Дело не только в том, что мы приобретаем еще одну опорную научно-исследовательскую базу, аналогичную организованной, например в Антарктиде, а в том, что мы на Луне получаем новые условия для наблюдений и научных экспериментов. Это связано как с отсутствием атмосферы, существенно затрудняющей изучение внеземных объектов и постановку некоторых экспериментов, так и с возможностью непосредственного исследования и использования соседнего с нами крупного небесного тела. Насколько это важно, видно из того, что наземными средствами невозможно исследовать не только обратную сторону Луны и ее недра, но и поверхностные ее сгои; спектральный анализ, открытый свыше 100 лет тому назад, позволил определить химический состав самосветящихся объектов (типа звезд), атмосфер планет, межзвездного газа, но до применения космической техники даже состав лунного грунта оставался неизвестным.
Эффективность использования Луны может быть повышена, если в будущем в ее освоение, помимо автоматов, включится и человек.
Поэтому не удивительно, что уже в настоящее время разрабатываются и создаются проекты постоянных обитаемых лунных баз.
Прежде чем перейти к изложению основного содержания раздела, рассмотрим несколько вопросов, определяющих успешность жизнедеятельности человека на Луне. Главным образом это – наличие энергетических и сырьевых ресурсов, возможность создания необходимых помещений в специфических лунных условиях с учетом отсутствия атмосферы.
Последнее обстоятельство потребует строгой герметизации жилых помещений, оранжерей и других сооружений, в которых необходимо наличие газовой среды. Часть работы в условиях вакуума персоналу лунных баз придется выполнять в специальных скафандрах.
Обеспечение деятельности человека на Луне – особенно в условиях суровой двухнедельной ночи – определяет повышенные энергетические потребности, удовлетворение которых привозными средствами значительно бы сузило круг задач, решаемых на Луне. Каковы же лунные энергетические возможности в сравнении с земными?
Исторически так получилось, что на Земле основным источником энергии служит органическое топливо: сначала дрова, потом каменный уголь, торф, природный горючий газ и нефть; применение гидравлической и атомной энергии, хотя и возрастает, однако имеет относительно скромные размеры. Тепло земных недр и солнечный лучистый поток в качестве энергетических источников используются в незначительных количествах по следующим причинам. За сотни миллионов лет природа приготовила нам громадные запасы дешевого и доступного топлива, образовавшегося из растительных останков. Повсеместная утилизация тепла недр Земли нерентабельна в связи с тем, что повышение температуры с углублением на один километр составляет лишь 30° С; использование горячей воды и пара из подземных источников для сооружения геотермических станций оказывается целесообразным только в сейсмически активных районах, где эти источники близки к поверхности.
Применение солнечной энергии осложняется рядом обстоятельств: около 40 процентов солнечной радиации отражается в мировое пространство (в основном облаками и снежно-ледовым покровом Земли); примерно 30 процентов расходуется на испарение воды и подъем ее паров в атмосферу. Подходящий к поверхности солнечный поток очень неравномерен: ослабляется облачностью, изменяется в течение дня, времени года и т. д. (хотя и дает жизнь всему живому на Земле).
На Луне пока что твердо можно рассчитывать лишь на солнечную энергию, так как ее утилизация – при отсутствии атмосферы – может быть весьма эффективной.
Солнце является мощным и долговечным природным термоядерным реактором, и его использование в космосе для энергетических целей безусловно рационально.
Лучистый поток от Солнца непрерывно приносит к Луне (так же, как и к Земле) 1 400 ватт энергии на квадратный метр площади, перпендикулярной солнечным лучам, т. е. около 15 тысяч миллиардов киловатт энергии на освещенную лунную поверхность, что в 3000 раз превышает суммарную мощность всех эксплуатируемых человеком источников энергии.
Основной формой использования солнечной энергии на Луне будет, очевидно, преобразование ее в электрическую; естественно, что лунным днем солнечная энергия будет широко применяться для освещения и обогрева помещений и в различных производственных целях.
Современные кремниевые фотоэлементы, используемые для создания солнечных батарей (СБ) в качестве генераторов электроэнергии космических аппаратов, имеют КПД в пределах 10 – 13 процентов; минимальный вес СБ на 1 киловатт получаемой энергии составляет примерно 10 килограммов.
В настоящее время на базе кремниевых элементов спроектированы энергетические установки, имеющие площадь панелей СБ около 400 квадратных метров и обеспечивающие получение мощности 50 киловатт.