Первый спутник, первый человек в космосе, выход в открытый космос,
первый луноход и люди на Луне. Это все за первое десятилетие космической эры!
Что же будет дальше?
Дальше есть впечатляющие успехи! Спутники связи, спутниковое телевидение, интернет, GPS, ГЛОНАСС, карты Земли с огромной точностью и так далее.
Но это успехи скорее электроники, чем космической техники.
Тогда МКС, панорамы Марса, фотографии Титана. Вот это да, впечатляет!
Но вспомним Азимова, Кларка, Стругацких, Булычева и всех остальных. Ожидания были несколько другими. До D-принципа нам ещё далеко. И до «маленькой уютной Солнечной системы» тоже.
Огорчает, что не видно и хоть сколько-нибудь реалистичных планов, прогнозов широкого освоения космоса. Даже обсуждаемый пилотируемый полет на Марс - очевидная утопия.
Есть ли реальный способ настоящего выхода человечества и России в космос? Давайте поищем.
Общие принципы
Итак, начинаем освоение Луны.
Сначала ищем полезные ископаемые. Не будем искать гелий-3, золото, нефть, уголь и даже глину, - пусть этим займутся другие. В начале нам нужны металлы: железо, медь, алюминий и прочие.
Затем потребуется кислород. Его, в принципе, можно извлечь из любого окисла, фактически из чего угодно. Вопрос только в сложности технологии и требуемом количестве энергии. Надо искать самый эффективный путь.
Ещё более важная задача - найти водород на Луне, лучше воду, но не обязательно. Сероводород будет, наверное, не хуже.
Методы разведки («Держись, геолог, крепись геолог!»). Гравиметрия с окололунной орбиты. Сейсмические испытания. Быть может, возможен некий аналог «нейтронного носа», использовавшегося на Марсе, применяемого с низкой окололунной орбиты. Если высота орбиты 1-2 километра, то почему бы и нет? Может быть, нужна пара спутников, летящих друг за другом на некотором расстоянии?
Конечно, разведка никогда не закончится, но после некоторых успехов уже можно идти дальше.
Связь. Везде и всегда будет нужна связь с Землей! Ширины канала всегда будет не хватать. Наверное, надо с самого начала строить сеть спутников-ретрансляторов на окололунных орбитах.
В выбранную точку на Луне 2-3 раза в год отправляются космические аппараты, несущие луноходы и другое оборудование. Луноходы миниатюрные, не более нескольких килограмм каждый. Благодаря этому за один рейс можно доставить до десятка луноходов.
Цель - добыча металлов и иных конструкционных материалов на Луне. Изготовление из них простейших деталей.
Надо решить, как обеспечить связь с Землей. Возможные варианты:
Наверное, возможны комбинированные варианты.
Каждый луноход управляется командой из 2-3-4 человек, скорее всего, в 4 смены (в лунную ночь - найдется чем им заняться). Таким образом, один луноход обслуживает бригада из 8-16 человек. Со временем луноходов (и всего остального) будет больше, количество занятых будет расти.
Естественно, каждый луноход должен быть максимально облегченным. На нем должно быть несколько видеокамер для обзора во все стороны. Учитывая нынешний вес камер, их стоит поставить не меньше десятка. Не будет хватать канала передачи информации - будем снижать разрешающую способность одних, сохраняя ее у активных на данный момент.
Манипуляторы: по всей видимости, не меньше двух. Наверное, разной мощности: один - более мощный, другой - более точный и гибкий.
Если луноходов много, их эффективность можно повысить за счет сменного набора инструментов. Плоскогубцы, дрели, сверла, щетки для чистки от пыли. Аккумуляторы, фонари, сменные солнечные батареи. Провода, переходники, удлинители, передатчики.
Источник энергии: на первом этапе - солнечные батареи. Каждый луноход несет свою батарею. Со временем (а может быть и сразу) - общие стационарные батареи. Энергия передается по проводам, где возможно, или через аккумуляторы.
Конечная цель этапа: выплавка металла. На первое время - в солнечной печи. Изготовление простейшего металлопроката.
Железо, медь, алюминий. Одновременно, изучаем какие ещё конструкционные материалы можно изготовлять на месте.
По мере увеличения выпуска, можно будет разработать новые модели луноходов и
инструментов, уже с учетом имеющихся возможностей изготовлять некоторые,
самые массивные части на месте. За счет этого луноходы будут увеличиваться
в размерах, становиться более специализированными.
Энергии всегда будет не хватать. В какой-то момент, окажется целесообразным доставить на Луну атомный реактор. К этому моменту массивные детали, крепления, провода уже можно будет изготовить на месте.
Постепенно количество реакторов будет расти.
Мы уже умеем выплавлять металлы, изготовлять простейший металлопрокат. Но количество рейсов с Земли не должно сокращаться. Теперь будем строить станки. В начале, конечно же, все придется везти с Земли. На месте будут изготовляться сначала отдельные части, а потом и все большая часть необходимых деталей. Конструкция станков будет постепенно меняться. При доставке с Земли главное - минимизация веса. В дальнейшем - минимизация веса деталей, которые нельзя изготовить на месте.
Не надо стремиться к полной автономии. Микросхемы долго (всегда?) будут привозными.
Очень желательно изготовление на месте солнечных батарей. Как и в других местах, не будем стремиться к полной автономии. Цель - максимальная выходная мощность на каждый грамм, привезенный с Земли.
Добыча кислорода и водорода на Луне. Накопление их в количестве, достаточном для старта ракеты.
Использование электромагнитной пушки длиной в несколько десятков километров для вывода грузов на окололунную орбиту. Пушка не обязана быть сплошной, скорее - ажурная конструкция. Если это удастся осуществить, получим большую экономию топлива.
Накопление запасов кислорода и водорода (топлива для ракет) на окололунной, а впоследствии и на околоземной орбите. Когда это будет сделано, стоимость доставки груза на Луну значительно снижается. Фактически, достаточно будет вывести его на низкую околоземную орбиту. Дальнейший его путь будет требовать только «лунного» топлива.
В результате при тех же затратах на Земле, лунная промышленность начинает развиваться всё более ускоренно.
Ещё раз изучить возможности аэрокосмической системы выхода на орбиту («Буран»). Цель - уменьшение стоимости вывода груза в космос.
Это ещё не означает, что земные затраты можно сокращать. Они все ещё нужны.
Обратим внимание, что до этого момента на Землю с Луны ничего материального не доставлялось. Разве только, некоторые образцы для исследований. «Движение в одну сторону».
Только теперь можно будет ожидать каког-либо материального эффекта от лунной программы для Земли. Долго ждать? А как иначе?
Старт с Луны ракеты, в которой почти вся масса изготовлена на месте. Спустя некоторое время, объем подъема груза с Луны может достигать тысяч тонн. Это позволит приступить к масштабному освоению космоса. Только сейчас, а не раньше можно приступать к крупным научным проектам и изучению других планет.
Строительство телескопа с диаметром зеркала в 1 км. (для начала). Оптический, радио, инфракрасный, ультрафиолетовый, рентгеновский и гамма-телескопы.
Линейный ускоритель заряженных частиц длиной в несколько тысяч километров.
Отправка космических аппаратов к Меркурию, и другим планетам.
Строительство электростанций в космосе, с передачей энергии на Землю.
Честно говоря, пока - не понятно как.
Для начала - освещение с помощью космических зеркал отдельных городов (Москва, С.-Петербург, Мурманск, Иваново) и территорий. Зеркала, конечно, не цельные, а из отдельных подвижных частей, которые все время поддерживают нужную ориентацию в пространстве.
От лишнего света будет глобальное потепление? С помощью тех же тонких зеркал (пластин фольги) отражаем некоторую часть солнечного света. То есть мы можем полностью регулировать световой поток: увеличим его, где не хватает, убавим, где лишку.
Конечно, Земля - сложная система. Неизвестно, что получится в результате. Так и не будем делать с наскока. Будем думать. Время пока ещё есть (хотя оно и уходит).
Далее, передача электроэнергии из космоса на Землю. Проблемы космических электростанций хорошо известны. Как-то их надо решать.
Если космическое электричество удастся сделать дешевле, чем на АЭС, это приведет к радикальному изменению образа жизни. Нефть, уголь, газ, атомная промышленность окажутся не нужными. Следовательно, радикальное сокращение металлургии, транспорта и многого другого. Ну и что? Если сумели в космос выйти, неужели здесь не справимся?
Человеку жить в невесомости долгое время невозможно. Судя по всему, человек, проживший несколько лет даже на Луне уже перестанет быть человеком, то есть не сможет вернуться на Землю.
Поэтому люди должны жить только при нормальной силе тяжести, ориентировочно 0.8-1.2 g. Из этого и будем исходить.
Следовательно, орбитальная станция, - это «вращающийся цилиндр». На картинках было принято рисовать тор, но цилиндр практичнее.
Орбита не может быть низкой, скорее десятки или даже сотни тысяч километров от Земли.
От радиации будем спасаться толстыми стенами (метр?), водяной (ледяной) оболочкой. По мере увеличения размера станций эта проблема станет менее актуальной, - радиация во внутренних помещениях будет гораздо меньше.
В первой версии, цилиндр радиусом 100 метров, толщиной в 5-10 метров. Для получения нормальной силы тяжести на поверхности он должен совершать оборот вокруг оси за ~20 сек. На расстоянии 80-100 м. от центра будут нормальные условия для жизни.
Поднять детали такой станции с Земли невозможно, - слишком много груза. Только с Луны.
Численность населения такой станции несколько сот человек.
Размер станции можно наращивать, добавляя один «блин» за другим.
Когда толщина станет в несколько раз больше диаметра, будем строить новый город, большего радиуса.
Процесс увеличения размеров будет идти постоянно. Разумный предел, допускаемый прочностью имеющихся (и новых) материалов - радиус порядка 10 километров. Период вращения около 3 минут. Линейная скорость на поверхности около 300 м/с, такую скорость могут выдержать (на разрыв) современные конструкционные материалы. Население такого города - до 100 миллионов человек. Но здесь мы забежали вперед, города такого размера дело достаточно далекого будущего. Пока население «деревни» - несколько сот человек, постепенно растет до тысяч.
Зачем нужны такие деревни и города? На околоземной орбите от них толку не видно: все космическое производство, все научные исследования лучше делать удаленно, оператором с Земли.
Но освоение других планет таким образом невозможно. Задержку сигнала с Луны в полторы секунды можно терпеть, но управлять чем-либо с задержкой в десятки минут почти невозможно, разве уж очень неторопливыми устройствами (марсоходы).
Поэтому такие города и деревни будут строиться около других планет. Но тренироваться в строительстве придется на околоземной орбите. Ведь такой город это не только каюты, камбуз, кают-компания, спортзал, офис. Это ещё и оранжерея, парк. То есть достаточно сложная биосистема. Изучать её будем не на околовенерианской орбите, а на околоземной. Да и технологию надо отрабатывать поближе к производству (Луне).
Высаживаться на другие планеты совершенно ни к чему. Технология их освоения уже отработана на Луне. Строим сеть спутников связи вокруг планеты. Затем - один или несколько городов на орбите вокруг неё. И уж затем проводим исследования, строим заводы на самой планете.
Все исследования - только автоматами! Долговременные экспедиции с людьми слишком сложны, дороги и, главное, - совершенно не нужны.
Вообще-то в Солнечной системе для жизни человека, кроме Земли, пригодны Венера, Сатурн, Нептун и Уран. От жары, холода, высокого давления можно защититься, а от силы тяжести (и большой, и малой) - нет. Поэтому только на этих планетах и можно нормально жить: силя тяжести на них не на много отличается от земной.
Вот только, зачем? Гораздо лучше жить в больших, удобных городах на высоких орбитах вокруг планет.
Освоение космоса начали с Луны. Но Луна - не самый лучший объект для промышленной базы. Её ресурсы недостаточно велики. Основную добывающую промышленность надо перемещать на Меркурий. Там естественное собрание тяжелых элементов, средняя плотность Меркурия вдвое больше, чем Земли, Луны. Отсутствие атмосферы также благоприятно для развития. Более мощное солнечное излучение облегчит обеспечение энергией. А городу всё равно, где летать. Разве только у околомеркурианского города должны быть стены потолще. Слишком жарко - поставим зонтик от солнца над городом.
Но на Меркурии мало водорода, то есть возможны проблемы с топливом для ракет.
По видимому, оптимальный вариант для грузовых межпланетных перевозок - солнечный парус. Если удастся изготавливать пленки толщиной в 10 нм, то парус площадью в 1 квадратный км. будет весить несколько десятков тонн, а давление солнечного света на него около Земли около 500 н. Этого достаточно для достижения скорости в десятки км/сек. за разумное время (дни или недели).
Вокруг Меркурия, со временем, можно ожидать постройки уже настоящего «эфирного мегаполиса» - цилиндра с радиусом более 10 км. и с длиной тоже в десятки километров.
С освоением Меркурия ресурсы человечества станут практически неограничены. Добыча миллиардов тонн металлов и иных ресурсов в год.
 |
 |
Вокруг Венеры, скорее всего, должен вращаться город значительно меньших размеров, - просто (пока) нечего там особенно делать.
Венера - полигон для генной инженерии. Как преобразовать атмосферу, сделать планету пригодной для жизни? Оградить планету от части солнечного излучения тонкими зеркалами не слишком сложно. Затем надо вывести микроорганизмы, перерабатывающие углекислый газ венерианской атмосферы. А затем ... .
Марс - пусть осваивают другие.
Вокруг Юпитера, Сатурна наверняка появятся свои города. Там есть из чего их строить, есть что исследовать, есть чем заняться.
Дальнейшие планы - это уже просто фантастика. Остановимся здесь.
На протяжении всех начальных этапов следует ориентироваться на 2-3 старта к Луне в год. Это по силам нашей космической отрасли и достаточно для реализации лунной программы.
| Этап | Длительность, лет |
|---|---|
| Подготовка | 3-5 |
| Луноходы | 12-15 |
| Машиностроение | 5-8 |
| Топливо | 5-8 |
| Выход в космос | 5-8 |
| Всего: | ~40 |
Слишком долго? Слишком быстро? Слишком дорого? А вы учли, что ...?
А у вас есть лучшее предложение? Давайте!
