«Мы рождены, чтоб сказку сделать былью...» - О неминуемом освоении Ближнего Космоса
А.М. Азиев, к.т.н., доцент МГГУ
Нет предела нечаянной радости горняков-шахтостроителей. В начале 2010 года в Москве, на XXXIV Академических чтениях по космонавтике, посвященных памяти академика С.П. Королева, генеральный директор Российской космической корпорации «Энергия», академик РАН Виталий Лопота, в докладе о современном развитии российской космонавтики в цифрах и датах изложил программу создания на орбите Земли российской базы строительства межпланетных кораблей до 2025 года. А уже до 2040 года РКК «Энергия» запланировала завершение подготовки к марсианской экспедиции. Вот те раз! А какая роль отведена единственным специалистам в мире, готовым уже сегодня приступить к разработке и созданию оборудования и технологий строительства обитаемых объектов, размещённых в недрах космических тел для комфортной и относительно безопасной работы последующих научных экспедиций? Разве может состояться Программа освоения Ближнего Космоса без горняков-космодесантников?! Конечно же, нет. Но нам следует обосновать наши амбиции.
Реалии бытия
Космос – среда, во всех отношениях враждебная человеку. Отчего же туда стремится наш собрат по разуму? Главное богатство, которое может подарить Ближний Космос Земле, это апробация научных идей и развитие новых научных направлений. Есть и прямая очевидная польза освоения космических тел Солнечной системы в виде полезных ископаемых, наречённых на Земле редкоземельными. Так, например, Земляне много сил затрачивают на создание производства энергии за счёт управляемого термоядерного синтеза. Так вот, коллеги, для устойчивого управляемого синтеза подходит не дейтерий и тритий (изотопы водорода), а такое сырье, как изотоп гелия, именуемый «Гелий-3» (3He). И если на Земле этот изотоп крайне редок, то на Луне его, хоть ... Да, да! На Луне запасы «Гелий-3» настолько велики, что планета Земля может быть обеспечена энергией на тысячелетия. Что же касаемо Дальнего Космоса, то, безусловно, это работа для биороботов, андроидов или чего-то такого, что родится в недалёком будущем. Ну, посудите сами, зачем в межзвёздное путешествие отправлять биологические объекты, состоящие из желудков и органов дыхания, пожирающих громадные объемы провизии и воздуха, при этом некоторые органы вообще отвлекают от работы. Мало того, что человеческий организм не нужен в Космосе, его ещё нужно защищать от разного рода излучений, от возможных столкновений с «негабаритами», вероятность которых возрастает с величиной звездолёта? Это инженерный нонсенс! К иным Мирам будет отправлен интеллект. А уж будет он искусственным или комбинированным покажет время.
Наши рассуждения мы ограничим освоением Солнечной системы. Более того, в этом столетии земляне успеют побывать на Луне, Марсе и таких, например, спутниках Юпитера, как Калисто – скопище металлов, и Европе – самом богатом хранилище воды в Солнечной системе. В Космос человек пойдёт «шаг за шагом», так как гигантские пространства и ещё более немыслимые затраты финансов и интеллекта, просто обяжут ученых идти по пути минимизации рисков. А, следовательно, отработка всех технологий неминуемо начнётся на Луне – космическом объекте, максимально приближённом Провидением к Земле. Следовательно для работы последующих экспедиций просто необходимо строительство космической Базы длительного пользования на Луне. При этом, такие факторы, как жёсткое космическое излучение, частые «метеоритные дожди», вакуум, резкие температурные колебания, с одной стороны, и высокая стоимость во взаимосвязи со сроками доставки оборудования и расходных материалов с Земли с организацией защиты их целостности на поверхности Луны, с другой стороны, склоняют «чашу весов» в пользу организации Базы в лунном грунте.
Каков же вывод, коллеги? России просто необходимы горные инженеры-космодесантники!
К делу, джентльмены!
«Есть многое на Свете, друг Горацио, Что не доступно горным мастерам...»
Космодесантник – специалист высокой квалификации в области горного дела, высокого мужества и высокой профессиональной ответственности. Понятие «высокой» в определении деятельности космодесантника совершенно не лишнее, так как горькая правда заключается в том, что вероятность возвращения экипажа из первых длительных командировок на Луну вряд ли превысит 25%. Вторая горькая правда состоит в том, что подобное значение вероятности вернуться домой со смены у горняков-подземщиков особого удивления не вызовет. Сознавая весь риск и всю сложность ведения горных работ практически в открытом Космосе, космодесантник обязан приложить все знания и весь опыт для выполнения задания, а, если это не возможно, то для максимального продвижения горных работ насколько хватит сил. С точки зрения технологического процесса создания объекта, заглублённого в грунт, ни каких особенных вопросов у нас не вызывает. А те особенности, которые накладывает Космос, мы с Вами, сейчас обсудим. Сделаем попытку рассмотреть перечень технологических задач при освоении подлунного пространства.
Космодесантник обязан лично участвовать в создании, монтаже и полевых испытаниях каждого узла оборудования. Это не только важно с точки зрения профессиональной подготовки, но зачастую влияет на выживаемость специалиста в экстремальных условиях. Максимально важно иметь взаимозаменяемость узлов и механизмов, так как объём комплектующих крайне ограничен. Уверенность в эксплуатационной надёжности оборудования и механизмов неминуемо перейдёт в уверенность конечного выполнения задания. Полевые испытания космодесантники раз за разом будут проводить в полном облачении в космические скафандры, а при ведении горных работ в замкнутом объёме лунного грунта возникают жёсткие требования защиты целостности скафандра. Несмотря на большие достижения российских специалистов в области промышленного текстиля, создавших сверхпрочные армированные ткани, в том числе и для космического использования, отработка положений космодесантника в замкнутом объёме относительно поверхности горных выработок и используемого оборудования жизненно важна. Конечно – «тяжело в учении», но... Земные космические аппараты побывали на Луне, Марсе и Венере, однако в вопросах доставки грузов на Луну остаются белые пятна. Строительство лунной Базы потребует не тонны, а десятки тонн различных грузов, и здесь есть о чём пофантазировать. Дело в том, что вывод всех грузов с поверхности планеты на околоземную орбиту с использованием ракетных двигателей есть условие необходимое и, к сожалению, достаточное. Вероятно, в обозримом будущем альтернативы сему факту нам не сыскать. А вот, что касаемо Луны? Так ли необходима доставка на поверхность Луны грузового контейнера с использованием реактивных двигателей. Ведь итоговый объём ракетного топлива, в конечном счете, ложится на себестоимость всего Проекта!
Но раз уж мы с Вами космодесантники, то попробуем использовать практики воздушно-десантных войск. А давайтека возьмем и изобретём лунный грузовой парашют?! Слабо? Что мы имеем? Грузовой контейнер, парашют, который саморазворачивается на орбите Луны по аналогу развёртывания в Космосе солнечных батарей и «зеркал» космических радиотелескопов. Чего нам не хватает? Атмосферы!!! Всего-то навсего?
Посмотрим на рис. 1. С учётом выведения контейнера на околоземную орбиту, последний имеет конкретные ограниченные линейно-объёмные характеристики, значительно по площади сечения уступающие размерам купола парашюта. И было бы недопустимой инженерной беспечностью не использовать сей факт на практике. Итак, из контейнера последовательно выстреливаются заряды ВВ, которые при взрыве создают требуемые объёмы газа для торможения груза при подлёте к лунной поверхности.
Газ в условиях космической пустоты образует сферу разлёта, а следовательно при взаимодействии с площадью сечения формы контейнера S1 и площадью парашюта S2 оказывает тормозящий эффект с силой торможения, пропорциональной отношению этих площадей
Более того, мы практически уверены, что если объём ВВ подать к месту его детонации на легкой подложке, то возможно придать объёму образовавшегося при взрыве газа преимущественное направление в сторону парашютного «зонта». Килограмм ВВ дает примерно тысячу литров газа. Уверены, что детали доработают специалисты в области баллистики и разработчики парашютной техники. Но какие плюсы!!! Мы освобождаем контейнеры от реактивных двигателей и значительного объёма ракетного топлива. При этом грузовой космический корабль может с околоземной орбиты тащить к Луне несколько подобных автономных контейнеров с оборудованием, как буксир.
Доставка грузовых контейнеров на Луну, безусловно, проходит полностью в автоматическом режиме, при этом автоматика сообщает в Центр управления о сохранности оборудования и расходных материалов (в частности, воду целесообразно доставлять в виде льда) к месту последующего создания Базы. Доставка на Луну космодесантников состоится только после полного обеспечения их деятельности всем необходимым. Как говорят учёные-атеисты: «Господь сподобил», и вот горняки-космодесантники на поверхности Луны со всем необходимым «барахлом», которое ещё должно трансформировать в требуемый технологический процесс. Если оглядеться, то нас окружает сумасшедший космический ужас и божественная лепота! Один величественный вид планеты Земля чего стоит! А уж звёзды какие?! Таких звёзд на Земле не встретить даже ночью в жарких странах. Эта и есть первая награда космодесантника!
Мироздание немного милостиво к нам, и на освещённой поверхности Луны мы имеем два неограниченных и возобновляемых источника энергии.
Первое – это солнечное излучение, которое мы с помощью солнечных батарей легко трансформируем в электрическую энергию.
Второе – это, собственно, солнечная лучистая энергия, которую с помощью сфокусированных зеркал трансформируем в тепловую энергию в фокусе-теплогенераторе.
Развернув солнечные батареи и гелио-генератор, мы готовы к оборудованию зоны ведения горных работ. Весь порядок организации горных работ выверен и согласован на Земле, однако здесь, на поверхности Луны, нам самим придётся подредактировать логистику с учётом той специфики ситуационного плана, который нам представит та часть спутника Земли, где реально придётся строить Базу. После того, как космодесантники определили место проходки вертикального ствола и максимально приблизили к нему солнечные батареи и гелеотеплогенератор, пора переходить, собственно, к процессу строительства.
Каков выбор способов проходки вертикальных стволов даёт земная практика. В целом, этот выбор крайне ограничен. Основным, как и в старые добрые времена, является буровзрывной, в сочетании с механической уборкой продуктов разрушения. Второй, и явно экспериментальный, это проходка ствола при его огневом бурении. Представим себе такую картину, когда над местом будущего ствола устанавливаются ракетные сопла и за счёт огневого воздействия реактивных струй происходит термическое разрушение породы (подробнее об этом поговорим в разделе «Проходка восстающих выработок»), а за счёт динамического воздействия реактивной струи происходит удаление разрушенной породы. Процесс идёт без присутствия человека в забое, и всё бы хорошо, но где в Космосе нам найти железнодорожный состав с керосином?!! Итак – буровзрывной способ проходки.
Что до взрывной составляющей выбранного нами способа, то здесь вроде бы всё ясно, так как в практике работ на Земле мы имеем и прототипы и аналоги. Что же до проблемы бурения?! ... Здесь вопросов несколько больше. Давайте мысленно пройдём по особенностям бурения в лунных условиях.
Если проанализировать бурение с механическим шнековым удалением продуктов разрушения, то о надежности можно говорить при мелкошпуровой проходке, когда цикл проходки не превышает 1–1.5 м/смену и это при значительном объёме ручного труда. Кроме этого мелкошпуровая отбойка не предполагает взрыва горной массы при наличии свободного компенсационного объёма, а, следовательно, коммутация зарядов последовательная: в начале взрыв центральной части забоя (вруб) и только после этого через замедлители взрываются контурные шпуры ствола. Даже при максимальной механизации работ, человек должен участвовать в ежесменной зарядке шпуров, доуборке груди забоя перед забуриванием и т.п.
Так давайте подумаем, что можно сделать в той ситуации, которую нам предлагает лунная поверхность. Предположим, что весь комплекс сооружений будущей, но уже создаваемой нами Базы, мы вознамерились заглубить на 10 м от дневной поверхности. Величину заглубления нашей Базы в лунный грунт определяют несколько факторов. Кроме стоимости и времени её строительства, важнейшим фактором является максимально достигаемая в данных условиях защита жизни и здоровья рабочего персонала. Дело в том, что в земных условиях магнитное поле планеты и семь слоев её атмосферы (биосфера, ионосфера, магнитосфера и т.д.) защищают обитателей Земли не только от солнечной радиации, в том числе мощного ультрафиолета и от метеоритных дождей, но также и от космического излучения и, в том числе, от тяжёлых ионов. А вот космические тяжёлые ионы в условиях лунной поверхности с крайней лёгкостью прошивают как брезент туристической палатки, так и металлический толстенный корпус возможной базы-ангара, размещенной на поверхности Луны. Специалисты-радиобиологи установили, что подобная бомбардировка иономи приводит к необратимым разрушительным последствиям для организма человека. Так что в грунт и поглубже! На подобную глубину, метров так 12, с учётом перебура для размещения грузового зумпфа, в котором будет смонтирована приёмная ёмкость для породы, поступающей от горизонтальной проходки и проходки восстающих, хотелось бы забуриться скважинами большого диаметра. Подобное возможно с использованием шарошечного бурения. Однако мы знаем, что в земной практике вынос продуктов разрушения при шарошечном бурении осуществляется струёй сжатого воздуха с добавлением 10–15% (объёмных) воды для пылеподавления. Обустроить герметизацию устья скважины с вращающимся буровым ставом от сжатого воздуха в целом возможно, однако потребуется также герметизация «циклонов», где будет происходить разделение сжатого воздуха и продуктов разрушения. Эта задача в принципе решаема, но высока ли эксплуатационная надёжность удержания летучего сжатого воздуха или иного «промывочного газа»?! Даже самый маленький свищ приведёт к невозвратимой утечке воздуха в космические просторы, и бурение скважин будет приостановлено практически до следующего транспорта с Земли. Беда, да и только, с этим Космосом. Однако, чуть выше (по тексту) мы употребили термин «промывочный газ»?!! Эврика! Промывка?... Чем же будем промывать скважинный забой? Температура лунного грунта, с большой долей вероятности, скорее близка к абсолютному нулю, чем к температурам земных недр.
Но стоит нам выдвинуть идею перегретой воды или иной перегретой жидкости, как мы получим парообразование и такую же летучесть (если не выше) как и у сжатого воздуха. Если нам Луна подарила малую силу своей гравитации и огромный ресурс тепловой да ещё и даровой энергии, то нам осталось и дел то, придумать жидкость, которая при нагреве до любой требуемой температуры не «парит» и позволит нам эффективно обеспечить её циркуляцию, отделяя от себя на поверхности лунный грунт.
Наша догадка, коллеги, верна! Литий!!! Металл, который при температуре уже 180.5°C переходит в жидкое состояние, что же до его кипения, то оно начинается после 1300°C. Следовательно, у нас есть большой диапазон температур использования жидкого лития, а наш гелеонагреватель может легко эту температурную линию предоставить.
Есть одна «закавыка», так как Литий активно вступает в реакцию с водородом. Где-то мы с Вами слышали, что водород самый распространенный элемент в космическом пространстве. Однако на единицу объёма прилунного пространства, например на 1 км3, его доля так ничтожна, что даже не поддаётся практическому измерению. При этом есть возможность подыскать некоторые присадки или использовать добавки цинка, магния или алюминия, что бы снизить реакционную активность нашего избранника. Да и так ли уж много свободного водорода встретится нам в двенадцатиметровой скважине.
Чтобы нам с Вами утвердиться в правильности нашего выбора, нужно решить принципиальный вопрос отделения продуктов разрушения от жидкого лития. Здесь тоже не всё просто, но решения подобного рода есть в земной практике. Вопервых, жидкое и твёрдое мы можем разделять, используя систему сит-разделителей. С учётом того, что лунный грунт скорее состоит из полупроводников и изоляторов, а расплав лития обладает свойствами выраженного проводника, то более тонкое разделение мы можем провести в электрическом сепараторе, действующем по принципу отклонения проводника, двигающегося в магнитном поле. Более того, при ведении шарошечного бурения с подачей жидкого промывочного материала через буровой став, вряд ли требуется полное разделение лития и породы мельчайшей фракции. Да и малая сила гравитации при вымывании шлама будет нашей союзницей. Так что будем считать, что на сегодняшний день мы сумели обосновать целесообразность использования шарошечного бурения при нисходящей проходке вертикального ствола на Луне!
Что же мы имеем в плюсе? При бурении шарошечным инструментом выбранного диаметра мы сможем единовременно разместить заряды ВВ требуемой мощности по длине ствола, но самое важное, что шарошечное бурение, например бурение диаметром скважин 250–320 мм, позволяет нам получить, так называемое, «компенсационное пространство» (рис. 2), что значительно повышает эффективность дробления горной массы. Объём компенсационного пространства поддаётся точному расчёту и здесь помогут коллеги с кафедры «Взрывное дело».
Кроме того, контурное взрывание на компенсационный свободный объём позволяет максимально сохранить целостность боковой поверхности ствола. Это особенно важно, так как бетона и мощной стальной крепи для армировки ствола, скорее всего нам на Луне не раздобыть. Выемку грунта из стволового пространства возможно выполнить с использованием грейфера, установленного на многофункциональной стреле-манипуляторе, которая впоследствии будет служить подъёмником для спуска проходческого оборудования и подъёма из ствола продуктов разрушения при проходке горизонтальных и восстающих выработок.
Таким образом, с определёнными допущениями, мы можем констатировать, что ствол пройден, и мы можем приступить к монтажу проходческого оборудования, так как наитие подсказывает, что на иных планетах излишне грохотать не следует. А то ведь не успеем «Аукнуть», как может откликнуться! Так что со взрывными работами будем заканчивать.
Считаем возможным отметить, что все последующие новации в области технического развития в разных сферах человеческой деятельности вращаются не вокруг велосипеда, а вокруг самовара, паровоза, самогонного аппарата и утюга. Хотите поспорить? Давайте посмотрим:
а) Самовар – прообраз ядерного реактора, когда в центральной трубе вместо дровишек и шишек разместили урановые стержни, трансформируя энергию ядерного распада в перегретый пар.
б) Паровоз, а точнее паровая машина непрерывного типа, разработанная И.И. Ползуновым (1763 г.) и как универсальный двигатель, запатентованный Дж. Уаттом (1774–1784 гг.) прекрасный образец перевода тепловой энергии в механическую. В конструкции паровоза, приглядевшись, мы можем рассмотреть тот же самовар в горизонтальном положении.
в) Самогонный аппарат – прекрасный теплообменник, который по сей день совершенствуется как в производстве, так и в быту.
г) Утюг, будь он на углях или электрический, олицетворяет собой первый инфракрасный генератор, по-хозяйски сделанный человеком.
Что же мешает нам, господа, воспользоваться многолетним техническим опытом землян? Попробуем немного поразмыслить. Проходку горизонтальных выработок мы, коллеги, предлагаем вести механическим способом с использованием фронтального комбайна. Энергопотребление такого агрегата весьма велико, так что энергетики солнечных электробатарей скорее всего нам не хватит. Остается паровоз! Представьте себе, что мы опускаем в пройденный ствол паровоз, навешиваем фронтальный проходческий рабочий орган, даем гудок в космические просторы и поехали!... Солидно? Может быть и спорно, что касаемо гудка в вакууме, но технически верно.
Блок-схема нашего проходческого комбайна выглядит примерно так: тепловой двигатель Дж. Уатта (модернизированный одним из праправнуков И. Ползунова и успешно закончившего впоследствии Московский горный) соединен с проходческим рабочим органом механического разрушения и системой подачи его на забой. Гелеоцентирческий теплогенератор разогревает литиевый теплоноситель до требуемой температуры (допустим до 700°C) и по трубопроводу этот первичный циркулирующий теплоноситель доходит до теплового двигателя, где, используя систему теплообменников (вспомним самогонный аппарат), осуществляет возгонку воды до перегретого пара, который и приводит в работу наш рабочий орган. Продукты разрушения собираются на конвейер и доставляются на приёмный стол грузового зумпфа, где собираются в ёмкость, которая по мере наполнения стрелой-манипулятором выносится на дневную поверхность. Эта однородная масса нам ещё пригодится, так что складируем её отдельно от породы, полученной при проходке ствола. Конвейер, с учётом малой гравитации, целесообразно использовать вибрационный. Он не содержит вращающихся элементов и по мере продвижения забоя нужно только добавить ещё одни рештаг-лоток. От центрального ствола нам потребуется пройти несколько радиальных горизонтальных выработок, в которых впоследствии будут оборудованы жилые отсеки, лаборатории, оранжереи, склады расходных материалов и т. п. Подобная организация жизненного и рабочего пространства удобна взаимной доступностью через один общий «холл», оборудованный в нижний части центрального ствола. Получилось как в престижном английском клубе, джентльмены! Однако для полного оборудования Базы необходимо ещё коечто выполнить.
Нам необходимо, господа-космодесантники, пройти несколько восстающих выработок, которые будут служить запасными выходами, пространством для утилизации отходов жизнедеятельности персонала и складирования отработанной инженерии. Ну, посудите сами, коллеги, нельзя же допустить, чтобы вокруг космической базы было набросано мусора, как вокруг дачных участков в Подмосковье. Кроме того, в восстающих, целесообразно разместить радиотелескопы для изучения дальнего Космоса, оборудование для стационарного мониторинга земной поверхности, кое-что заберут ребята из военных ведомств, а уже лет так через пять-десять нас, вернее космодесантников, будут костерить на чём свет стоит за то, что они оборудовали слишком мало восстающих.
Проходку восстающих выработок целесообразно и продуктивно вести снизу вверх, используя преимущество гравитационного удаления продуктов разрушения с одновременным их сбором на виброконвейер. Технология проходки выглядит следующим образом (рис. 3): из подсечной выработки станком типа НКР-100 проходим опережающую скважину, в которую с дневной поверхности опускаем подъёмно-вращающийся став. К ставу крепим проходческий орган, разрушающий породу по мере его подъёма полностью в автоматическом режиме.
Может выпасть такая удача, что лунная порода в месте проходки термически разрушаема. Тогда мы предлагаем электротермический способ проходки восстающих. Звучит название способа поэтично, посмотрим, как это выглядит в прозе его реализации.
Что собою представляет генератор инфракрасного излучения? В душевной простоте это утюг, поверхность которого нагрета до температуры 850°C и выше. Конечно, в теории утюг излучает энергию в инфракрасном диапазоне и при комнатной температуре, но для технологической задачи воздействия на разрушаемый забой этого будет крайне недостаточно. Физика процесса разрушения лунной породы (как, не дай Бог, и земной) заключается в том, что под воздействием лучистой энергии на забой, плотностью инфракрасного потока g = 7.5–9.0 Вт/см2, в поверхностном слое породы возникают термические напряжения, приводящие к так называемому шелушению, то есть разрушению пластинками размером 1–5 мм и обобщённым диаметром 20–80 мм. Несмотря на относительно невысокую плотность энергии инфракрасного излучения на единицу площади забоя, проходка выработки идёт достаточно «весело» и в среднем составляет Vпрох = 10–14 см/час. В условиях вакуума нет запыления призабойной зоны, вызванного в земных условиях восходящими тепловыми завихрениями воздуха и псевдовитанием пыли. Следовательно, эффективность разрушения возрастает. Практика ведения проходки восстающих на Кировском руднике ОАО «Апатит», Лавозерском ГОКе (Мурманской обл.) и ряда других объектов, свидетельствует о том, что неоднородность забоя по текстуре и структуре приводит к неоднородности скорости разрушения или частичному зависанию шелушки на поверхности забоя.
Вот почему эффективность проходки возрастает при комбинированном термомеханическом разрушении забоя. Схематично рабочий проходческий орган выглядит следующим образом (рис. 4).
На обечайке симметрично размещаются цилиндрические шарошки, которые при вращательно-поступательном движении рабочего органа на забой обегают всю его поверхность, очищая его от зависания шелушки и разрушая возможные пропластки и включения. В плоскости рабочей поверхности между шарошками (механическим инструментом) устанавливаются генераторы инфракрасного излучения (ГИКИ), осуществляющие собственно термическое разрушение или термическое ослабление прочностных свойств лунной породы.
Использование комбинированного термомеханического рабочего органа для проходки восстающих имеет ещё одно неоспоримое преимущество. Дело в том, что непосредственный контакт шарошек с грудью забоя позволяет разместить ГИКИ на постоянном оптимальном расстоянии от облучаемой породы (L 80 мм) и, следовательно, процесс переводится в режим автоматической проходки. ГИКИ в условиях земных рудников мы создавали из нихрома, собирая их в цепь переменного тока. В условиях Луны мы можем выполнить ГИКИ на постоянном токе от солнечных батарей, но, если мы уже апробировали использование жидкого лития, то собрать ГИКИ в виде горизонтального «змеевика» из стальных трубок, по которым циркулирует литий при температуре Tик - 900°C будет весьма разумно. При указанной температуре носителя плотность излучения на единицу площади скорее всего превысит g 12 Вт/см2, но так как энергетика у нас на Луне полностью даровая, то и стоимость разрушения кубометра горной массы нас не будет беспокоить. Зато шелушка качественно мельче и созерцать её на виброконвейере, двигающейся ровной массой – чистое горняцкое удовольствие!
Однако предаваться созерцанию нам особенно некогда, так как дел ещё много. Жёсткое космическое излучение продолжает ежесекундно разрушать Ваш организм, особенно сетчатку глаз и клетки мозга. Можно махнуть рукой на те мутации, которые неминуемо вызовет этот полёт, но атака на Вашу центральную нервную систему, мозг и глаза может поставить крест на выполнении задачи, да и на самой жизни. Это Космос! Пространство и Время – зона для настоящей мужской работы.
Так что нужно торопиться обустроить наше новое жизненное пространство.
Чем мы сейчас и займёмся.
Россия занимает прочные передовые позиции в Мире в области промышленного текстиля. Российские технологии готовы произвести ткани практически любых физико-химических характеристик. Ну, представьте, господа, если из промышленного текстиля они изготовляют радиотелескопические антенны длительного пользования с коэффициентом радиоотражения около 99%, которые развернуты в Космосе. Впечатляет?!
А если в России всё так здорово с технологами-текстильщиками, нам остается и дел-то – снять выкройки с горных выработок, чтобы посредствам многостенных надувных оболочек трансформировать эти выработки в уютные, тёплые, светлые и комфортабельные отсеки. Думается, что установка облегчённой поддерживающей металлической крепи будет не лишней, однако надувные своды с давлением газа около трех атмосфер, также имеют хорошую несущую способность по всей площади поверхности горных выработок. Учитывая то обстоятельство, что текстура лунного грунта в приповерхностном слое (глубина заложения Базы не превышает 10 м) на момент строительства не совсем исследована, то не лишним будет покрытие стенок выработок (как горизонтальных, так и вертикальных) каким-либо герметиком, который закроет возможные поры и трещины в выработках. А обустройство текстильных оболочек-изоляторов будет произведена уже позже. Что же до несущей способности текстильной оболочки, то считаем целесообразным напомнить, что несущие покрышки автомобиля накачены до 2.0–2.2 атм. Потыкав ботинком в покрышку, убедимся, что покрышечка «несёт» и «несёт» весьма прилично!
Переходные компрессионные люки также выполняются по оговоренной технологии. В сечение центрального ствола компрессионные ворота мы обустроим в нижней части сопряжения, дабы центральный «холл» нёс функцию узла сопряжения в жизнеобеспечении всего жилого комплекса и не «потреблял» много воздуха.
Подытоживая изложенное, можно сделать образное обобщение, что в итоге, мы имеем радиальную систему жилых и инженерных отсеков, центральный грузовой ствол, над которым установлена стрела-манипулятор для грузовых операций и система запасных выходов – восстающих, один – два из которых Вы оборудуете лифтовым подъёмником. Научное оборудование, стационарные радиоантенны и прочее оснащение Базы привезут следующие экспедиции. Но как только будет готова первая горизонтальная выработка-отсек, целесообразно перебазироваться в эти чертоги. Космодесантники нужны Родине живыми и здоровыми, хотя бы до завершения поставленной задачи. А следовательно – в глубину лунного грунта и поглубже. А уж как только оборудуете временное холостяцкое жилище, снимите скафандры и примите в качестве награды за труды праведные «душ», пусть даже в виде влажного полотенца. После этого побалуйте себя рюмкой контрабандной водки и по-мужски ложитесь спать, отключив всякую возможную связь с Землёй. Нарушать – так уж по-взрослому, Господа!
Итак, мы имеем обширную сеть радиальных выработокотсеков, которые необходимо трансформировать в пространство, пригодное для длительного пребывания человека. Первое о чём мы должны позаботиться, это непосредственные места соприкосновения нашей Базы с открытым Космосом. Это воротники восстающих выработок и воротник центрального ствола.
Что касаемо установки шлюзовых люков в аккуратно пройденных восстающих выработках, то здесь относительно всё просто, так как термомеханический рабочий орган оставил достаточно ровные края самих восстающих и в месте их сопряжения с дневной поверхностью (рис. 5).
Погружной стакан (рис. 5) размещается в восстающей выработке, оборудованной при необходимости лифтовым подъёмом и выходной шлюзовой дверью. Уплотнительные элементы, по всей видимости, будут носить вспомогательный характер, так как поддерживать атмосферное давление воздуха во вспомогательных выработках не совсем рационально. Другое дело центральный ствол, пройденный буровзрывным способом! Здесь есть над чем поразмыслить. Устье ствола будет неминуемо иметь воронку вывала от взрыва, да ещё с явно выраженными краевыми неровностями.
Во всех прочих ситуациях оборудование ствола не вызывает озабоченности, кроме оборудования зоны сопряжения. В условиях космического вакуума и сумасшедшего удаления от Земли, провести несколько замесов бетона весьма проблематично. Что будем делать, товарищи горняки? Ведь надежный воротник в зоне сопряжения кроме частичной герметизации несёт функцию жёсткости крепления ответственного узла.
Здесь нам пригодится сыпучая горная масса, которую мы получили от проходки горизонтальных и восстающих выработок и тот самый литий, который мы использовали при шарошечном бурении скважин. Так называемый «псевдобетон» мы получим за счёт смешивания измельченного лунного грунта и расплава лития, с учётом коэффициента его теплового расширения.
Внимание! Коллеги, мы должны помнить о парадоксе традиционности мышления! Дело в том, что земной опыт организации любых шлюзовых переходов свидетельствует о том, что беда нам может грозить извне. В условиях Луны, или сильно разряженной атмосферы Марса, крепление шлюзовых переходов и герметизация выходных люков и грузового люка должны быть ориентированы на прорыв давления изнутри, так как избыточное атмосферное давление именно там. Хотя абсолютные значения этого давления в обиходе лунной жизни невелико, но в случае аварийной чрезвычайной ситуации этот факт нужно помнить!
Заполнив воротник центрального ствола смесью штыба лунного грунта и жидкого лития, мы получим герметичную пробку-воротник с хорошими прочностными характеристиками. Нам осталось только присыпать созданный воротник примерно метровым слоем штыба, чтобы солнце не внесло свою отрицательную лепту в физико-механические характеристики нашего «воротника».
Мы, сегодня ещё только гости на Луне, должны проявить такт и аккуратность, для того, чтобы после нас на поверхности вечного спутника Земли, был образцовый порядок. Определив восстающий, ближайший к стреле-манипулятору, и являющийся, по сути, складом для использованного оборудования, мы в него складируем транспортный луноход, на котором мы доставляли к зоне работ грузовые контейнеры. Так как срок следующей экспедиции может быть немалый, мы демонтируем гелеоцентрический теплогенератор, солнечные зеркала (которые выполнены, например, из титана, покрытого напылённым золотом) и часть солнечных электробатарей. Нужно не забывать, что метеоритные дожди – вещь достаточно постоянная и малоприятная. Нам необходимо оставить только ту часть солнечных электробатарей, которые будут обеспечивать работу автоматики , радиотелеметрии и отопления в отсеках. Освещение нашего полезного пространства мы организуем за счёт световолоконных технологий, не требующих дополнительных затрат энергии.
Оболочки грузовых контейнеров, магистральные трубопроводы и все ёмкости от расходных материалов, мы соберем в восстающем – мусоросборнике. Утилизации подлежат и два рабочих органа агрегатов проходки горизонтальных выработок и восстающих выработок. Если будет принято решение о завершении проходческих работ, то целесообразно предусмотреть ещё в момент проектирования проходческой техники, исполнение обечаек в виде трансформеров-компрессионных люков. Что имеется в виду? Сняв тяжелое механическое шарошечное оборудование и систему ГИКИ, эти две обечайки поднимаются на поверхность и путем незначительной трансформации используются как защитные компрессионные люки на центральном грузовом стволе и одной из восстающих выработок.
Уверенность в том, что Ваша командировка завершится успешным возвращением, не покидала Вас не на минуту?! Это и есть залог успеха! Вы подходите к ракете, проверяете наличие билетов, денег и отмеченное на Луне командировочное удостоверение, осеняете себя крестным знамением или, проведя по лицу руками, шепчете «Омын!», если Вы правоверные. Ну не посылать же в Космос атеистов? Задраив люк ракеты, сообщаете в Центр управления полётом свою готовность и с гагаринским – «Поехали!», стартуете к славе, цветам и улыбкам родных. Всё по-горняцки просто и обыденно. А мы – земляне, ждём на планете Вас – космодесантников с чувством подлинной гордости!
Создание лунной Базы – ещё один весомый шаг в неминуемое освоение Ближнего Космоса и эта работа для нас – горняков-шахтостроителей.
