NASA разрабатывает комплексную систему инфраструктурных технологий для поддержки долгосрочных научных и пилотируемых исследовательских миссий вблизи южного полюса Луны в рамках программы Artemis. Эта система не ограничивается посадочными аппаратами или луноходами, а включает ключевые элементы для любого постоянного присутствия: производство и хранение энергии, связь и навигацию, строительство посадочных площадок и дорог, работу с лунным грунтом, добычу воды и кислорода из местных ресурсов, а также защиту оборудования от пыли и экстремальных температур.
Агентство заявляет, что эти технологии испытываются на Земле, в средах, имитирующих лунную гравитацию, и непосредственно на поверхности Луны. Цель состоит в переходе от отдельных миссий к масштабируемым операциям, которые смогут обслуживать роботов и астронавтов и впоследствии подготовят почву для исследования Марса.
Энергия: условие непрерывной работы
Постоянное энергоснабжение является одним из главных требований для работы на поверхности Луны, где лунные день и ночь длятся примерно по 15 земных суток. NASA разрабатывает технологию Vertical Solar Array Technology (VSAT) — автономную систему, которую можно разворачивать, убирать и перемещать по неровной местности с помощью вертикальных солнечных массивов на мачтах высотой до 20 метров.
Агентство также разрабатывает регенеративные топливные элементы Regenerative Fuel Cell для химического хранения энергии и её последующего восстановления с помощью топливного элемента, а подзарядка осуществляется посредством электролиза и солнечной энергии. Эта технология нацелена на более высокую плотность энергии по сравнению с современными аккумуляторами, что может сократить массу, необходимую для миссий. Среди других проектов — LunaGrid-Lite, испытывающий передачу высокого напряжения по кабелю между посадочным аппаратом Astrobotic и ровером CubeRover, а также система Harmonia компании Zeno Power для обеспечения теплом и энергией в течение лунной ночи и в постоянно затенённых регионах. NASA также объявила, что реактор Lunar Reactor-1, первый ядерный реактор деления на Луне, должен приземлиться на поверхности в 2030 году.
Робототехника и использование местных ресурсов
Лунной базе потребуются системы, способные автономно работать на больших расстояниях и в труднодоступных районах. Проект CADRE включает базовую станцию и три небольших ровера размером с чемодан, которые совместно составляют карты поверхности и подповерхностных слоёв, обходят препятствия и проводят исследования с помощью георадара. В свою очередь, HI-RATE объединяет датчики LIDAR, высокопроизводительные космические процессоры, а также программное обеспечение для восприятия, планирования и управления, чтобы роверы могли перемещаться на большие расстояния и с более высокой скоростью, меньше полагаясь на операторов с Земли.
Для чрезвычайно холодных условий роботизированная рука COLDArm была разработана для работы во всём температурном диапазоне лунной поверхности, включая продолжительную ночь, без поддерживающих нагревателей. Её компоненты достигли уровня технологической готовности TRL 6 в ходе тепловых и вибрационных испытаний, а также испытаний в вакууме с пылью и имитаторами лунного грунта.
Программа использования ресурсов на месте, или ISRU, сосредоточена на сборе, переработке, хранении и использовании материалов, имеющихся на Луне. Применения включают добычу водяного льда для производства пригодного для дыхания кислорода и использование металлов в строительстве. Роботизированный экскаватор Infrastructure Pilot Excavator (IPEx) предназначен для перемещения больших объёмов лунного грунта с целью создания посадочных площадок и насыпей, а также подготовки строительных площадок; NASA указывает целевую способность переместить около 20 метрических тонн за одну миссию, тогда как краткие данные на странице говорят об испытании перемещения 10 тонн на расстояние 100 метров за 11 дней.
Одним из примеров местной переработки является проект Carbothermal Reduction Demonstration (CaRD), использующий концентрированную солнечную энергию для извлечения монооксида углерода и производства кислорода из имитаторов лунного грунта. Проект Molten Regolith Electrolysis Tech Maturation (MRE) также разработал реактор для извлечения кислорода и металлов с образованием богатых металлами отходов, которые можно использовать в производстве.
Что делает лунную среду инженерным вызовом?
Оборудование должно работать при температурах до 302 градусов по Фаренгейту в течение лунного дня на экваторе и при их снижении до -292 градусов по Фаренгейту ночью, тогда как в постоянно затенённых регионах температура может достигать -418 градусов по Фаренгейту. Поэтому NASA разрабатывает изоляционные материалы и системы распределения и отвода тепла в рамках проекта PALETTE, а также технологии противодействия абразивной пыли.
Electrodynamic Dust Shield (EDS) использует электрические поля для подъёма и удаления пыли с поверхностей и продемонстрировал способность удалять лунный грунт во время миссии Blue Ghost Mission 1 компании Firefly Aerospace в 2025 году. Камеры SCALPSS создают трёхмерные изображения взаимодействия струй двигателей посадочных аппаратов с поверхностью, что помогает понять эрозию грунта и распределение пыли во время посадки.
Почему это развитие имеет значение?
Дорожная карта NASA показывает, что строительство лунной базы зависит не от одной технологии, а от интеграции энергетики, связи, вычислительных систем, робототехники и местных ресурсов. Так, лунная система связи 4G/LTE компании Nokia достигла Луны в 2025 году и передала эксплуатационные данные на Землю, а процессор High Performance Spaceflight Computing (HPSC) обеспечил вычислительную мощность как минимум в 100 раз выше, чем у современных компьютеров космических аппаратов, при повышенной энергоэффективности и отказоустойчивости. На практике это означает, что роверы, энергетические станции и строительное оборудование смогут координировать более сложные задачи и принимать решения на месте, вместо того чтобы полностью зависеть от оперативных команд с Земли.
В этом направлении NASA опирается на партнёрство с компаниями, университетами и государственными структурами. Среди примеров — инвестиции Mason совместно с Redwire Space в выравнивание и уплотнение грунта, а также его спекание с помощью микроволн для строительства твёрдых поверхностей, и контракт стоимостью 6,9 миллиона долларов с Interlune сроком на полтора года на разработку инструментов для разведки таких ресурсов, как водород и гелий-3. Агентство также отмечает, что технологии цифровых двойников и искусственного интеллекта, включая инструменты Lunar Autonomy Challenge, в некоторых процессах разработки и испытаний могут заменить более 50% материальных ресурсов виртуальными инструментами.