Мир по-прежнему отмечает историческую высадку китайского космического аппарата «Чанъэ-4» на обратной стороне Луны, случившуюся 3 января. В прошлом месяце Поднебесная также объявила о своих дальнейших планах по освоению спутника Земли. В их рамках ожидается отправка трех миссий, которые должны будут заложить основу для начала строительства лунной базы. Колонизация Луны и других планет Солнечной системы всегда была темой для вдохновения. Технологические достижения и открытие значительных запасов воды ближе к лунным полюсам сделало эту идею еще более притягательной. Но насколько тот же Китай приблизился к фактической реализации этой идеи?

Если говорить только с точки зрения доступных на данный момент технологий, то Поднебесная способна начать строительство лунной базы уже сейчас, считает портал Space.com. Но, судя по всему, не все так просто.

Первая лунная база

Первая лунная база, скорее всего, будет представлять собой необитаемую станцию, вся работа на которой будет выполняться роботами. Выглядеть это будет аналогично тому, как работают складские роботы компании Amazon, которых она использует в больших количествах. Создание полностью автономной роботизированной станции позволит заложить инфраструктуру, которая будет жизненно необходима тем, кто в дальнейшем прилетит на Луну с одной целью – остаться здесь жить.

Лунная среда – это космический вакуум, экстремально низкие и высокие температуры, солнечная радиация и прочие условия, явно неподходящие для человека. Мы еще очень многого не знаем о том, какое воздействие может оказывать на человеческий организм долгое пребывание в ее среде. Тем не менее благодаря тем же активным действиям Китая, некоторые вопросы уже получают ответы.

Семена хлопка, отправленные на Луну вместе с миссией «Чанъэ-4», дали рост. Это первый случай в истории, когда на Луне смогли вырастить растение. И этот случай открывает дорогу к возможности выращивания пищи на спутнике Земли в условиях лунной базы, обеспечив продовольственные нужды колонистов.

Если отбросить вопросы среды, строительство лунной базы будет не сильно отличаться от строительства первой нефтяной вышки в океане. Следует провести разведку местности (в нашем случае собрать и провести анализ образцов грунта), провести технико-экономические исследования, а также разобраться с логистикой доставки крупногабаритных грузов. Все, можно лететь.

Китай уже сделал первый шаг в этой цепи – занялся разведкой местности. Если же говорить о том, где именно будет строиться база, то на данный момент наиболее перспективным вариантом является строительство жилища именно под лунной поверхностью. Все очень просто: строительство подземного жилища и инфраструктуры позволит защитить их от суровых поверхностных условий окружающей лунной среды.

Без 3D-печати никуда

Среди всех доступных на сегодняшний момент технологий для строительства лунной базы наиболее эффективным и перспективным вариантом является технология 3D-печати. На Земле 3D-печать уже доказала свою пользу, успешно закрепившись в строительной, автомобильной, аэрокосмической, медицинской и военной отраслях, позволив сократить как стоимость производства, так и объемы отходов.

Технология с каждым годом становиться все совершеннее, разрабатываются новые методы 3D-печати. Все это ясно показывает, что 3D-печать станет революционным методом в решении самых сложных инженерных задач.

Аддитивное производство будет очень активно использоваться при создании внеземных колоний. В этом можно не сомневаться. Например, Китай планирует использовать технологии 3D-печати не только внутри лунной станции, но и за ее пределами. 3D-печать позволит создавать не только предметы обихода и первой необходимости (кружки, ложки, вилки, тарелки, мебель и так далее), но и детали, необходимые для ремонта станции.

3D-печать в условиях космоса – задача не из простых. Она потребует разработки новых технологий, которые позволят ей работать в условиях пониженной гравитации Луны. Необходима разработка 3D-принтеров, способных печатать предметы и объекты в космическом вакууме.

Потребуются новые материалы

Эксперименты на борту Международной космической станции доказали, что некоторые земные материалы могут изменять свои свойства в космосе. Речь идет, например, об оптоволокне. Другими словами, материалы, которые могут быть эффективны или, наоборот, неэффективны на Земле, могут стать неэффективными или очень эффективными на Луне.

Какой бы в конечном итоге материал для 3D-печати не выбрали инженеры для использования в условиях лунной гравитации, он должен быть устойчивым к той среде, в которой его будут использовать. Разработка таких материалов представляет собой критически важный аспект. Понимая это, ученые шаг за шагом пытаются решить этот вопрос. Например, исследователи из Германии работают над тем, как сделать возможной 3D-печать в условиях космоса с помощью металлических частиц. Аэрокосмическое агентство NASA также продемонстрировало свои возможности 3D-печати в космосе. К слову, Россия в этом деле тоже не отстает. Еще в 2017 компания ТЭТА представила прототип электронно-лучевого 3D-принтера по металлу, который, по словам его разработчиков можно будет использовать в том числе и на Луне.

Мы уже видели, как 3D-принтеры способны печатать целые дома на Земле. Если говорить в целом, то аналогичный подход, в сочетании и использованием уже готовых частей, скорее всего, будет применяться и для создания лунной базы. Примеры того, как могут выглядеть такие базы, мы видели уже множество раз. Например, то же агентство NASA многие годы проводит конкурсы на тему технологий 3D-печати жилищ на других планетах.

Жизнь на Луне

Мы затронули лишь технические вопросы, связанные с созданием лунной базы. Немаловажным является решение вопросов, связанных с жизнью человека на Луне. Необходимо точно узнать, сможет ли человек долго находиться в космической среде и как это скажется человеческой физиологии вплоть до клеточного уровня. К сожалению, нашего запаса знаний в этих вопросах пока недостаточно. Необходимо проведение множество дополнительных экспериментов и исследований.

Мы уже выяснили что органы человека, ткани и клетки очень чувствительны к гравитации, но как функционируют эти клетки и как они восстанавливаются в космосе – пока загадка. Что будет с человеком, если он заболеет? Будет ли в этом случае эффективна земная медицина? Если люди хотят начать жить на Луне, то на все эти фундаментальные вопросы нужно найти ответ.

Если говорить о более поздних перспективах, то важнейшую роль в поддержке долговременных лунных миссий и колонизации сыграют технологии трехмерной биопечати, а также роботизированной хирургии. Движение в этих направления уже ведется. Например, недавно российская компания 3D Bioprinting Solutions провела успешные испытания первого в мире 3D-биопринтера для работы в условиях микрогравитации.