Stardipositsioon
Kõik eelnev oli katse võimalikult lihtsalt, samas mitte väga nurki lõigates kirjeldada, kus me oleme – mis on seni tehtud ja miks seda on füüsikast ja teistest loodusseadustest lähtuvalt just nii tehtud.
Eks ole – inimkond hakkab lõpuks ikkagi kosmost hõlvama... Jah, kes teab mitmendat korda – KUI hakkab. Väljasuremine võimalusena on alati laual ja religioosne hullus on selle sümptom, katalüsaator ja paljudele ka mugav asendustegevus – sest nii paljudel inimestel pole siin ilmas kuraditki teha. Ning ’religioon’ ei tähenda siin ainult näiteks primitiivset ja olemuslikult inimvihkajalikku islamit, vaid ka veganlust, woke’i, rohedebiilsust etc.
Lugedes senikirjutatu üle – vast olen suutnud mõned põhitõed selgeks teha:
1. Keemilised raketid ei lähe enam paremaks. Nendega saab igasugust sidekola, vaatluskola ja relvi LEO-le vedada... ja kõik. Mingi kaudne analoogia on siin, ütleme, purjelaevade või samuraimõõkadega – ükskõik kui täiuslikuks sa selle kunsti ajad, jääb see keerukaks, aeganõudvaks, kalliks ja lõppkokkuvõttes mannetuks.
2. Hetkel on ühe kilogrammi ülesveohind seal 2000€/$ juures ja kui me edasi ei lähe, siis, isegi kui see tuleb alla sinna 100 juurde, jääb kosmos alatiseks „ülemiseks Antarktikaks“, prestiiži- või demoprojektiks. Sealt edasi keemiliste rakettidega ei saa. (Või noh, üleeelmisel sajandil tehti plaane aurumasinaga Kuule lennata...)
3. Raketid on suured, rasked, keerukad ja kallid jurakad, mille stardikaalust jõuab LEO-le 3–10%. Need on ka võimsad ja seetõttu (st kuna kütusesse on kätketud väikese aatompommi jagu energiat) ka ohtlikud. Kuigi kosmosetehnikas kasutatavad lahendused on reeglina ülimalt töökindlad, töötavad need ekstreemsetes tingimustes ja seega aeg-ajalt lendab ikka midagi õhku.
4. Me liigume (kosmose hõlvamisega) teosammul, sest investeering, enne kui sealt midagi tagasi hakkab tulema, on hiigelsuur – ja nii kõik riigid-liidud istuvadki, vahivad üksteise näppudele ja sügavad jalgevahet... Inimkond oleks võinud olla siin, kus täna, juba ca 40 aasta eest; aatomimootorid oleksid võinud olemas olla juba ca 50 aastat!
Aga meie ehitame püramiide ja tantsime vihma välja.
Jah, korgid on juba pudelite küljes; plastikusse pakitud paberkõrred on meil ka; ellu on veel viimata ettepanekud kinnitada kaitsekiled (ühest nurgast tugevamini) jogurtitopside külge, kingapaelad kingade külge ja viltpliiatsite ots pliiatsi külge – ja ei ole nali, rohedebiilikud on kõik need asjad EU komisjonides ringlema pannud ja arvestades, komisjon on teadaolevalt ainus eluvorm, millel on hulk jalgu ja puudub aju (Heinlein), võib mõni neist ka teoks saada; nali naljaks, aga veinikorgid pääsesid vaevu pudelite külge kinnitamisest...
Enne kui ma taas asjalikuks muutun – lihtsalt ühekorraga õudne, kurb ja naljakas on elada idiokraatias. Vaatame reaalselt EU direktiivide nimekirja (mis õnneks seni ei ole teostunud): kurgi kõverus ei tohi ületada 1mm cm kohta; „klass a“ munadel ei tohi õhumull olla üle 4mm; ma ei jaksa kõiki linke panna, aga uskuge: reguleeritakse, palju kraanist vett võib tulla, palju võib peldikus vett tõmmata, kui suured tohivad olla puuviljad, kui võimas tolmuimeja ja kui kaua kohvimasin võib ootel olla. Ja siis tulevad seadused, kuidas pildistada sportlasi (naissportlasi – huvitav, kuidas nad siin seksismi läbi lasid...) ja palju peab naisi, vähemusi, puudelisi ja muidu lolle olema äriühingute juhatuses...
Ja ärge arvake, et teised paremad on! Kui munad juba jutuks tulid, siis USA-s hävitatakse nende bioloogiline kaitse igasuguste kloori, ammoniaaki ja joodi sisaldavate kemikaalidega, nii et neid saab säilitada ainult lühiajaliselt ja külmas (EU-s ei ole sellised otseselt keelatud [pikk jutt], aga siin EU reeglid kaitsevad meid – nii et kõik pole ka ühemõtteliselt halb...), ka neil on seadused juurviljade värvi ja kuju kohta ja et merevähid peavad kandma pükse (uurige ise, aga nii nimetatakse seadust, et pärast püüdmist tuleb neil sõrad fikseerida), ja Californias ON seadused, palju võib dušist ja WC loputuskastist vett tulla.
Ja see kõik on veel lõbus, kui võrrelda Hiinaga, mis reguleerib seadustega taassündi (seoses Dalai Lamaga muidugi), keelatud on igasugune anonüümsus internetis ja riik määrab karaokenimekirjad – neil on kogu totrus kuupi võetuna ja ülejärgmisse suurusjärku tõstetuna.
... ja ma ei ole jõudnud šariaadini...
Mida ma öelda tahan – need kõik on suhtelisest (suhtelisest!) küllusest tulenevad asendustegevused.
Hüppelaud – mis saab edasi?
Teeme – juba padu- isegi natuke haledalt lootusrikka ja paluv-optimistliku! [fak...] – oletuse, et seekord ei lasta orbitaaljaama alla kukkuda, enne kui uus töötab.
Et ikka minnakse edasi...
Et kuidagi saadakse edasi või üle sellest ISS-i (venelaste) tuummoodulite lekkimisest; või otse öeldes: suudetakse need lagunevad, halvakvaliteedilised moodulid kuidagi välja vahetada, nimetatagu siis tulemust uueks jaamaks või mida iganes.
Loodame, et vast saavad ka teised (peale Muski pundi) ülesveotehnika tööle ja – siiralt! – ka hiinlaste jaam elab ja areneb.
Loodame, et varem või hiljem saadakse ikkagi LEO-l ja sealt kaugemal kasutatav tuumamootor tööle. Kordan vist umbes kuuendat korda, et ilma tuumamootoriteta jääb Kuu alatiseks valgeks elevandiks.
Seega võiks poolsajandiks olla:
1. Mitu konkureerivat ja suuresti sõltumatut LEO-le tõstmise süsteemi (3 USA firmat ja Hiina näiteks minimaalselt). Eks ole, suurem, selline 500–2000-tonnine esimene aste tõstab teise sinna ca 40–80 km kõrgusele, annab kiiruse 2–3 km/s, ja maandub, ja see teine tõuseb orbiidile. Kilogrammi ülesveo hind on seal 100–200€ juures.
2. Üks või mitu ISS-i-taolist suuremat purki LEO-l, seal 400–600 km kõrgusel. Loodetavasti on nende kogumass praegusest ISS-ist vähemalt paar, loodetavasti paarkümmend korda suurem ja seal töötab pidevalt kümneid inimesi.
3. Tuumamootoritega veduk, millega saab ühendada erinevaid mooduleid, mida see siis Maa ja Kuu vahel veab. Sõnastus on selline sellepärast, et kui selline asjandus kord juba olemas on, võib see teha ka palju muud, alates nendesamade orbitaaljaamade orbiidi korrigeerimisest (põhimõtteliselt võiks seda hiinlastelegi rentida...), lõpetades satelliitide remondiks kokkukorjamisega.
Enne veel – millised on keemilisi rakette eeldavad plaanid
1. NASA Moon Base – noh jah, see hakkaks tööle, kui vaid rahavool jätkub. Et tosinaid lende aastas ja nii jääbki (sest raskeim probleem pole Kuule jõudmine, vaid baasi varustamine). Et jupid-robotid nüüd lähiaastatel ja püsiv asustus aastast 2032... (Minu usk sellesse on seal, kus põrgu jäätub.)
2. Hiina ILRS (kah rahvusvaheline – koos venelastega) – olemuselt eelmise sarnane, hetkel veel slaidide staadiumis, aga mine hiinlasi tea...
3. ESA/Artemis – ei ole iseseisev plaan, vaid EU lisand NASA plaanidele.
4. Japan/Artemis – sama asi, aga slaidide tasemel.
5. India – „Long-term aspiration“ – slaidid.
Tuumarakette eeldavad plaanid
Pole.
Ok, NASA lootis eelmainitud DRACO-le. Hiina lootis (loodab?) tuumaraketi venelastelt saada.
Realistlikum plaan
Teeme veel oletuse, et Kuul on vett (mis on tõenäoline) ja leitakse ka muid huvitavaid asju.
Nagu ma kord juba mainisin – kui Kuul midagi ei ole, on kõik lihtsalt tunduvalt raskem; seega seda võimalust vaatlen eraldi hiljem, praegu lähtume oletusest, et suuremat osa vajalikest materjalidest on võimalik leida Kuult.
Ehk olgu see siis kes tahes – reaalselt siis USA või Hiina – lõpuks kätte võtab ja ehitab valmis kasutatava SC-NTR-i, millega on kordades-kordades mugavam-odavam LEO ja Kuu vahet liikuda; nimetagem kogu seda pundart (tuumamootor + veepaak + elu- ja lastiruumid + elutagamine + mingi ohutus-päästekola + kõike seda koos hoidev korpus) kuuraketiks. Ükskõik mispidi ma seda mõtlen, kardan – ja loodetavasti näen ära, kui palju ma eksin... – et esialgu on see asjandus minimalistlik, eelmises osas mainitud DRACO mõõdus – ehk selline tühjalt napilt 30-tonnine jupstükk. Mitte kusagil pole DRACO (reaalseid, füüsilisi) andmeid, ent arvestades, et see mõeldi orbiidile viia Vulcan/Centauriga, pidi see olema ikka selline alla-20-tonnine (seega lasti-kütusega 50–100).
Ei ole välistatud, et esimeseks tekivad Kuule mingid „lihtsalt“ uurimisjaamad; ei ole välistatud seegi, et need viiakse veel kohale keemiliste rakettidega, ent vaadelgem arenemisvõimelist stsenaariumit.
Ja viimase puhul viiakse esimesena poolusele midagi, mis suudab toota tollele kuuraketile propellenti. Ehk saada kuidagi pinnasest või (kui neid on) lausa lahtistest lademetest kätte vett (pigem jääd) ja viia see propellendiks sobivale kujule. Muidugi vajab selline seade energiat, nii et muidugi oleks kõige otstarbekam saata esimese laevaga kohale ka tuumareaktor, aga noh, lollikesed (nagu me oleme) võivad tahta alustada päikesepaneelidega. Ilma irooniata – päikesepaneelid lausa peavad niikuinii olema, sest kui me räägime tolle esimese sillapea jätkusuutlikkusest või tugevusvarust või avariitaluvusest või ükskõik kuidas seda nimetada, peab sel ilmselgelt olema erinevaid sõltumatuid energiaallikaid.
Esimene asundus Kuul koosneb 10–12-tonnistest tükkidest. Esimeseks on mõistlik viia kohale reaktor, siis elukorpus ja siis jääotsimisvarustus (mingis sõiduk + puurimisseade). Kolm lendu minimaalselt, tõenäolisemalt siiski viis. Kõigi nende jaoks tuleb orbiidile vedada vett – kokku 200–300 tonni (ja see vesi on kalleima šampanja hinnas...)
Tähendab, olgu tegu NASA, hiinlaste või kestahes teisega, ikkagi on mõistlik oletada, et esimene kuurakett on midagi DRACO-sarnast ja pannakse kokku orbiidil ja seega kaaluvad kõik selle osad umbes niipalju, kui praegune tüüpiline ülesveovõimekus (ma loodan, et selle, tegelikult valuliku kompromissi mõte on arusaadav – selle riista kandevõime, st Kuule toimetatavate moodulite mass peab ju lähtuma sellestsamast numbrist, samuti sõltub sellest vähemalt esimeste lendude jaoks orbiidile veetav vesi või juba vedel vesinik; kui vaja, selgitan seda pikemalt, ent kui mõelda kulude ja sellise 10-aastase perioodi jätkusuutlikkuse peale – mis on vajalik sellise kuuraketi äratasumiseks – tundub ilmselt „tagasihoidlik“ kuurakett kõige optimaalsem; midagi ei muuda, kui isegi oletada, et kuurakett viiakse orbiidile ühekorraga – ehk SLS või Falcon Heavy või muu sellise riistaga).
Veelkord, keskendume stsenaariumile, milles Kuul leitakse jääd
Sest ilma, nagu öeldud, on kõik palju raskem ja palju väiksem tõenäosus, et see enesekeskne manduv hälvikukari, kes praegu kahjuks valib kõige totramaid kloune kõige arenenumaid riike kraavi vedama, suudaks oma suguelunditest kõrgemale mõelda.
Kuult midagi üles tõsta on lausa lust:
gravitatsioon pinnal: 0,165 g (ca 1/6 Maa gravitatsioonist)
paokiirus: 2,38 km/s
atmosfäär puudub, aerodünaamilised kaod puuduvad, pole vaja massiivset esimest astet, et sellest välja jõuda
Maa:
paokiirus: 11,2 km/s
esimene kosmiline kiirus: 7,9 km/s, LEO-le tõusmiseks vajalik kiirusekvivalent praktikas 9–10 km/s
atmosfäär, sitax võimas rakett & palju kütust
LEO-lt Kuule ja tagasi piisaks 1.8–2 km/s, kuigi, jah, mu arvutused on tehtud enamasti nii 4–6 km/s.
Ma tõin kusagil varem ära, et ühe kilogrammi Maalt LEO-le viimiseks kulub ca 30MJ. Kuult ülestõstmiseks on vaja ca 2MJ.
Tänastes hindades ei lange Maalt LEO-le viimise hind kunagi alla 100 €($)/kg, Kuul on realistlik arvestada alla 1 €($)/kg.
Vesi versus hapnik + vesinik
Kasulikum oleks propellendiks kasutada vedelat vesinikku. Sellel on õige mitu eelist, alates suuremast väljumiskiirusest, lõpetades reaktori tõhusama jahutusega. Sellel on arusaadavalt üks tõsine miinus – vedela vesinikuga opereerimine on paras peavalu. Pumbata kuuraketi paaki puhast vett oleks lausa lust... aga jah, sellega kaotab veojõus. Nii et ma ei riski öelda, kumb on majanduslikult otstarbekam – kas lagundada vesi Kuul vesinikuks ja hapnikuks või pumbata kuuraketi paaki lihtsalt vett, leppides, et seda läheb rohkem. Kummatigi vajab Kuubaas – kui see vähegi suuremaks paisub – ise ka mingi hulga hapnikku... (Samas, kui see väga ei leki, siis vajab see hapnikku palju vähem kui veest propellenti tootes üle jääb; teisalt, kui seal tekib mingi arvestatav keemiatööstus, võib vajadus suureneda...)
Ma üritasin arvutada erinevaid kiirusi, tühimassi-kauba suhteid ja orbiiditrajektore, püüdes leida, millised oleksid täislastis raketi / kütuse suhted vesinikku ja vett kasutades ja tulemused jäid sinna keskmiselt 4 kanti (ideaaltingimustes 3). St vesinikku kasutades oleks propellandi mass võrreldes raketi-koormaga seal 40–50% juures, vett kasutades „tavaliste rakettide“ standardis, ehk 90+%. Eks ole, juttu on ühest kompaktsest jurakast, mis imeb Kuul paagid täis, tõuseb sealt, kukub suhteliselt aeglaselt LEO-le, põkkub orbitaaljaamaga, ajab oma asjad ära ja pöördub (täiendava tankimiseta) Kuule tagasi.
Ehk – ma ei tea. Mõlematpidi on võimalik. Nii et edaspidi jään ma selles osas meelega pisut ebamääraseks.
Kuust hakkab kasu olema
Ma ei tea, millal see päev tuleb. Eks ole, 70-ndatel ootasin ma seda 80-ndatel... Progress seiskus. Oh muidugi mingid asjad arenevad inertsist edasi ja tõepoolest ei saa vaielda, et – elementaarseimad näited – arvutustehnika ja arstiteadus inimestele kasu ei tooks. Ent mootor on peatunud. Me lihvime odavaks-kasutatavaks üle-eelmise sajandi teadussaavutusi. Meil ei ole lendavaid autosid – selle asemel pakub arvutustehnika meile hõlpsa paigast-paika liikumise illusiooni (ja nendega, kes aru ei saa, kui põhimõtteline on see erinevus, ei ole tegelikult millestki rääkida).
Kuu pind on kaetud regoliidiga; nojah, põhimõtteliselt, kui veekogud ja paljandid välja arvata, on ka Maa kaetud regoliidiga – see on üldisem termin, tähendades sellist... noh, kiviprahti. Selline meteoriitidest segipaisatud kiht on keskmiselt paarimeetrine (tolmukiht pinnal on mõni sentimeeter). Edasi on põhimõtteliselt basalt – vulkaaniline kivim, mis peamiselt on igasuguste oksiidide segu (A2B2[Si4O12], kus A on Ca, Na, Mg või Fe ning B on Mg, Fe, Cr, Mn või Al). Heledamad kohad on enamasti plagioklass, mis on kergem ja mis seetõttu omal ajal, kui kuu veel magmakuul oli (ehk üle 4 miljardi aasta tagasi) pinnale tõusis.
Regoliidikihi all on kuukoor, nii 30–60km, siis vahevöö (ca 1000km) ja siis raud-nikkel-tuum, Maaga võrreldes väga väike. Päris geoloogiliselt surnud Kuu ei ole, tuuma ümber on vedel kiht ja esineb ka kuuvärinaid.
Mardlatest maises mõistes pole midagi teada ja arvestades, et Kuu tihedus on väiksem (mis tähendab seda, et Kuu koosneb kergematest elementidest), pole seal oodata näiteks selliseid rauamardlaid, kust tegelikult pärineb kõik meil siin kasutatav raud. Kummatigi on aga pinnal ilmeniiti, FeTiO3, millest on suhteliselt lihtne rauda kätte saada. On ka anortosiiti, kust saab sama lihtsalt alumiiniumi. On nn KREEP-i (kaalium + muldmetallid + fosfor). Kraatrites on oletatavasti ka igasuguseid kergemaid elemente (peale vee), nii et põhimõtteliselt on Kuul kõik vajalik olemas.
Samas tuleb arvestada, et võrreldes Maaga pole Kuu sisemust üldse uuritud – me lihtsalt ei tea, mis seal tegelikult on. Eks ole, Maal tehakse mardlate otsimiseks igal aastal 50–60 000 puurauku, üldse on neid arvatavasti 4–5 miljonit, Kuul on 24 mitte eriti sügavat...
Kuu asundus 30–50–100 aasta pärast
Noh jah, taas – 70-ndatel ma lootsin, et selline on 90-ndatel, aga kuna inimkond on kosmoseuurimise asemel rohkem huvitatud soomääratluste juurdetekitamisest...
Ehh.
Selge on, et alguses, aastakümneid, veetakse kõik vajalik sinna Maalt. Ja võimalik (täpsemalt mitte võimatult kallis) on see siis, kui asundus saab vähemalt vee-õhu kohapealt.
Kuu pinnas on tegelikult kõik vajalik näiteks päikesepaneelide tootmiseks ja kui me räägime poolusele rajatud asundusest, siis Kuu ekvaatori kalle ekliptika suhtes on nii väike (1,5°), et mäetippudele annab ehitada sellised, kus päike kogu aeg paistab. Jah, muidugi näeb asi parem välja, kui juhtmed (näiteks alumiiniumist + isolatsioon) tehakse kah kohapeal.
Kordame taas üle loogika – kõik, mida saab kohapealt, on odav, nii et väga paljude elementaarsete asjadega võib juba algusest peale tulla odavam saata Kuule masin, mis neid teeb.
Tõenäoliselt saadetakse Maalt sinna siiski vähemalt esmane elukorpuste tuumik. Kui suur? Ühes eelmistest artiklitest tõin ära mõnede võrreldavate elukeskkondade mahud-pinnad inimese kohta ja lootus ikkagi on, et need jäävad samasse suurusjärku – ehk ISS 130–150 m3, Antarktika uurimisjaamad 100–150 m2. Tõenäoliselt viiakse need kohale selliste 10–15-tonniste moodulitena ja karta on, et eks need ole veel tükk aega sellised maksimaalselt viiemeetrise läbimõõduga ja maksimaalselt 10–15m pikad tükid.
Ja Kuubaas ei näe välja nagu filmides-seriaalides või enamikul piltidest! Pigem nagu kääbikla, sest vaadake, Kuu pind ei ole kaitstud kosmilise ja päikesekiirguse eest. NASA arvestab astronautidele 1,5 mSv päevas (tuumajaama töötajatele lubatakse aastas 50, nii et see saab kuuga täis; see ei ole tegelikult veel ka mitmekuisel orbiidilviibimisel ohtlik, kuid pikema aja peale küll). Nii et asunduse elukorpused on igatahes mõistlik matta vähemalt 2, hea oleks 5-meetrise regoliidikihi alla; ja edaspidi laienedes rajada kogu eluruum pinna alla. Pinnal on ainult hädavajalik – maandusplatsid, kaevandused (või nende sissekäigud), päikesepaneelid, tuumareaktor, radiaatorid (Kuul saab probleemiks jääksoojusest lahtisaamine, täpsemalt edaspidi), teed ja igasugune tööstuskola. Isegi kui alguses on asundus pinnal, on mõistlik rajada vähemalt varjend päikesetormide puhuks – mil juba ühekordne kiirgusdoos võib ohtlikuks saada; et kui tuleb kiirguspuhang, on ca 10 minuti jooksul võimalik varjuda.
Samas, kui see asundus tegeleb kaevandamisega, siis iseenesest ei ole see sissekaevumine lisatöö – niikuinii kühveldatakse seda regoliiti kogu aeg ringi, asi seda siis elukorpuste peale kuhjata; muide, arvestades Kuu 6x väiksemat gravitatsiooni on 3m kruusa katusel võrreldav poole meetriga
Maal.
Ja järgmine kord siis täpsemalt sellest, kuidas meie praeguste teadmiste valguses võib see elu seal Kuul välja näha.