Колонізація Місяця

Колонізація Місяця — один з етапів космічної експансії людства, що включає будівництво різних комплексів та споруд на Місяці та його заселення людьми. Місяць — єдине небесне тіло, на якому побувала людина, і перше небесне тіло, зразки якого були доставлені на Землю. На Місяці можуть випробовуватися технології для колонізації інших небесних тіл.

Телевізійна станція НАСА однієї з місячних баз. Концепт НАСА.

Історія ідеї

Місячна база з надувним модулем. Ескіз НАСА.

Ідея колонізація Місяця і плани щодо створення населеної бази на ньому виникли ще задовго до космічної ери. У 1638 році єпископ Джон Вілкінс написав «Дискурс про новий світ та інші планети», у якому передбачив можливість людської колонії на Місяці, описуючи величезних птахів, які доставляють людей на Місяць. Вілкінс один із перших описав поверхню Місяця твердою^[1].

У 1954 році Артур Кларк, письменник-фантаст США, запропонував проєкт місячної бази — спеціальні надувні модулі, вкриті місячним пилом і ґрунтом як ізоляцією. Космічний корабель, зібраний на низькій навколоземній орбіті, доставить астронавтів на Місяць, де вони перебуватимуть у створених іглу-подібних модулях з усім необхідним технологічним обладнанням. Наступними будуть такі кроки: створення великих і постійних куполів; очищувач повітря на основі водоростей; ядерний реактор для забезпечення потужності та електромагнітної гармати для запуску вантажів і палива для міжпланетних суден^[1].

ВПС США у 1950-х роках також досліджували можливості проживання на Місяці в рамках проєкту Lunex, який вивчав, як побудувати підземну місячну базу та проживати на ній. Проєкт передбачав розгортання бази у 1967 році, що складалася б із 21 особи, а оціночні витрати сягали 7,5 млрд доларів^[1].

У 1959 році велися дослідження над проєктом «Горизонт», що стосувався плану армії США зі створення форту на Місяці поблизу кратера Ератосфен до 1967 року з населенням у 12 осіб^[1].

У відповідь на політ радянського космонавта Юрія Гагаріна в 1961 році, президент США Джон Кеннеді зобов'язався висадити людину на Місяць до кінця десятиліття. Програма «Аполлон» значно посилила інтерес до дослідження Місяця. Великий внесок у з'ясування природних умов на Місяці зробили автоматичні апарати: радянські серії «Луна» та американські серії «Рейнджер». Виявилося зокрема, що поверхня являє собою кам'янисту поверхню, вкриту пилом; достатньо міцну, щоб витримати вагу космічного корабля. Місії апаратів «Сервейор» зібрали фізичні дані про властивості місячного ґрунту, включаючи його хімічний склад^[2].

Висадці людини на Місяць передували обльоти навколо супутника Землі пілотованих кораблів «Аполлон-8» (1968) та «Аполлон-10» (1969). Учасники місії «Аполлона-11», Ніл Армстронг та Базз Олдрін, висадилися в Морі Спокою 20 липня 1969 року. Подальші місії «Аполлонів» відпрацьовували технології посадки, розміщували на Місяці наукове обладнання та доставляли на Землю зразки місячних гірських порід (за винятком «Аполлона-13», що повернувся на Землю внаслідок аварії, бе висадки на Місяць). У липні 1971 року, з місією «Аполлон-15», NASA розпочала першу з трьох місій, які отримали кодову назву «J» — тривале (декілька днів) перебування на Місяці з подорожами на місячному автомобілі. Остання місія на Місяць з екіпажем, «Аполлон-17», була відправлена ​​до краю Моря Спокою і висадилася там у грудні 1972 року^[2]. Всього на Місяці побували 12 людей^[3].

У 1994 році спільна місія NASA та Стратегічної оборонної ініціативи «Клементина» виявила на північному полюсі Місяця сліди води. Невдовзі після «Клементини», космічний апарат Lunar Prospector склав карту поверхні Місяця з орбіти під час своєї місії в 1998 та 1999 роках. Ці дані, у поєднанні з даними з «Клементини», дали вченим глобальні карти складу, що показують складну кору Місяця^[2].

У 2007 році Джим Берк (Міжнародний космічний університет Франції) зауважив, що люди повинні бути орієнтовані на збереження культури людства в разі зникнення цивілізації через зіткнення астероїда із Землею. Був запропонований місячний ковчег. Подальше планування може бути прийняте до розгляду Робочою групою міжнародного освоєння Місяця (ILEWG)^[4].

У наступні десятиліття інтерес до вивчення Місяця майже зник, і лише кілька ентузіастів підтримували повернення програми щодо вивчення супутника. Однак докази місячної криги на полюсах, зібрані апаратами НАСА «Клементина» (1994) і Lunar Prospector (1998), відродили деяку дискусію, так само як і потенціал зростання китайської космічної програми, що передбачає власну місію на Місяць. Подальші дослідження відзначили, що там може існувати набагато менше льоду, ніж спочатку вважалося, однак у вересні 2009 року зонд «Чандраян-1» виявив, що місячний реголіт містить 0,1 % води за вагою, — це справжня революція у теоріях 40-річної давнини.

Засновник Amazon Джефф Безос представив своє бачення колонізації Місяця у 2018 році, детально описавши плани, організовані його космічною компанією Blue Origin. На 2020-2030-і декілька країн планували створити місячні бази. Росія планувала створити постійну базу на Місяці у 2025 році, США сподівалися побудувати її між 2024 і 2028 роками, а Японія оголосила про плани побудувати базу на Місяці до 2030 року. Однак кожна країна зіткнулася з низкою перешкод у досягненні своїх цілей^[1].

Наразі міжнародна програма Artemis, очолювана США, має на меті створити державну орбітальну місячну станцію наприкінці 2020-х років, а Китай разом із Росією запропонував створити так звану Міжнародну місячну дослідницьку станцію у 2030-х роках та економічну зону Земля-Місяць до 2050 року^[5].

Підстави колонізації

Головна практична користь від колонізації Місяця полягає в отриманні там наукових даних. Відсутність атмосфери робить Місяць хорошим місцем для розміщення телескопів^[3].

Місяць може стати випробувальним майданчиком для нових технологій, а також точкою запуску космічних місій. Слабка гравітація на Місяці дозволяє апаратам стартувати з нього, використовуючи менше енергії^[6]. Низька гравітація сприятиме створенню на Місяці новітніх матеріалів, як-от пористих спінених металів^[7].

Місяць багатий на корисні ресурси, включаючи кремній, титан, алюміній та залізо. Місячна економіка використовуватиме ці ресурси для поповнення запасів, ремонту та заправки космічних апаратів на місячній орбіті за меншими витратами, ніж доставка з Землі^[8]. У майбутньому гелій-3, зібраний на Місяці, може слугувати паливом в термоядерних реакторів на Землі^[9].

На Місяці можна облаштувати сховище зразків земного життя, чому сприяє постійна низька температура в тіні. Таке сховище збереже зникаючі види істот від природних катастроф і геополітичних конфліктів^[10]. Воно могло б містити і надбання цивілізації на випадок глобальної катастрофи^[4].

Можливості та проблеми

Місячна база з електромагнітною катапультою (довга будова, що тягнеться за горизонт). Ескіз.

Сполучення з Землею

Місії на Місяць досі реалізували лише тимчасові одномісні бази (база Спокою перша), а також деякі невеликі постійні установки, що діють без участі людини. Плани створення об'єктів на Місяці, які могли б забезпечити постійну діяльність людини та навіть довгострокове проживання на Місяці, були запропоновані та активно реалізуються космічними агентствами на національному та дедалі більшому міжнародному рівні. Проте пряма колонізація Місяця як створення територіальних ексклавів заборонена міжнародним космічним правом^[11].

Найскладнішою частиною створення місячної колонії буде фактична подорож на Місяць. Для цього знадобляться ракети великої вантажопідйомності, та їхні регулярні запуски. Створення колонії на Місяці потребує проходження різних стадій розвитку, перш ніж можна вона стане постійним поселенням. Перші астронавти, які побували на Місяці з часів місій «Аполлонів» у 1960-х і 1970-х роках, жили б і працювали в місячному посадковому модулі, та залежали від запасів, узятих з Землі. Але зрештою, щоб місячне поселення було життєздатним, ресурси доведеться збирати або генерувати на Місяці^[6].

Особливо важливим аспектом розвитку місячної економіки є надійне, доступне та безпечне переміщення вантажів з поверхні Місяця. Запуски за допомогою електромагнітних катапульт можуть бути значно ефективнішими, ніж звичайні запуски ракет на хімічному паливі^[6].

Розташування колоній

Місячний всюдихід, вивантажуваний із корабля. Ескіз.

1986 р. Колонізація Місяця. Уявлення художника-фантаста.

Місячний день триває близько 29 земних днів, що означає два тижні денного світла, за якими йдуть два тижні темряви. Це є суттєвим викликом для сонячної енергетики на базі. Температура впродовж місячної доби коливається від 127 до -173°C^[12].

Воду та кисень можна отримувати практично повсюдно з місячного ґрунту. Індійський апарат «Чандраян-1» у 2009 до того ж виявив водяний лід на Місяці. Того ж року місія LCROSS теж виявила велику кількість льоду. Передбачається, що є принаймні 600 млн тонн льоду на північному полюсі в пластах завтовшки декілька метрів. Місяць отримує майже постійний потік сонячного світла на своїх північному та південному полюсах, а це означає, що місячна колонія там могла б майже повністю покладатися на сонячну енергію. Можна було б навіть виробити достатньо енергії, щоб надлишок перетворити на мікрохвилі та відправити на Землю. Місячний ґрунт містить відносно високий рівень гелію-3, який використовується в термоядерному синтезі^[6]. Існує також потенціал для накопичення теплової енергії в реголіті^[12].

Зважаючи на ці фактори, оптимальним місцем для бази є південний полюс, де крім постійного освітлення є поклади водяного льоду^[3]. Існує потенціал для використання лавових тунелів, що утворилися під час вулканічного минулого Місяця, як укриттів з доступом до замерзлого водяного льоду під поверхнею^[12].

Інфраструктура

Будівництво бази можна проводити з місцевого реголіту за технологією тривимірного друку^[3] чи сплавляючи реголіт у цеглини^[13]. Альтернативою є використання надуваних споруд, які буде простіше доставити в компактному стані на потрібне місце^[3]. Початкові етапи будівництва раціонально доручити роботам^[13]. Експеримент Технічного університету Клаусталя 2023 року довів, що місячний ґрунт можна переробляти в скляні плитки за допомогою 12-кіловатного вуглекислого лазера^[14]. Їжа, ймовірно, надходитиме з критих теплиць, де вирощують свіжі фрукти та овочі^[3].

З розширенням місячних колоній може виникнути потреба долати великі відстані для гірничодобувних або розвідувальних місій. Місячний ґрунт та знижена гравітація на Місяці зменшують зчеплення між колісним транспортним засобом та ґрунтом. Вирішення цієї проблеми включають будівництво місячних доріг, будівництво апаратів вертикального зльоту та посадки або будівництво системи місячних канатних доріг. Будівництво доріг передбачатиме ущільнення або плавлення місячного ґрунту для створення бетону. Будівництво системи місячних канатних доріг, ймовірно, буде найефективнішим і потребуватиме невеликої інфраструктури для будівництва^[6].

Окрему проблему представляє місячний пил. Він складається з гострих частинок (оскільки немає згладжуючого впливу ерозії), а також має електростатичний заряд. Унаслідок цього місячний пил проникає скрізь і абразивним зношуванням зменшує термін роботи механізмів. Потрапляючи в легені, він стає загрозою для здоров'я людини. Зокрема, у ньому містяться мінерали, які вкрай токсичні та можуть спровокувати у людини ракові захворювання^[15].

Довготривала підтримка

Проєкт колонізації Місяця 2005 року.

Тривала присутність людини на Місяці вимагатиме вирішення низки проблем. Вплив місячної гравітації на людський організм мало досліджений. Вона складає ⅙ від земної і очікувано призводитиме, як і невагомість, до атрофії м'язів та демінералізації кісток. Вирішенням цієї проблеми можуть бути фізичні тренування або ж терапевтична електростимуляція м’язів. Також розробляються речовини-стимулятори опорно-рухового апарату, як резвератрол^[16].

Атмосфера і магнітне поле Землі затримують велику частину сонячної радіації. В атмосфері також згорає безліч мікрометеоритів. На Місяці без розв'язання радіаційної і метеоритної проблем неможливе створення умов для стабільної колонізації^[3][13]. Житла доцільно розміщувати під поверхнею Місяця чи насипати зверху шар ґрунту^[13]. Та навіть якщо мешканці нашого супутника Місяця будуть захищені всередині будівель, їх потрібно буде виходити назовні для будівництва та ремонту. Можливо, деякі функції за межами будівель виконуватимуть роботи. Підвищена радіація ймовірно спричинить поширені депресивні розлади й порушення пам'яті^[16].

Для стабільного та тривалого функціонування колонії необхідно побудувати в ній замкнену екосистему. Її ключовою ланкою будуть зелені рослини, які продукуватимуть біомасу для харчування людей і виробництва кисню. На початкових етапах це можуть бути водорості (як хлорела чи спіруліна), проте в довготривалій перспективі колоністам знадобиться різноманітніший раціон з багатих корисними речовинами невибагливих рослин, як-от салат. Для підтримки екосистеми потрібні будуть комахи-запилювачі. Також комахи можуть вживатися в їжу^[16].

Суттєвим негативним фактором буде і життя в малих колективах в ізольованому просторі^[3]. Вирішальними будуть методики подолання конфліктів, апробовані під час довгих морських експедицій і змін на дослідницьких станціях в Антарктиді. Проте у разі довготривалої експедиції постануть питання формування подружніх пар, виховання дітей тощо. Ймовірно, стійкість суспільства колонізаторів потребуватиме розроблення нових соціальних моделей^[16].

Експериментами зі створення замкнених екосистем на Землі є Biosphere 2 (1991-1994) та MELiSSA (1989-)^[16].

У мистецтві

Енді Вейр з його книгою «Артеміда» (2017)

Тема подорожей із Землі на Місяць має довгу літературну історію, розвинувшись із соціальної сатири до однієї з провідних тем фантастики. Вона починається з «Правдивої історії» Лукіана (II ст.), а активно стала розвиватися з XVII ст. («Людина на Місяці» (1638) Френсіса Ґодвіна, перша частина «Іншого світу» (1657) Сірано де Бержерака, «Консолідатор» (1705) Даніеля Дефо та ін.). Ідея про те, що подорож на Місяць може здійснюватися спеціальним засобом, вперше виникає в книзі Джона Вілкінса «Відкриття світу на Місяці» (1638; розвинута у «Відкриття нового світу», 1640), де автор припускає, що людину може доставити на Місяць великий птах, або що літальний апарат, здатний до такої подорожі, одного дня може стати практичним. Девід Рассен, автор книги «Місячний політ» (1703) припустив, що людину можна доставити на Місяць силою гігантської пружини. Едгар Аллан По в «Дивовижній пригоді Ганса Пфааля» (1835) описав повітряну кулю, що доставляє пасажирів на Місяць. Зовні переконливішим методом була гармата, запропонована Жулем Верном у його творі «Із Землі на Місяць» (1865) для запуску в напрямку Місяця апарата з людьми^[17].

Місячна подорож залишалася постійною темою наукової фантастики 1930-х і 1940-х років. Однак, реальну можливість космічного польоту в найближчому майбутньому сприймали серйозно відносно небагато письменників. Есе Артура Кларка «Ми можемо полетіти на Місяць ракетою — зараз!» (1939) започаткувало нову еру реалізму в історіях про подорож на Місяць. Але тільки поява ближче до кінця Другої світової війни ракетної бомби V-2 переконала широкий загал, що політ на Місяць на ракеті здійсненний уже в найближчі десятиліття. Висадка людини на місяць почала сприйматися як перший і закономірний крок до колонізації. Перші твори про життя земних колоній на Місяці включають книги Джека Вільямсона та Майлза Дж. Броєра «Народження нової республіки» (1931) про боротьбу поселенців за незалежність. Джон В. Кемпбелл-молодший написав місячну робінзонаду «Місяць — це пекло» (1950). Трилери та детективи, дія яких відбувається на населеному Місяці, стали звичним явищем у 1950-х роках; прикладами є «Місто на Місяці» Мюррея Ленстера (1957), «Падіння місячного пилу» Артура Кларка (1961) та «Проблеми з Тихо» Кліффорда Сімака (1961). Роберт Гайнлайн описав народження нової республіки на Місяці в романі «Місяць — суворий господар» (1965—1966). У телесеріалі «Космос: 1999» (1975—1977) Місяць, на якому розташована велика колонія, подорожує галактикою^[17].

Наукова фантастика після 1969 року, як правило, описувала події в далекому космосі, хоча місячні колонії все ще часто зустрічалися. Попри більшу увагу наприкінці ХХ ст. до космічних орбітальних станцій, трилери та детективи про події в місячних поселеннях усе ще створюються. Яскравими прикладами є «Дівчина-клаптик» (1980) Ларрі Нівена, «Гармата на дальній стороні» (1988) Роджера Макбрайда Аллена, «Яйце Грифона» (1991) Майкла Свонвіка та «Місячна справедливість» (1991) Чарльза Л. Гарнесса. Місячні колонії іноді переживають спустошення Землі, як-от у «Коли небо палало» (1973) Бена Бови. Бова повернувся до теми Місяця у трьох томах своєї серії «Оповіді про Велику подорож»: «Ласкаво просимо на Місячну базу» (1987), «Схід Місяця» (1996) та «Місячна війна» (1997)^[17].

Серія «Леді-астронавт» (2012 і пізніше) Мері Робінетт Коваль описує альтернативну історію, де колонізація Місяця й потім Марса відбувається прискореними темпами внаслідок катастрофічного влучання метеорита в Землю^[18]. «Кенгуру теж» (2017) Куртіса Чена повертається до теми детективних розслідувань на Місяці, як і частково «Артеміда» (2017) Енді Вейра, що описує кримінальні пригоди у місячній колонії^[19].

Про події в місячних поселеннях розповідають такі твори українських фантастів, як «На Місяці як на Місяці» (1968) Володимира Владка, «Закоłот. Невимовні культи» (2023) Володимира Кузнєцова.

У місячних колоніях відбуваються епізодична дія відеоігор Duke Nukem 3D (1996), Command & Conquer: Yuri's Revenge (2001), Mass Effect (2007), Wolfenstein: The New Order (2014), Call Of Duty: Infinite Warfare (2016)^[20], Fortnite (2017)^[21].

Декілька місячних кратерів та інших об'єктів названі на честь авторів наукової фантастики, як: Сірано де Бержерак, Каміль Фламмаріон, Джордж Гамоу, Гуго Гернсбак, Дж. Б. С. Голдейн, Герман Оберт, Володимир А. Обручев, Лео Сцілард, Костянтин Ціолковський, Жюль Верн, Вернер фон Браун, Г. Г. Веллс та Норберт Вінер^[17].

Див. також

• Туризм на Місяць
• Shackleton Energy Company
• Колонізація Меркурія
• Колонізація Венери
• Колонізація Марса
• Колонізація астероїдів
• Колонізація супутників Юпітера
• Колонізація Юпітера і Сатурна
• Місячна база