Тем не менее, как показывает статья Уинго, полюса — самые поразительные особенности Луны — остаются лучшим вариантом для размещения первых обитаемых баз после Возвращения, а также, возможно, даже для первых пилотируемых высадок. Тому есть практические, ресурсные и политические причины.
Практическая причина связана со снабжением базы энергией. На Луне энергия будет солнечной или атомной, но подходящих проектов выработки атомной энергии еще не разработано. Лунные атомные реакторы должны быть очень легкими (по стандартам реакторов), потому что их необходимо будет доставлять с Земли. Они должны будут работать с минимальным использованием воды или обходиться вообще без нее (хотя большинство атомных реакторов использует довольно много воды), а также иметь очень низкие требования к техническому обслуживанию. Они также должны быть настолько безопасными, чтобы государство разрешило их отправку со своей территории.
Пока единственным вариантом остается использование солнечной энергии. Для солнечных батарей, как и для злаков, 14-дневная ночь станет проблемой. Лунному поселению на солнечной энергии потребуется достаточное количество панелей, чтобы вырабатывать в два с лишним раза больше энергии, чем поселение расходует за день, и достаточное количество аккумуляторов, чтобы сохранять неизрасходованную половину для использования ночью. Это требует огромных капитальных расходов.
Оценив стоимость солнечной энергии на Луне, инженер NASA Джефф Лэндис, который также пишет стихи и научную фантастику, решил обратиться к литературе, чтобы проанализировать необычную альтернативу аккумуляторам — мобильность. В романе «Вдогонку за Солнцем» (1992) — одном из лучших образчиков неизменного для научной фантастики сюжета об изобретательном человеке, противостоящем суровой правде космоса, — рассказывается история Триши Миллиган, которая выжила при жесткой посадке на Луну и должна продержаться на поверхности в течение месяца, пока за ней не отправят спасательную миссию. У нее есть скафандр с крупными солнечными панелями и большой запас протеиновых батончиков, но почти нет аккумуляторов. Она приходит к выводу, что ей не остается ничего, кроме как идти по Луне, не отставая от Солнца.
К несчастью, крушение ее корабля произошло в районе экватора, а это значит, что ей предстоит пройти расстояние, равное расстоянию от Нью-Йорка до Лос-Анджелеса. Чтобы обгонять границу для и ночи, ей необходимо двигаться со средней скоростью 16 километров в час, что довольно просто, когда она при одной шестой своего земного веса скачет по плоским морям, но труднее в горах и на неприветливых возвышенностях обратной стороны.
Потерпев крушение на более высокой широте, она могла бы взять более низкий темп. На 70° северной широты, где находится Море Холода, самое северное из лунных морей, получившее свое название по месту расположения, можно идти на запад со скоростью, не превышающей шести километров в час, и не отставать от Солнца. На полюсах есть места, где можно вообще почти не двигаться с места.
В связи с тем, что Луна находится в вертикальном положении относительно плоскости эклиптики, на ее полюсах Солнце постоянно висит над горизонтом. Так как его лучи падают по касательной, глубины полярных кратеров всегда остаются холодными и темными, а на полярных возвышенностях почти всегда стоит день. Идея об этих освещенных возвышенностях появилась довольно давно. В «Луне» (1837) Вильгельм Бер и Иоганн Медлер указали, что в связи с наклоном Луны на ее полюсах могут существовать места, где почти или совсем никогда не наступает ночь, а Камиль Фламмарион, развивший эту мысль несколько десятилетий спустя, назвал их «пиками вечного света». Роберт Годдард тоже писал об этой возможности, а также предполагал существование постоянно холодных точек в кратерах под пиками. Теперь детали рельефа обоих типов обнаружены и пересчитаны.
Современные карты Луны показывают, что на обоих полюсах есть возвышенности, которые освещаются Солнцем если не постоянно, то почти постоянно: валы кратеров видят Солнце более 80 % времени, а если установить солнечные панели вертикально, как паруса корабля, они смогут генерировать в три раза больше энергии, чем системы, установленные в других областях и получающие Солнце лишь в половину дней. Если вы хотите построить лунную базу, питаемую солнечной энергией, вам нужна очень серьезная причина не отправиться на полюса.
Помимо энергии, полюса дают ресурсы в форме замороженных летучих веществ. При прочих равных наличие значительных объемов воды облегчит обеспечение лунной базы и дозаправку ракет. На Луне есть и другие источники топлива — можно соединять водород, поглощенный реголитом из солнечного ветра, с кислородом, получаемым из различных минералов. Однако, хотя концентрация водорода в реголите в тысячи раз превышает концентрацию гелия-3, для получения значительных объемов вещества придется перерабатывать огромные объемы реголита. Выделение кислорода из минералов весьма энергозатратно. Хотя энергия на Луне дешевая, по крайней мере при свете дня, производственное оборудование, необходимое для ее накопления и использования, вероятно, будет довольно дорогим. Именно этим объясняется притягательность сосредоточенных на полюсах летучих веществ, которые можно высвободить, используя эквивалент обычного чайника.
Северный полюс
Южный полюс
В пользу высадки около льда выступает и тот факт, что при наличии единственной лунной базы и запасов топлива остальная Луна оказывается легкодоступной. Как отмечает Роберт Зубрин, характеристической скорости, необходимой для возвращения нового лунного модуля с Луны на низкую околоземную орбиту, также достаточно для того, чтобы лунный модуль взлетел в одной точке Луны, приземлился почти в любой другой, взлетел второй раз и вернулся в первую точку. Всю эту процедуру можно повторить для новой точки назначения, как только у вас накопится еще шесть тонн топлива.
Текущие планы NASA отличаются от этой схемы. Когда при Бараке Обаме космическое агентство разрабатывало идею захвата небольшого фрагмента астероида и изучения его в космосе — эта идея не слишком успешно презентовалась в качестве подготовки для полета на Марс и многим казалась предлогом для отказа от лунной миссии, — возле Луны предполагалось построить небольшую космическую станцию, чтобы обеспечить базу для загонщиков астероида. Когда при Трампе произошел разворот к Луне, а о затее с астероидом забыли, на смену Deep Space Gateway пришла Lunar Orbital Platform-Gateway, теперь уже для освоения Луны. Сегодня станцию называют просто Gateway, но планы по ее постройке по-прежнему разрабатываются, как и большая часть программ NASA, уже получивших финансирование. И это все еще плохая идея.
Gateway представляет собой сильно уменьшенную версию Международной космической станции, находящуюся гораздо дальше в космосе. Пока при ее строительстве предполагается задействовать тех же партнеров. Проект возглавит Америка, европейцы, канадцы и японцы предоставят некоторое оборудование, и только участие русских пока под вопросом. Силовую установку планируется приобрести в секторе производства спутников связи. Первые жилые модули теоретически предполагается запустить в середине 2020-х годов на SLS.
Таким образом, собирая космическую станцию из готовых компонентов, программа Gateway повторяет более амбициозный проект двадцатилетней давности, но в меньшем масштабе и на гораздо менее доступной орбите, чтобы оправдать использование в остальном бесполезной ракеты, которую, вероятно, не успеют построить в срок.
Подготовка спускаемых миссий на станции Gateway сопряжена с большими трудностями и не дает при этом очевидных преимуществ. Пока Gateway планировалось использовать в качестве базы для изучения астероида, лишь отдельные эксперты считали появление остановки между низкой околоземной орбитой и лунной поверхностью полезным для будущих лунных миссий. Безусловно, команда Gateway могла бы дистанционно управлять луноходами с меньшим временем задержки, чем при управлении с Земли. Однако, поворачивая джойстики, астронавты получали бы существенные дозы космического излучения, от которого их могли бы защитить реголитные стены лунной базы.
Это не значит, что в космическом будущем не возникнет нужды в орбитальной инфраструктуре. Если люди или роботы развернут более активную деятельность на околоземной орбите — станут собирать новые крупные спутники, чинить вышедшие из строя старые, производить странные материалы в условиях микрогравитации, наслаждаться медовыми месяцами с неземными видами и микрогравитационным сексом, конструировать космическое оружие для сбивания чужих спутников, разбивать малые астероиды и т. д., — хранилища топлива, где космические корабли смогут заправляться, чтобы развивать необходимую характеристическую скорость, окажутся очень кстати. При возвращении на Землю для дозаправки корабль расходует около девяти километров в секунду характеристической скорости для одного лишь подъема обратно на орбиту. Кроме того, такой корабль должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать нагрузку при вхождении в земную атмосферу и повторном запуске с поверхности Земли. Если корабль не покидает космос, его конструкция требует меньшей массы, а следовательно, меньше топлива расходуется для достижения заданной характеристической скорости. Как и лунный модуль, такие корабли могут быть очаровательно неуклюжими.
Орбитальные хранилища топлива сегодня кажутся главным экспортным рынком для компаний и энтузиастов, которые задумываются о коммерческом использовании лунных ресурсов. Причина в том, что с точки зрения характеристической скорости попасть на низкую околоземную орбиту гораздо проще с поверхности Луны, чем с поверхности Земли. По оценкам ULA, стоимость доставляемого в орбитальное хранилище топлива может достигать 3000 долларов за килограмм. Таким образом, оборот лунной базы, экспортирующей 300 тонн топлива в год, приблизится к миллиарду. Если построить дешевую лунную базу примерно за 10 миллиардов долларов, при некоторых допущениях — если скрестить пальцы и закрыть глаза на риски — в перспективе она может стать весьма прибыльным предприятием.