водата също пада. Въпреки че яйцата цвърчаха и изглеждаха добре изпържени, всъщност не се бяха сготвили достатъчно. И изобщо не бяха горещи.

Друг подобен случай от детството ми беше по време на една Коледа. У дома имахме старомодно коледно осветление, което се състоеше от тънки тръбички с вода, поставени вертикално върху електрически нагреватели. Когато включихме тока, се получи нещо страхотно. Ярко оцветената вода в тръбичките започна да ври в различни нюанси. Тогава направих една глупост. Хванах тръбичките с врящата вода с голи ръце. Мислех, че ще се опаря жестоко, но не почувствах почти нищо. Години по-късно разбрах какво се бе случило. В тръбичките имаше частичен вакуум. Вследствие на това температурата на кипене на водата беше по-ниска от обикновено, така че дори един слаб електрически нагревател можеше да я накара да заври — но макар и вряща, водата изобщо не беше гореща.

Със същото физично явление ще се сблъскат и нашите астронавти, ако случайно скафандърът на някого от тях се разхерметизира по време на престой в космоса, включително на Луната. Въздухът от скафандъра ще започне да изтича, вътре налягането ще падне и тогава температурата на кипене на водата също ще падне. В един момент кръвта във вените на астронавта ще заври.

Както си седим във фотьойла тук на Земята, изобщо не се сещаме, че всеки квадратен сантиметър от кожата ни е изложен на почти 1 кг атмосферно налягане, защото точно над нас има огромен въздушен стълб. Защо това налягане не ни смазва? Защото вътре в тялото ни има също толкова голямо налягане, но насочено навън. Едното уравновесява другото. Но ако сме на Луната, този един килограм на квадратен сантиметър, който тежи сега върху нас, ще изчезне. Ще ни остане само другият килограм, който напира от вътрешността на тялото ни навън.

Иначе казано, събличането на скафандъра може да се окаже много неприятно изживяване, ако сме на Луната. Най-добре е да си седим с него през цялото време.

Как би изглеждала една постоянна база на Луната? За съжаление НАСА не е огласила официално никакви технически параметри, така че можем да разчитаме само на въображението на писателите фантасти и холивудските сценаристи, които могат да ни дадат бегла представа. Можем да предположим, че след построяването на лунната база ще бъдат положени усилия тя да заработи на принципа на пълното самозадоволяване. По този начин ще се спестят много разходи. Но за целта е необходима развита инфраструктура: предприятия за сградно строителство, големи оранжерии за осигуряване на прехраната, химически заводи за производство на кислород, както и огромни соларни системи за енергия. Всичко това ще струва пари, тоест необходим е източник на финансиране. При положение че Луната има горе-долу същия минерален състав като Земята, източникът на финансови постъпления вероятно ще трябва да се търси по-надалеч в космоса. Ето защо предприемачите от Силициевата долина вече са насочили погледа си към астероидите. В космоса има милиони астероиди, които може би крият в себе си несметни богатства.