Кратко вывод — почему Луна как полигон имеет значительный смысл для подготовки пилотируемых миссий на Марс, какие именно научно‑технические задачи критичны, и как строить международно‑коммерческую интеграцию.

1) Общая оценка «Луна vs орбитальная станция»

Преимущества постоянной лунной базы:
Реальная практика работы на твердой поверхности в условиях низкой гравитации (1/6 g): эксплуатация экзогенных систем (экскаваторы, бурение, строительная техника), обращение с реголитом и пылью, конструктивные решения для посадки/взлёта, герметизация, термальный режим и радиационная защита поверхностных объектов.Проверка ISRU (источники воды, кислорода, топлива, строительных материалов) в реальных условиях, а не в имитации — ключевой потенциал для «заправки» межпланетных стартов и уменьшения массы, стартующей с Земли.Долговременное изучение эффектов частичной гравитации на физиологию (костная масса, мышцы, сердечно‑сосудистая система, вестибулярные адаптации), репродукцию и микроорганизменные экосистемы — важнейший вопрос для планирования длительных миссий на Марс (0.38 g).Отработка больших автономных и дистанционно‑управляемых операций при задержке связи, интеграция человек‑робот команд.Ограничения и минусы:
Лунная среда не идентична марсианской (нет атмосферы, минеральный состав и доступность органики и CO2 отличаются). Следовательно, не все ISRU‑решения на Луне напрямую применимы на Марсе (например, синтез метана по Сэбатиера требует CO2).Постройка и поддержание базы на поверхности дороже и сложнее, чем орбитальная платформа.Эвакуация/помощь дороже/медленнее по сравнению с низкой орбитой Земли.Преимущества орбитальной станции (LEO/цис‑лунный L1/L2):
Меньшая стоимость входа, проще тестировать системы жизнеобеспечения в микро‑ или глубококосмических условиях, проверять долговременную автономность кораблей и радиационную защиту.Можно моделировать трансферный сегмент Марс‑полёта (замкнутые отсеки, изоляция, длительное микрогравитационное воздействие).Не заменяет тесты на поверхности: не даёт опыта работы с реголитом и местным извлечением ресурсов.

Вывод: орбитальная станция и лунная база решают немного разные наборы задач. Для подготовки к Марсу оптимальна комбинированная стратегия: критически важные эксперименты по ISRU и поверхностной эксплуатации — на Луне; системное тестирование межпланетных транзитных комплексов и жизнеобеспечения — и в орбите.

2) Критически важные ISRU‑эксперименты (приоритеты и параметры)
(Цели: доказать техническую и экономическую жизнеспособность извлечения ресурс/производства расходников в масштабе, пригодном для поддержки миссий.)

Идентификация и картирование ресурсов:

Высок‑разрешающая разведка и керновое бурение в PSR (permanently shadowed regions) для оценки количества льда, его распределения и смешения с реголитом.Показатели: пробы на глубинах до 1–3 м, минимальная массовая оценка запасов с погрешностью <30%.

Извлечение воды (методы и параметры):

Термальное/микроволновое нагревание реголита (вакуумный десорбционный метод): эксперимент по нагреву порции реголита, улавливанию и конденсации пара. Измерить kg H2O извлечённого на тонну реголита, kWh/кг воды, эффективность систем сепарации.Механическое бурение и подача льда в герметичную камеру с последующей электролизой.Ключевые метрические цели: достижение энергозатрат < 500 kWh/kg воды (порог зависит от доступной энергетики, чем ниже — тем выгоднее для топлива), демонстрация непрерывной работы на уровне десятков kg/месяц в пилотном этапе.

Производство кислорода и топлива:

Электролиз воды в условиях Луны: эффективность и интеграция с электропитанием и системами хранения (LH2/LOX).Экстракция кислорода из реголита: методы (реакция с илменитом, карботермическая, FFC‑Cambridge электролиз расплавленного реголита). Эксперименты должны оценить выход O2 (kg O2/т реголита), энергозатраты (kWh/kg O2), материалы/реагенты и регенерацию реагентов (например, использование H2 для восстановления и его рекуперация).Демонстрация замкнутой цепочки: реголит → кислород → хранение → заправка малой планетарной посадочной ступени.Ключевые цели: достижение энергоэффективности и надёжности на уровне, позволяющем замещать значительную долю кислорода/топлива в кампании на Марс (требует многоразовых демонстраций).

Производство/хранение топлива и его передача:

Электролиз и криогенное хранение водорода и кислорода; технологии лечения утечек и пассивации; испытание заправочных операций на поверхности и в орбите.Технологии синтеза топлива для возврата: на Луне нет достаточного CO2 для метана, но LH2/LOX или O2/CH4 возможны при доставке карбона извне — всё же полезно проверить крио‑работы и передача.Ключ: демонстрация удержания криопродуктов в лунных условиях в течение месяцев и демонстрация операций рулевой/заправочной насосной техники.

Производство строительных материалов:

3D‑печать из реголита: разные технологии — микроволновое спекание, лазерная плавка, использование связующих полимеров. Испытание механических свойств изделий (прочность, плотность, термостойкость, радиационная защита).Пилотная постройка укрытия/защитной стенки достаточной массы для оценки эффективности защиты от космической радиации и метеороидов.Цель: создать элемент конструкции массой 100–1000 kg с документированными инженерными свойствами.

Реголитная обработка и длительное обращение с пылью:

Испытания пылеотталкивающих покрытий, фильтров, уплотнений, систем очистки скафандров и вентиляционных систем.Измерение влияния реголитной абразии на оптику, подшипники, электронику, термоизоляцию.

3) Биологические и физиологические испытания на Луне (критические)

Длительные пилотируемые экспедиции (месяцы — годы) в условиях 1/6 g:

Отслеживание костно‑мышечного профиля, маркеров метаболизма, функции сердца и сосудов, иммунитета, нейрокогнитивных функций.Включить контрольные группы на орбитальной станции (микрогравитация) и на Земле.Цель: получить количественные данные о темпе потери костной массы и восстановления, понять пороговую g‑величину для нормального функционирования организма — критично для проектирования длительных марсианских баз.

Репродуктивные и развитие‑биологические исследования:

На первых этапах — модели на беспозвоночных/мелких позвоночных (мыши, крысы) для оценки воздействия частичной гравитации и радиации на репродукцию и развитие; половые и эмбриональные эффекты изучать осторожно и в соответствии с этикой.В дальнейшем — растения и закрытые агросистемы: тестировать рост, урожайность, ресурсоэффективность в реголитных субстратах/с компрессиями воды/удобрений.

Биосистемы переработки отходов и производства пищи:

Биореакторы для компостирования, регенерации воды и CO2‑баланса в реальном замкнутом цикле.Тесты устойчивости микробиомов экипажа и систем к лунной среде (пыль, радиация).

Радиационная защита:

Измерения дозовой нагрузки на поверхности и под реголитным укрытием; испытание материалов и конфигураций защиты (реголитный насыпь, водяные/многоцелевые баки, активные/пассивные экраны).

4) Технические испытания и инфраструктура

Электроэнергия: масштабируемые демонстрации (солнечные массивы + аккумуляторы, регенеративные топливные ячейки, малые ядерные реакторы типа Kilopower). Оценить стабильность и автономность.Робототехника и автономные системы: автономные экскаваторы, буры, мобильные заводы ISRU; проверка надежности и возможности удалённой/локальной поддержки.Коммуникации и навигация: устойчивые каналы Земля–Луна, локальные сетевые роуты, L1/L2 ретрансляторы.Технологии стыковки/логистики: посадочные площадки, вертикально‑взлетные системы, системы сокращения пыли при посадке, протоколы межплатформенного обслуживания.Криогенное хранение и передача топлива в условиях низких температур и вакуума.Инструменты для быстрого печатания запасных частей (additive manufacturing) и их квалификация.

5) Роль международного и коммерческого партнёрства — как интегрировать

Принципы сотрудничества:
Чётко определённые интерфейсы (механические, электрические, информационные) и стандарты (dock, power, comms) — чтобы модули разных поставщиков и стран могли взаимодействовать.Модель распределения рисков и выгод: комбинация государственно‑финансируемых компонентов (научная инфраструктура, безопасность) и коммерческих сервисов (логистика, транспортировка, ISRU‑сервисы).Открытость данных и научного обмена на ранних этапах — для ускоренного верификационного цикла, но с защитой интеллектуальной собственности коммерческих участников.Коммерческие роли:
Поставщики лунного такси/lander‑услуг, грузовые перевозчики, подрядчики ISRU (как поставщики услуг «вода/кислород как услуга»), подрядчики по строительству и производству «на месте», коммерческие производители энергии и сервисы по переработке реголита.Закупки «услуг» государственными агентствами (заключение контрактов с заранее оговорёнными метриками результатов), вместо полной государственной постройки всего комплекса.Международные роли:
Государства‑партнёры могут взять на себя научные модули, наземные станции, научные эксперименты, медицинскую поддержку и т.д. Механизмы распределения затрат по примеру ISS, но с учётом коммерческих контрактов.Создание многостороннего правового/операционного форума (или использование Artemis Accords/модификации) для регулирования доступа к ресурсам, защиты окружающей среды, стандартов безопасности и ответственности.Инструменты интеграции:
Функция «стартовых подрядов» (prize/competitions) для ускорения развития технологий ISRU/роботов/энергетики.Ограниченный международный «корпоративный консорциум» по управлению базой (напр., аналог MOU/IGA для ISS), где партнёры вносят вклад в виде модулей/услуг и получают долю использования.Гибкие права на коммерческую эксплуатацию ресурсов: государственно‑частные соглашения, где государство покупает услуги по ресурсам у коммерсантов или делит выручку/интеллект.

6) Практическая дорожная карта — ориентир

Первая фаза (0–5 лет):
Продолжить детальную разведку (VIPER и аналоги), посадочные миссии, малые ISRU‑демонстраторы (RESOLVE‑подобные), роботы по бурению, демонстрации пилотных технологий электролиза и печати.Запуск орбитальной платформы для тестирования длительных жизнеобеспечивающих систем и транзитных модулей.Вторая фаза (5–15 лет):
Пилотная лунная база: модули для жизнеобеспечения, энергоснабжения (киловатты → десятки кВт), мобильная ISRU‑установка, 3D‑печать укрытий; страна/компании‑партнёры предоставляют модули и сервисы.Длительные экспедиции людей (6–12 месяцев и более) для физиологических исследований.Демонстрация производства кислорода и ограниченного объёма топлива, а также технологической цепочки заправки.Третья фаза (15+ лет):
Масштабирование ISRU в коммерческий режим (за счёт частных инвестиций и государственных контрактов), постоянная база с возможностью поддерживать марсианские кампании (заправочные операции, центры техобслуживания, исследовательские лаборатории).

7) Риски и контрмеры

Технический риск ISRU: ранние демонстрации с чёткими KPI (выход, надёжность, энергоэффективность). Подготовка наземных полигонов и испытаний на Луне.Экономический риск: применение гибридной модели (государство оплачивает начальную инфраструктуру и гарантирует спрос на услуги ISRU, чтобы привлечь частный капитал).Регуляторный/правовой: разработать прозрачные правила пользования ресурсами и ответственность за экологические последствия.

8) Рекомендация (сводно)

Не ставить «или/или». Для подготовки к Марсу нужен и орбитальный полигон (для длительных транзитных систем и замкнутых циклов), и лунная база (для surface‑операций и ISRU). Однако если выбирать приоритеты инвестирования конкретных средств для снижения стоимости миссий на Марс — приоритет должен быть на:
1) ранние роботизированные и маломасштабные ISRU‑демонстраторы на Луне (w/ четкими KPI);
2) параллельное тестирование длительного жизнеобеспечения в орбите;
3) затем масштабирование лунной базы по мере достижения показателей ISRU и физиологических данных.Международное сотрудничество и коммерческие партнёры должны интегрироваться через стандарты, многосторонние соглашения, гарантированный спрос (государственные контракты) и открытый обмен научными результатами, сохраняя при этом механизмы защиты коммерческой IP и прав на эксплуатацию ресурсов.

Если хотите, могу:

Составить приоритетный список конкретных экспериментальных установок с техническими спецификациями (масса, мощность, ожидаемые выходы) для первой волны ISRU‑демонстраций.Предложить примерную модель финансирования/правовой договор между государством и частниками для пилотного ISRU‑сервиса.