МЕТОДЫ  ПРОТИВОМЕТЕОРИТНОЙ  И  ПРОТИВОРАДИАЦИОННОЙ  ЗАЩИТЫ  НА  ЛУНЕ

Айкожаев  Нурислам  Муратович

студент  3  курса,  кафедра  Б12-ИТИиУ,  филиал  «Восход»  МАИ, 
РФ,  г.  Байконур

E-mail:  nurislam.aykozhaev@mail.ru

Жуматаева  Жанат  Есиркеповна

научный  руководитель,  канд.  техн.  наук,  кафедра  Б12-ИТИиУ,  филиал  «Восход»  МАИ, 
РФ,  г.  Байконур

Испокон  веков  человечество  мечтает  о  покорении  других  небесных  тел,  ближайших  планет  Солнечной  системы.  С  появлением  и  развитием  ракетно-космической  техники  были  исследованы  Луна,  Марс,  Венера,  осуществлена  экспедиция  на  Луну.  Несмотря  на  большое  количество  совершенных  экспедиций  на  Луну,  создать  на  ней  лунное  поселение  так  и  не  удалось.  Хотя  в  будущем  возможна  реализация  проекта  поселения  на  Луне.  В  данной  работе  рассматриваются  методы  расчета  защиты  людей  от  излучений  и  метеоритов  на  Луне.

Природная  среда  Земли,  довольно  сильно  загрязнена,  что  делает  более  трудным  наблюдение  за  небом.  Копоть,  различные  отходы,  извержения  вулканов,  сложная  экологическая  обстановка  загрязняют  небо.  Также  с  земли  невозможно  проводить  наблюдения  за  различным  спектром  электромагнитного  излучения.  Создание  лунного  поселения  могло  бы  стать  важным  шагом  в  дальнейшем  развитии  науки  и  научного  прогресса.

То,  что  луна  движется  вокруг  Земли,  было  известно  еще  очень  давно  и  ни  у  кого  не  вызывало  сомнений.  Луна  вращается  и  вокруг  своей  собственной  оси.  На  сегодняшний  день  параметры  лунной  орбиты  довольно  хорошо  изучены.  На  Луне  отсутствует  атмосфера  и  такое  понятие  как  «погода».  Небо  над  Луной  всегда  чёрное,  из-за  отсутствия  воздуха.  На  Луне  полная  тишина,  благодаря  вакуумному  пространству.  Днем  температура  лунной  поверхности  достигает  +130  ^оС,  а  ночью  температура  падает  до  -150  ^оС.  Поэтому  космонавты,  прибывающие  на  Луну  для  проведения  исследований,  носят  скафандры.

Луна  представляет  идеальное  место  для  размещения  обсерватории.  Размещение  телескопов  на  Луне  дало  бы  больше  практической  пользы,  чем  на  Земле.  Астрономы  могли  бы  вести  непрерывные  наблюдения  за  каким-либо  небесным  телом,  благодаря  тому,  что  обратная  сторона  Луны,  защищена  от  отраженного  Землёй  света  и  лунные  ночи  длятся  в  течение  14  суток.

Некоторые  виды  исследований  особенно  трудно  проводить  на  Земле.  Луна  могла  быть  стать  отличным  местом  для  проведения  астрономических  исследований.  Кроме  того,  создание  научного  поселения  на  Луне  будет  полезно  для  двух  областей  науки  (астрономия  и  физика).  Луна  могла  бы  стать  основной  станцией  для  исследований  космоса  за  пределами  её  орбиты.  Благодаря  малой  силе  лунного  тяготения,  запуск  космической  станции  с  Луны  был  гораздо  легче  и  дешевле,  нежели  с  Земли.  Вода  и  газы,  необходимые  для  человека,  могут  производиться  на  Луне,  так  как  в  лунных  породах  содержатся  водород  и  кислород.  Запасы  полезных  ископаемых:  алюминий,  железо  и  кремний,  могут  использоваться  в  качестве  строительных  материалов.

Лунная  база  была  бы  очень  важна  для  дальнейшего  поиска  ценного  сырья,  имеющегося  на  Луне,  для  решения  различного  ряда  инженерных  задач  и  проведения  космических  исследований,  в  условиях  Луны.

Однако  существует  ряд  факторов,  который  необходимо  учитывать  при  проектировании  лунного  поселения.

Известно,  что  при  длительной  работе  в  космосе  как  космический  аппарат,  так  и  экипаж  получают  определённое  радиационное  воздействие  космических  лучей,  что  приводит  к  отрицательным  последствиям,  таким  как  снижение  мощности  и  КПД  солнечных  батарей;  ухудшение  характеристик  корпуса  аппарата  и  радиоэлектронной  аппаратуры,  опасность  для  здоровья  космонавтов.

Столкновения  с  метеорными  частицами  способны  вызывать  такие  повреждения  космического  аппарата  (лунной  базы),  как  пробои  оболочек  корпусов,  повреждение  элементов  конструкции,  агрегатов  и  систем,  а  также  ранение  космонавтов,  эрозию  поверхностей,  проборов,  ухудшение  их  характеристик,  откалывание  частиц  от  внутренней  поверхности  оболочки  корпуса,  что  может  быть  опасно  для  аппаратуры  и  людей  [1,  с.  143–144].

При  полётах  космонавтов  в  межпланетном  пространстве  наибольшую  радиационную  опасность  представляют  протоны  от  солнечных  вспышек  [2,  с.  73].  От  наиболее  мощных  вспышек  максимальный  поток  протонов  будет  иметь  энергию  в  районе  Луны  около  500  МэВ.  Частота  появления  таких  вспышек  –одна  вспышка  за  несколько  лет,  поэтому  при  полётах  на  Луну  и  обратно  их  можно  не  учитывать,  а  при  длительных  работах  на  поверхности  Луны  и  при  полётах  к  Марсу  или  Венере  необходимо  учитывать.

В  полётах  по  околоземным  орбитам  (исключая  полярные)  космонавты  защищены  от  протонов  солнечных  вспышек  магнитным  полем  Земли.  При  более  глубоком  проникновении  в  космическое  пространство  необходима  специальная  защита.  Существуют  несколько  способов  подобной  защиты,  при  этом  каждый  из  которых  обладает  своими  недостатками.

Большая  стоимость  доставки  грузов  на  Луну  выдвигает  требования  по  уменьшению  массы  и  габаритов  оборудованию  лунного  поселения,  а  также  оптимальной  работы  в  составе  поселения.

Применение  многослойных  специальных  материалов  для  противорадиационной  и  противометеоритной  защиты  не  удовлетворяет  перечисленным  требованиям.

В  данной  работе  в  качестве  защитных  материалов  предлагается  использовать  алюминиевые  сплавы  из  конструкций  ракетных  блоков  и  КА,  ранее  севших  на  Луну  и  тех,  что  будут  прилетать  для  создания  лунного  поселения.  Предлагается  демонтировать  алюминиевые  части  блоков  (баков)  и  набирать  из  них  слои  защиты  в  условиях  Луны.

Таким  образом,  нет  необходимости  в  специальной  доставке  на  Луну  большой  массы  и  габаритов  алюминиевых  конструкций.  При  этом  будет  достигаться  и  оптимальная  работа  в  составе  поселения  ранее  брошенных  конструкций.

Создаваемая  непосредственно  на  Луне  противорадиационная  и  противометеоритная  защита  будет  входить  в  систему  защиты.  Система  защиты  должна  выполнять  задачи  обнаружения  солнечных  вспышек  и  больших  метеорных  потоков,  защиты  от  радиации  метеоритов.

В  состав  системы  защиты  людей  от  излучений  и  метеоритов  будут  входить  датчики  радиоактивности,  антенны  дальнего  обнаружения  метеоритов,  ангар  с  покрытием  алюминиевыми  листами  защиты  от  радиации  и  метеоритов,  укрытое  реголитом  основное  обитаемое  сооружение.

При  расчёте  противорадиационной  защиты  необходимо  найти  толщину  многослойной  защиты  от  радиации,  толщину  каждого  слоя,  материал  слоёв  защиты,  размеры  защиты  многослойных  панелей  и  массу  защитных  панелей  (одной  панели)  всего  покрытия.

Для  расчёта  толщины  защиты  необходимо  определить  величину  пробега  протонов  в  алюминии,  пробег  будет  равен  толщине  защитного  слоя.

Используя  формулу  пробега  для  алюминия  [3,  с.  85],  приняв,  что  для  ангара  высотой  8  м  и  длиной  12  м  полуцилиндрического  вида  нужно  сделать  покрытие  панелями  размером  1х1  м,  толщиной  3  см,  определяем,  что  необходимы  301  панель  массой  81  кг  каждая.

При  расчете  противометеоритной  защиты  определяем  параметры  оптимальной  экранной  защиты.  В  результате  вычислений  находим,  что  экран  толщиной  1  см  и  защита  с  толщиной  2  см  с  расстоянием  между  ними  18  см  полностью  защищают  от  метеорных  частиц  диаметром  до  0,71  см,  летящих  со  скоростью  до  30  километров  в  секунду  [1,  с.  144].

Если  размеры  метеорных  частиц  при  подлёте  к  Луне  окажутся  больше  0,71  см  в  диаметре,  что  определит  радиолокатор,  системой  защиты  будет  подан  сигнал  об  эвакуации  в  более  защищённое  убежище  основного  сооружения  лунной  базы.

Некоторый  запас  по  защите,  который  сможет  обеспечить  защиту  от  более  крупных  метеорных  частиц,  создаст  слой  лунного  песка,  засыпаемый  между  экраном  и  радиационной  защитой  в  пластиковый  мешок.  Энергия  удара  быстро  «вязнет»  в  частицах  песка  за  счёт  неупругой  передачи  через  множество  точек,  вследствие  значительного  внутреннего  трения.

Таким  образом,  предложенные  технические  решения  по  биологической  защите  могут  быть  полезными  при  разработке  лунных  поселений  и  планировании  будущих  лунных  экспедиций.

Список  литературы:

1. Конструкция  и  проектирование  космических  летательных  аппаратов.  Учебник  для  средних  специальных  учебных  заведений  /  Н.И.  Паничкин,  Ю.В.  Слепушкин,  В.П.  Шинкин,  Н.А.  Яцынин.  –  М.:  «Машиностроение»,  1986.  –  344  с.,  ил.
2. Мирошниченко  Л.И.  Космические  лучи  в  межпланетном  пространстве.  Москва:  Наука,  1973.  –  159  с.
3. Немец  О.Ф.,  Ю.В.  Гофман  Справочник  по  ядерной  физике.  Киев:  Наукова  думка,  1975.  –  416  с.