Дорога в космос

 Предлагается на рассмотрение концепция освоения космоса, представляющаяся оптимальной.

   При разработке данной концепции выдвигались следующие основные требования:

   1. Все предлагаемые идеи должны быть практически осуществимы уже в наше время, при нынешнем уровне науки и техники.

   2. Практическая реализация концепции не должна оказывать вредного влияния на экологию Земли, а наоборот, должна способствовать предотвращению приближающейся экологической катастрофы.

   3. Сведение к возможному минимуму необходимых первичных материальных затрат и их быстрая окупаемость.

   С учетом этих требований нынешняя стратегия освоения космоса, когда вся необходимая техника создается на Земле и только потом выводится на орбиту, вовсе не является оптимальной. Самое странное, что такие же принципы мы автоматически переносим и в будущее. Когда речь заходит о крупномасштабном освоении космоса, высказываются мнения что с Земли в космос придется выводить миллионы и миллиарды тонн различных грузов, а так как при нынешней технике поддержание такого грузопотока совершенно невозможно, поскольку это обернулось бы ужасными экологическими последствиями, то выдвигаются проекты всевозможных экзотических транспортных средств от космических лифтов до космических колес, причем все эти проекты сколь грандиозны столь же и трудноисполнимы, поэтому реальное освоение околоземного пространства откладывается на неопределенный срок.

   Но не лучше ли, вместо того чтобы выдвигать различные малореальные проекты подумать над тем, как можно более эффективно использовать уже существующую технику и начать крупномасштабное освоение космоса именно с ее помощью. Мне кажется что все возможности для этого есть.

   Если мы внимательно пересмотрим наши представления об освоении космоса, то заметим что в них закралась одна небольшая, но весьма существенная неточность я имею в виду тезис о необходимости вывода в космос миллионов тонн грузов. Зачем нам вообще выводить в космос какие-то грузы? Это ли наша конечная цель? Что нам вообще нужно от космоса? Нам нужна какая-то конечная продукция, и нужна она на Земле, там где живет и еще долго будет жить большая часть Человечества. Что нужно для получения продукции в космосе? Для этого нужно сырье, но ведь его и в космосе достаточно, вовсе не нужно все тащить с Земли, на первых порах в качестве сырьевой базы можно использовать Луну, но есть еще и другие планеты а так же пояс астероидов, так что сырья в космосе предостаточно. Необходима еще энергия, но ее в космосе даже с избытком, практически неисчерпаемым источником энергии может служить Солнце.

   Если мы так подойдем к вопросу крупномасштабного освоения космоса, то окажется что для подобного освоения вовсе не требуется выводить с Земли на орбиту миллионы тонн грузов, достаточно первоначально вывести несколько сот тонн различного технологического оборудования, а потом уже, с его помощью всю необходимую технику можно создавать прямо в космосе, с использованием Лунного сырья и солнечной энергии. К сожалению мы еще не можем создавать производственные комплексы, которые бы могли работать совершенно без участия человека, с использованием полностью безлюдных производств освоение космоса значительно упростилось бы, но пока что в любом производственном процессе должен участвовать человек, поэтому людям тоже придется выходить в космос. Но если при создании космических заводов максимально использовать автоматизацию, роботизацию а также дистанционный контроль и управление прямо с Земли, то есть работать в космосе с помощью телеботов, то потребности в живом человеческом труде в космосе удастся свести к минимуму и работоспособность всего космического производственного комплекса, большая часть которого расположится на Луне, будут обеспечивать лишь около сотни космонавтов, при этом, если учесть что продолжительность командировки на Луну в случае создания достаточно комфортных бытовых условий может достигать года или даже нескольких лет, пассажиропоток между Землей и космосом не превысит ста человек в год, что вполне по силам современной космической технике. Даже на основе шатлов можно создать пассажирский вариант рассчитанный на перевозку порядка 20 человек, и тогда для поддержания пассажиропотока между землей и космосом потребуется не более 10 запусков в год.

   Когда космические производственные комплексы начнут вырабатывать достаточное количество продукции, возникнет вопрос, как доставлять эту продукцию на Землю. Для этих целей уже сейчас можно предложить достаточно простую и экологически чистую транспортную систему. Дело в том, что транспортировка грузов из космоса на Землю принципиально отличается от транспортировки с Земли в космос уже хотя бы тем, что при подъеме грузов с поверхности Земли необходимо тратить много энергии, а при доставка грузов на Землю наоборот, энергия выделяется. Кроме того, в космосе и на Луне существует достаточно высокий вакуум и поэтому можно отказаться от абсолютно неэффективных химических ракет, а использовать для разгона различных объектов до требуемой скорости электроэнергию, получаемую из энергии солнечного излучения. Для этого достаточно будет построить в космосе и на Луне специальные разгонные эстакады – электромагнитные катапульты, оснащенные системой магнитной подвески и линейными электродвигателями, причем, при допустимом ускорение в 10 ж длина такой эстакады предназначенной для отправки грузов с поверхности Луны будет порядка 10 км.

   Вот как примерно может выглядеть процесс транспортировки грузов на Землю с использованием разгонных эстакад. Допустим, необходимо отправить с Луны на Землю какую-либо продукцию, на пример, солнечные батареи (разумеется, оправлять грузы таким способом можно не только с Луны, но и из любой точки космоса, лишь бы был вакуум).

   Панели солнечных батарей плотно укладываются в специальный контейнер, изготовленный тут же, на Луне. Контейнер укрепляется на тележке, оснащенной системой магнитного подвеса, тележка устанавливается на эстакаду, после чего тележка с контейнером разгоняется на эстакаде до требуемой скорости и отрывается от поверхности Луны. В космосе тележка, при помощи собственной небольшой двигательной установки, состоящей из твердотопливных ускорителей или ионных двигателей, производит коррекцию траектории полета и отстреливает контейнер, придав ему скорость и направление, необходимые для достижения Земли, а сама возвращается на Луну, прилуняясь на ту же самую эстакаду и тормозясь на ней. При этом она может прихватить из космоса контейнер, прибывший с Земли с грузом для Луны, или пассажирскую капсулу.

   Отстреленный тележкой контейнер, продолжая баллистический полот, через некоторое время достигает Земли. На начальном этапе приземлять эти контейнеры можно за счет торможения в атмосфере с последующим падением в океан. Использование на последнем Этапе спуска торможения в водной среде позволит методами парашютирования или планирования аккуратно сажать на прибрежные отмели контейнеры весом в несколько сот тонн. Функции парашюта или планера должен выполнять сам корпус контейнера, сделанный в виде летающего крыла.

   Этот способ относительно прост, но он пригоден только для приемки относительно небольших контейнеров, к тому же он не совсем экологически чист: массовое торможение в атмосфере объектов, движущихся с космическими скоростями, может отрицательно сказаться на состоянии воздушного бассейна, поэтому для приемки контейнеров массой в тысячи тонн, для их торможения перед входом в атмосферу, на низкой околоземной орбите необходимо построить эстакаду, аналогичную лунной. Эта эстакада будет собрана из деталей, поставляемых с Луны. Весь приемный комплекс будет поддерживаться на заданной орбите за счет манипулирования с импульсами отправляемого и принимаемого груза, энергию для этого дадут солнечные батареи.

   После постройки приемной эстакады на подлете к Земле контейнеры снова будет встречать тележка, оснащенная системой магнитной подвески и коррекции траектории. Состыковавшись с контейнером она вместе с ним опустится на магнитный путь приемной эстакады и затормозится до скорости орбитального полета вокруг Земли. Затем, в определенной точке орбиты, тележка с контейнером разгоняется относительно эстакады так, чтобы их скорость относительно поверхности Земли приблизилась к нулю, после чего контейнер отстреливается от тележки и начинает падение на Землю, а тележка возвращается на орбиту.

   Приземлять контейнеры можно опять же за счет торможения в водной среде, где-нибудь в пустынной точке мирового океана. Этот способ привлекает своей простотой и эффективностью. Для создания достаточной несущей поверхности контейнерам необходимо придавать плоскую. возможно дискообразную форму, в этом случае они будут напоминать знаменитые "летающие тарелки". Для управления движением контейнера в воздухе и в водной среде можно использовать небольшие аэродинамические плоскости. При создании приемного комплекса на достаточно низкой околоземной орбите, контейнер, отделившись от эстакады, достигнет плотных слоев атмосферы, имея скорость не выше 1000 м/с. При прохождении через плотные слои атмосферы скорость контейнера будет снижена за счет управляемого планирования до величины порядка 100-200 м/с. Вблизи поверхности океана контейнер, летевший до этого примерно горизонтально, развернется таким образом, чтобы его продольная ось строго совпадала с направлением движения, так контейнер и войдет в воду. Для снижения возникающих при этом перегрузок носовой части контейнера необходимо придать форму очень узкого плоского клина. В водной среде с ее высокой плотностью контейнер будет осуществлять уже настоящий полет. Используя высокую скорость движения и большую несущую поверхность корпуса, контейнер изменит направление движения и, описав под водой широкую дугу, опять выйдет на поверхность океана со скоростью уже всего несколько десятков метров в секунду, и его можно просто выбросить на песчаную отмель. Этот способ сравнительно просто обеспечит приземление контейнеров весом в десятки тысяч тонн, хотя он тоже еще не абсолютно экологически чист. Но неприятные последствия торможения контейнеров в океане окажутся только при достижении в поставках из космоса объема порядка 1 миллиарда тонн в год, а к тому времени уже появится возможность, используя весь накопленный опыт и космическую продукцию, построить и на Земле посадочный комплекс. В этом случае, отделившись от орбитальной эстакады и достигнув в падении плотных слоев атмосферы, контейнер, при помощи собственной системы корректировки траектории полета с использованием небольших аэродинамических плоскостей, будет направлен на приемную эстакаду, расположенную на поверхности Земли. Так как скорость движения контейнера в атмосфере относительно невелика, для его приемки не придется использовать магнитную подвеску а можно применять достаточно простые средства, например, покрыть посадочный путь эстакады небольшими подпружиненными обрезиненными роликами, то будет своеобразное самолетное шасси, только расположенное на земле. Непосредственно перед приемкой контейнера ролики можно раскручивать. Начальную, посадочную часть эстакады необходимо выполнить в виде горки, к которой и будет " притираться" контейнер, ложась брюхом на ролики. Вертикальная составляющая скорости контейнера перейдет в горизонтальную и он затормозится под действием все тех же роликов. Подобный посадочный комплекс обеспечит приземление контейнеров весом до миллиона тонн. Все контейнеры являются одноразовыми, освобожденные от груза они используются как вторичное сырье.

   Таким образом можно организовать односторонний грузопоток с Луны и из космоса на Землю. Масштабы этого грузопотока будут такими, какие потребуются, при этом не возникнет никаких нежелательных экологических последствий, необходимость в обратном грузопотоке - с Земли в космос, на первых порах не возникает.

В последствии же, с созданием мощной космической промышленности, мы легко сможем построить какое-нибудь экологически чистое транспортное средство, которое будет служить только для выхода в космос людей. В настоящее же время в таком транспортном средстве нет необходимости - предлагаемая схема не предусматривает крупномасштабного вывода с Земли в космос людей и грузов. Требуемый транспортный поток вполне обеспечит уже существующая ракетная система "Энергия" несколько десятков запусков которой в год практически ничего не внесут в глобальное загрязнение атмосферы, к тому же в последствии "Энергию" можно будет модернизировать, полностью переведя ее на водородное топливо.

   Таким образом практически все оборудование, необходимое для создания космической промышленной базы, будет изготовляться сразу в космосе или на Луне, (за исключением порядка 100 тонн первичного технологического комплекта, а так же некоторых комплектующих, имеющих небольшую массу но трудоемких в исполнении, которые, возможно, окажется экономически выгодным производить на Земле и потом отправлять на космические сборочные заводы).

   Для работы всего космического производственного комплекса будет использоваться лунное сырье и солнечная энергия. Все технологические процессы в космосе должны происходить при максимально возможном в настоящее время уровне автоматизации и при широком использовании дистанционного контроля и управления прямо с Земли. Использование человека в качестве дешевого робота-манипулятора, выполняющего простейшие операции, как это у нас сейчас широко практикуется, вообще является варварством, в космосе же, где каждый человек будет буквально на вес золота, такое использование человеческого труда совершенно недопустимо. Живой человеческий труд может использоваться только там, где современный уровень науки и техники не позволяет без него обойтись, во всех остальных случаях необходимо использовать автоматизацию, роботизацию или дистанционное управление прямо с Земли.

   Необходимо серьезно проработать вариант с заменой человека в космосе его механическим подобием, то есть телеботом, оснащенным необходимыми органами чувств и управляемым оператором с Земли, если такой вариант удастся осуществить, то в этом случае вообще не возникнет надобности в массовом выходе людей в космос. Конечно, такой вариант был бы идеальным, но, скорее всего, обойтись совсем без человека в космосе пока что не удастся, хотя несомненно что по мере развития космического производственного комплекса довольно скоро наступит момент, когда все процессы будут выполняться полностью в автоматическом режиме, без непосредственного участия человека, и тогда совершенно отпадет необходимость командировать людей на работу в космос.

   С учетом всех вышеизложенных идей можно предложить следующий план освоения космоса:

   После необходимой разведки создаются и отправляются на Луну несколько типовых производственных модулей. Каждый такой модуль состоит из пассажирского и грузового отсека. Пассажирский отсек рассчитан на 5-10 членов экипажа, в грузовом располагается необходимое технологическое оборудование. Кроме того модуль снабжается двигательной установкой, предназначенной для осуществления мягкой посадки на поверхность Луны. Модули можно забросить на Луну при помощи ракетоносителя "Энергия", как наиболее мощной и экологически чистой на сегодняшнее время. Всего необходимо будет построить и отправить не более 10 модулей, следовательно, на первом этапе потребуется не более и запусков "Энергии".

   После посадки модулей на поверхность Луны компактной группой вблизи одного из разведанных месторождений руд конструкционных материалов (железо, алюминий, титан и др.), их экипажи немедленно приступают к работе. Грузовые отсеки модулей разгружаются и при помощи заранее предусмотренных мер они, а так же пустые топливные баки двигательной установки, преобразуются в жилые помещения. Таким образом модули превращаются в довольно комфортабельное временное жилье для членов экипажа. Доставленное оборудование размещается на поверхности Луны. В состав этого оборудования должно входить все необходимое для организации на Луне реального промышленного производства: там должны быть агрегаты для добычи руды, печи для выплавки металла, агрегаты для изготовления из выплавленного металла различных деталей, должно быть так же все необходимое для создания различных полупроводниковых устройств, прежде всего - солнечных батарей. В общем это должен быть промышленный комплекс с полным производственным циклом но в миниатюре. От вредного воздействия вакуума и резких перепадов температуры оборудование можно защитить при помощи пневматических надувных конструкций. Энергию для работы всего комплекса дадут на первых порах солнечные батареи, доставленные с Земли.

   После развертывания первичного комплекса начнутся работы по его достройке. Необходимо будет произвести технологическое оборудование недостающее для полноценной деятельности, построить постоянное комфортабельное жилье для людей, увеличить энергетическую мощь комплекса за счет панелей солнечных батарей, изготовленных уже на Луне. Из этих панелей необходимо создать энергетический пояс, охватывающий Луну по меридиану. За счет того что примерно половина солнечных батарей подобного пояса всегда будут находиться на солнечной стороне, он будет обеспечивать лунный комплекс энергией в любое время лунных суток.

   Когда все необходимые работы по достройке лунного комплекса будут завершены, он будет полностью готов к тому чтобы выдавать промышленную продукцию.

   Тут работа может пойти по двум направлениям, в зависимости от того какие приоритеты будут выбраны при реализации проекта. Если будет поставлена задача как можно скорей начать поставку продукции на Землю, то весь производственный потенциал комплекса направится на создание контейнерной транспортной системы с ее разгонно-тормозными эстакадами, заводами по производству контейнеров и т.д. Если же будет поставлена задача как можно скорее получить отдачу от уже произведенных материальных затрат, то создание контейнерной транспортной системы можно временно отложить, с тем чтобы направить силы на реализацию такого промежуточного варианта - лунный производственный комплекс начнет серийный выпуск спутников связи. Небольшая гравитация на Луне позволит особо не беспокоится о массовых характеристиках и строить универсальные спутники, оснащенные мощными передатчиками, антеннами оптимальных размеров, имеющие большое число телевизионных и телефонных каналов. Выводить спутники с поверхности Луны можно при помощи простейших твердотопливных ускорителей. Размещенный на геостационарной орбите такой спутник обеспечит многоканальное ТВ вещание и глобальную телефонную связь на значительной территории, причем мощность спутниковых передатчиков позволит максимально упростить абонентскую приемную аппаратуру, использовать параболические антенны весьма скромных размеров.

   Появление уже первого такого спутника произведет настоящую революцию в технике связи и телерадиовещании и можно рассчитывать что благодаря этому весь проект получит мощную финансовую поддержку. Конечно, дело не ограничится одним спутником, лунный производственный комплекс будет продолжать их серийное производство и размещение на геостационарной орбите и очень скоро таким образом будет создана глобальная общепланетная сеть спутниковой связи и телерадиовещания. При продуманном подходе создание такой сети и поддержание ее в работоспособном состояние с использованием лунной производственной базы обойдется дешевле, чем в случае если эти спутники строить на Земле а потом выводить в космос, ну а значение такой сети для нашей планеты невозможно переоценить.

   После того как земляне увидят реальную отдачу от космических программ, финансирование этих проектов будет значительно расширено. Тогда можно будет отправить на Луну дополнительные экспедиции, организовать смену персонала и все работы по созданию космического производственного комплекса получат мощный толчок. Создание контейнерной транспортной системы и новых производственных объектов пойдет ускоренными темпами и через некоторое время на Землю начнут поступать контейнеры с космической продукцией. В них на Землю будут доставляться миллионы тонн различных полуфабрикатов: панели солнечных батарей, кристаллы микропроцессоров, электрокабели с негорючей изоляцией, отливки и прокат черных и цветных металлов и еще много всякой всячины, в общем любая продукция способная выдержать довольно значительные перегрузки при транспортировке, с Земли будут вынесены все экологически вредные циклы производства.

   С использованием космических заготовок и полуфабрикатов на Земле прежде всего будет создана мощная, экологически чистая солнечная энергетика на базе дешевых панелей солнечных батарей, изготовленных внеземным производственным комплексом, и различных накопителей энергии, например с использованием водорода получаемого путем электролиза воды. Это позволит наконец-то отказаться от сжигания органического топлива как основного способа получения энергии, что сразу положительно скажется на экологической обстановке, особенно в городах. В скором времени вредное влияние человеческой цивилизации на экологию Земли значительно уменьшится за счет того что все экологически вредные циклы производства (металлургические, химические, биологические и др.) будут вынесены во внеземной производственный комплекс, у нас появятся все возможности для того чтобы и вовсе устранить это влияние.

   Реализация предлагаемого проекта даст мощный толчок движению человеческой цивилизации по пути прогресса, послужит развитию земной науки и техники особенно в такой области как создание автоматических безлюдных производств за которыми, несомненно, будущее.

   Решение чисто космических задач при реализации проекта потребует сравнительно небольших затрат, так как предусматривается максимальное использование уже созданной космической техники. Основная же часть средств пойдет на создание новых, высокоэффективных безлюдных технологий, способных увеличить производительность труда сразу на несколько порядков. Несомненно что такое вложение средств можно только приветствовать.

   В целом с момент высадка на Луну первой экспедиции до момента поступления на Землю первого контейнера с продукцией внеземного производственного комплекса, может пройти не более пяти лет. Снаряжение первой экспедиции не потребует чрезвычайных материальных затрат, а после того как она подтвердит принципиальную возможность создания в космосе крупных промышленных производств, вопросы финансирования будут решаться гораздо легче.

   Проект представляется вполне реальным. Он не предусматривает применения каких-либо экзотических технических решений или создания новых, неизвестных науке материалов. Никаких непреодолимых препятствий на пути его практического осуществления нет и к этой работе можно приступать уже сегодня.

   Вынесение большей части промышленности в космос снимет со сферы материального производства все ограничения, связанные с недостаточностью сырьевых или энергетических ресурсов, с разрушением экологии земли и позволит наконец-то удовлетворить материальные потребности людей в масштабе всей планеты и избавить большую часть человечества от нищенского существования, непростительного для существ, считающих себя разумными.

   Создание внеземного производственного комплекса вполне возможно уже в наше время и было бы большой ошибкой и дальше тянут с этим перед лицом надвигающейся экологической и социальной катастрофы.