Лунавтодорстрой

Это название фантастической организации, вынесенной в заголовок, отмечает еще один странный момент в проектах лунных баз — совершенное отсутствие дорог.
Лично мне не встретился ни один проект лунной базы, в которой хотя бы мельком ставилась проблема дорожного строительства на Луне, не говоря уже о детальном ее обсуждении. Как можно видеть, во всех проектах жилые модули (для доставки которых на Луну нет подходящих ракет) ставят на непотревоженный реголит, а рядом прогуливаются космонавты, и вдалеке по такому же нетронутому реголиту едет какой-нибудь луноход.
В эту идиллическую картину нужно внести некоторые детали, представляющие ее в другом свете.
Как видно из видео посадки модуля китайского лунохода, который можно отыскать в Интернете, реголит больше всего напоминает песок. Камера посадочного модуля китайского аппарата «смотрела» под одну из посадочных опор, и было хорошо видно, что сверху реголита лежит мелкая пыль, сдутая реактивной струей, а потом пошел этот самый песок, который реактивная струя двигателя модуля сгребла в стороны небольшим валом.
Это чуть ли не единственное видео, на котором хорошо видно, что же это за грунт такой — лунный реголит. Удивительно, но факт: почти невозможно найти бесспорно подлинные видеозаписи, к примеру, движения лунохода по Луне, на которых можно было бы рассмотреть взаимодействие колес с лунным грунтом. Китайцы должны были делать такие съемки, но от публикации почему-то отказались.
Впрочем, ладно. По опубликованным данным можно себе составить некоторое представление о лунном грунте и его характеристиках. Он действительно ближе всего к мелкому песку, сверху рыхлом и покрытом мелкой пылью — продуктами раздробления под воздействием излучения Солнца, космических лучей и микрометеоритов, а снизу слежавшимся, довольно плотным и держащим нагрузку (плотность — 1,8 гр/см3). При этом он поддается механическому воздействию, и колеса лунохода его загребали и рыхлили, особенно на поворотах. Иными словами, если по одному месту луноход или какая-то другая лунная техника проедет несколько раз, то получится довольно большая колея. Колеса разрыхлят и выбросят верхнюю часть грунта и утрамбуют нижележащий реголит, как это происходит и на Земле на дорогах с песчаным грунтом. Если по колее ездить, то она со временем станет достаточно глубокой, чтобы луноход в ней сел на брюхо и безнадежно застрял.
Уже из этого видно, что без заранее построенной дороги с твердым покрытием при создании лунной базы, особенно базы производственной, где будет подвоз добытого сырья к установке по переработке, а также подвоз готового продукта или полуфабриката к стартовой площадке, никак не обойтись. В научных поездках по Луне это почти не чувствуется; как раз важно в научных целях, чтобы луноход посещал новые места и ездил разными маршрутами. Но в производственной деятельности определенно будет иметь место езда по одному и тому же месту. Если не озаботиться вопросом строительства дорог, то развитие лунной базы может быть сорвано лунным бездорожьем.
Второй момент, который ведет к езде по одному и тому же месту, а, стало быть, и к дорогам, состоит в том, что управление луноходами с Земли есть сложное и трудоемкое дело. Луноход-1 имел экипаж из 11 человек, разделенных на две смены, в каждой из которых был: командир, водитель, оператор остронаправленной антенны, штурман и бортинженер. Был еще резервный водитель и оператор. Каждая смена работала по два часа. Водитель видел картинку на экране своего пульта управления, но она запаздывала на время от 3 до 20 секунд, в силу времени на прохождение радиосигнала до Луны и помех от рельефа. Поэтому экипажу приходилось всякий раз осматриваться, принимать решение и только после этого двигаться. Любой камень становился опасным препятствием, не говоря уже о грядах, ямах и кратерах.
В производственном процессе, особенно при добыче, перевозке и переработке значительного количества лунного сырья, так конечно, ездить нельзя. Слишком медленно! Нужен автоматический режим движения, чтобы можно было дать команду переехать из одной точки в другую, а дальше лишь присматривать за процессом. Для такого автоматического режима нужна трасса, на которой не будет препятствий, не будет необходимости делать сложные маневры. Она должна быть легкой, не иметь крутых уклонов. Она должна быть оборудована навигационными знаками, которые аппарат может автоматически считывать. То есть, это один выбранный маршрут, стало быть — дорога. Чтобы эта дорога не оказалась однажды разъезженной и на ней не появились бы опасные колеи, она должна иметь твердое покрытие.
Итак, лунная база должна начинаться со взлетно-посадочной площадки (которой также потребуется твердое покрытие, чтобы модули своими двигателями не превратили ее в нечто вроде кратера), а второй пункт обустройства лунной базы, бесспорно, состоит в лунно-дорожном строительстве.
Минимальный комплект дорожной сети базы состоит в следующем: посадочная площадка с подходящими к ней дорожками для обслуживающей техники (погрузочно-выгрузочные машины; тягачи — если требуется освободить площадку от севшего на нее модуля; заправочные машины). От посадочной площадки должна быть дорога до топливного склада, до склада грузов (к примеру, ангар — надо помнить, что на Луне жесткое облучение и поток микрометеоритов, так что грузы, даже в контейнерах, должны храниться в защищенном месте), до площадки или ангара для колесной техники, дороги до реголитного карьера и установки по переработки реголита. Также потребуется дорога до жилого модуля, ну и до всех остальных объектов, которые могут появиться в составе конкретной лунной базы. Главное, что нужно соорудить в первую очередь — это сеть дорог вокруг посадочной площадки. Они будут использоваться наиболее интенсивно и возможности объезда будут тут крайне ограничены.
Строительство лунных дорог, насколько можно судить, сейчас, будет в основном похоже на строительство земных дорог. Сначала строительство дорожного основания, устройство насыпей, выемок, выравнивание профиля дороги и так далее, а затем укладка дорожного полотна.
Особенности и нюансы лунно-дорожной техники — это тема особого разговора, весьма интересного и требующего учета множества деталей. Думается, что основные типы такой техники будут выработаны на основе типов земной дорожно-строительной техники, с известными поправками на лунные условия. Более важный вопрос в другом: что положить на дорогу, как создать ее твердое покрытие?
Это непростой вопрос, поскольку нельзя рассчитывать на доставку с Земли стройматериалов. Материал должен быть местным, то есть все тот же реголит. Хотя, впоследствии, когда дело дойдет до горных пород, их дробления и добычи, вполне можно будет использовать щебень для укрепления дорожного основания. Также можно собирать отдельные камни и укладывать их в основание дороги — это будет определяться возможностями наличной техники.
Можно предложить два основных способа создания твердого покрытия лунных дорог, отчасти между собой родственных. Дело в том, что реголит пористый (52% объема — поры) и довольно слабый на сжатие (предел прочности 35 кПа или 0,3 атмосферы). Его можно довольно легко спрессовать, получив гораздо более плотный и прочный материал, по сравнению с исходным. По имеющимся данным на глубине 2 метров, прочность реголита составляет уже 3000 кПа или 29,6 атмосфер.
Прессовать его можно двумя способами. Первый способ состоит в утрамбовке насыпи из реголита. Оснащенная электрической виброплитой лунно-дорожная машина уплотняет дорогу, делая ее поверхность достаточно ровной и плотной, чтобы она выдерживала движение луноходов. Трамбовать можно самими виброплитами, или же оснащать из виброрейками; преимущества выявятся на практике.
Второй способ состоит в том, чтобы рыхлый реголит спрессовать в плиту, которой можно выложить дорогу по уже подготовленному основанию. Плитка может дополнять утрамбованную дорогу, а что касается посадочной площадки и дорог вокруг нее, то тут без такой плитки не обойтись. Плитку различных размеров не так трудно сделать с помощью виброштампования.
Реголит должен неплохо поддаваться сухой виброштамповке, поскольку частицы луного реголита отличаются от земного песка тем, что не имеют окатанности (острые сколы и края лучше сцепляются при прессовании, чем окатанные гладкие поверхности), а также защитной оксидной пленки. Потому прессование с хорошим давлением уже может сделать из лунного реголита весьма прочную и твердую плитку.
Есть еще один момент. В лунном реголите содержатся все компоненты цемента: оксид кремния, оксид алюминия и оксид железа, а также негашеная известь или оксид кальция. Помимо этого в реголите есть и вода в виде мельчайших кристаллов льда. На Луне искали большие запасы воды и целые ледники, которые и в самом деле были обнаружены в полярных районах, а вообще же лед есть в реголите почти везде. Уже на глубине 15 см в реголите есть до 5,6% льда. Стало быть, если такой реголит, взятый из карьера, с содержанием льда (реголитная пыль на поверхности совершенно сухая), сжать в прессе и прогреть, то может получиться бетонная штамповка. В вакууме вода существует или в виде льда или, при нагреве, возгоняется до пара. В прессе пару уходить будет некуда, в сильно сжавшихся порах возникнет давление и вода перейдет в жидкое состояние. Затем последуют те же самые реакции, что и при твердении бетона: оксид кальция перейдет в гидроксид кальция, который свяжет частицы реголита во вполне себе бетонный монолит.
Весь вопрос только в количестве воды. По имеющимся данным, реголит все же суховат для получения полноценной бетонной отливки. Однако, сочетание прессования и затворения может дать очень хорошую, прочную и стойкую к механическим нагрузкам дорожную плитку.
Дорога, одетая в покрытие из подобных плиток, это уже полноценная дорога, которая выдержит и движение машин, и абразивное воздействие излучения и потока микрометеоритов. Если есть дороги, то можно приступать уже к большому промышленному освоению несметных лунных богатств.

Материал недели
Главные темы
Рейтинги
АПН в соцсетях
  • Вконтакте
  • Facebook
  • Twitter