Главная страница >  Цитатник 

Краффт А. Эрике «Будущее космической индустрии»

3.1 ВРЕМЯ РЕШЕНИЙ

3 Глава ПЕРВЫЕ ИТОГИ

Эра первоначальных исследований близка к завершению. Новая эра — внеземной индустриализации для повышения производительности и экономичности промышленности — дает последовательную центральную стратегию следующей фазы развития. При этом нить научных исследований в космосе должна продолжаться без каких-либо разрывов.

Поскольку последствия бурной индустриализации становятся очевидными даже для людей наименее проницательных, необходимо осознать, что космос является одним из самых ценных источников ресурсов — и для настоящего времени, и для неограниченного будущего.

Наше время — время решений: оценки предпочтительных выборов, тщательного построения перспективного плана освоения космоса и развития в целом земной цивилизации.

Индустриализация космоса выдвигает ряд особых целей, которые могут быть осознаны уже сегодня. Вне всяких сомнений, большая часть этих целей будет становиться совершенно очевидной по мере продвижения вперед. Тем не менее, уже сегодня эти цели представляют ядра кристаллизации, вокруг которых с приходом «Шаттла» могут формироваться новые программы и эксперименты (рис. 4). Рис Условная диаграмма принятия решений по годам

Рассматриваемые вклады в развитие космоса отражены в совокупности следующих целенаправленных тем: обслуживающие системы, ориентированные на поверхность Земли (прикладные спутники и функционирующие в интересах наземных систем орбитальные станции); выпуск промышленной продукции; энергия и свет (Лунетта и другие проекты); индустриализация Луны (добыча сырья и производство) вместе с обеспечивающими системами; устройства для обитания (орбитальные станции, Астрополис, Андроселл); транспортировка; другие обслуживающие функциональные системы (орбитальный многоцелевой комплекс, хранилища топлива и грузов и т. п.).

3.2 ПЕРВОНАЧАЛЬНЫЕ КАПИТАЛОВЛОЖЕНИЯ

Сопоставление величин затрат и периодов времени, в течение которых они должны быть «реализованы, показывает, что в каждом из рассматриваемых случаев средние цифры лежат в пределах 3 млрд. долл. в год (в ценах 1975 г.). 3.3 КОНТУРЫ ЭКОНОМИЧЕСКОГО ВЫИГРЫША

На схеме (рис. 5) показаны в функции времени прогнозируемые затраты на обеспечение первоначального уровня производительности экзоиндустрии. Как показано в последнем разделе этой книги, первоначальные капиталовложения включают все обеспечивающие системы. На схеме показаны основные транспортные системы, включенные в стоимостную оценку. Определены характерные вехи для соглашений по охране среды и безопасности полетов для первоначального объема производительных возможностей в период 1990—2000 гг., конечных определителей экономических выгод и двух ключевых технологических потребностей. Рис Диаграмма капиталовложений по отраслям космической индустрии: 1—индустриальное производство на Луне: 2—генерация энергии: 3—трансляция энергии; 4—Лунетта; 5—производство на околоземной орбите; 6— платформа на ГСО; 7—«Шаттл»; 8—промежуточный буксир; 9—ступень с солнечно-электрическим приводом; 10—межорбитальный транспортный аппарат (МТА); 11—пилотируемый межорбитальный корабль; 12—система выведения с большой полезной нагрузкой; 13—рой ступеней с солнечно-электрическим приводом; 14—транспорт в пространстве Земля-Луна; 15—лунный посадочный транспорт- 16—аэрокосмический фрахтер; 17—«Орбитрон»

Первые два из этих критериев очевидны. Третий связан с потребностью (или ее отсутствием) в новой и перспективной транспортной системе. Как правило, это влечет не меньшие (чем первоначальные) капиталовложения, которые должны включаться в величины первого критерия.

Существует довольно много различных критериев, с помощью которых следует оценивать соотношение «затраты — прибыли» для продукции, производимой космической индустрией. На схеме (рис. 6) используются девять выбранных из их общего числа возможных критериев. Представляется, что именно эти критерии являются репрезентативными, т. е. имеют главное значение и способны взять на себя роль показателей в некотором сравнительном анализе. Рис Круговые диаграммы, характеризующие уровни (А— умеренный; В—большой; С—очень большой) затрат и выгод космической индустрии: а—идеальный случай; б—передача информации; в—наблюдение за поверхностью Земли; г—производство на орбитальной станции; д—ретрансляция энергии; е—космическая осветительная система (Лунетта); ж—Солетта: э—генерация энергии в космосе; и—лунный индустриальный комплекс. (лучи обозначают: 1—капиталовложения; 2—амортизационный период; 3—транспортные расходы; 4—затраты на производство и распределение; 5—рост объема производства; 6—уровень качества продукции; 7—потенциал роста; 8—улучшение окружающей среды; 9—расширение ресурсной базы; в центре обозначен начальный год десятилетия)

Второй критерий — амортизационный период, нужный для возмещения инвестиционного капитала и процентов путем создания ценностей (потребительной стоимости).

Первый критерий отражает суммарные затраты, потребные для выполнения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР), испытании и постройки всех элементов собственно линии продукции, включая производственные предприятия, системы жизнеобеспечения, вспомогательные комплексы и обслуживающие устройства, наземные установки и устройства транспортировки и запуска, а также развитие транспортных систем.

Первый критерий вместе с четвертым определяют величину долга (то есть суммарных затрат на создание и эксплуатацию космического комплекса). Равным образом, пятый и девятый критерии очерчивают ключевые основы спектра прибылей и преимуществ. Нас, прежде всего, интересуют следующие вопросы. Увеличит ли производственное направление в освоении космоса наши возможности по выполнению определенных функций? Повысятся ли в связи с этим качества операций, технологических процессов и самой конечной продукции? Увеличит ли это нашу дееспособность, то есть обеспечит ли нам возможность совершать дела, которые в противном случае оказались бы непосильными для нас или, по крайней мере, практически невыполнимыми? Как сильно связано улучшение наземной среды обитания с выносом ряда отраслей индустрии в космос и, наконец, поднимет ли это уровень наших производительных сил — по части энергии, сырья и методов обработки материалов?

Третий критерий отображает транспортные потребности, диктующие необходимость создания новых транспортных систем; он учитывает их целесообразность и текущие эксплуатационные затраты. Первый член как обратная связь входит в первый критерий. Третий член включается в четвертый критерий — затраты на производство и распределение (т. е. на доставку продукции потребителям).

Поэтому важно установить период, когда та или иная программа может быть реализована и обеспечит соответствующую отдачу. В центре каждой круговой диаграммы («профиля») показано первое десятилетие, в ходе которого рассматриваемая линия космической индустрии сможет функционировать не менее семи лег. Приведенные оценки можно счесть оптимистическими — с точки зрения скептика; но энтузиасты могут к ним относиться как к весьма пессимистическим. Во всяком случае, технически все рассматриваемые программы представляются осуществимыми в указанные периоды. Анализ основных закономерностей, положенных в основу при построении круговых диаграмм, приведен в табл. Таблица 2 Критерии программ Критерий Значение критериев по программам Передача информации Наблюдение за поверхностью Земли Производство на околоземной орбите Лунетта Ретран-сляция энергии Генерация энергии Солетта Индустриаль-ный комплекс на Луне Капиталовложения, млрд. долл. 1 1 5 15 25 70 100 70 Ранг* А А А В В С С С Амортизационный период, лет 3 3 5 7 7 7 10 10 Ранг А А А В В В С С Транспортировка** 1 1 1 2, 3 1, 2, 3 4, 6 4, 6 4, 7, 8 Ранг А А А В В С С С Стоимость производства и распределения *** н/н н/н с/н с/н нет/н с/с б/н с/с Ранг А А В В А В С В Увеличенный объем производства об об н об об об об об Ранг С С А С С С С С Повышенное качество продукции ов ов нет ов ов ов нет ов Ранг С С - С С С - С Способность к развитию ов ов ов ов ов ов ов он Ранг С С С С С С С С Улучшение среды обитания н об с б об об об об Ранг А С В В С С С С Расширение ресурсной базы н б м об об об об об Ранг А В А В С С С С Примечания: * Буквы ранга соответствуют рис. ** Цифры обозначают: 1—многоразовую транспортную систему «Спейс Шаттл»; 2—развитие (модификация) МТС «Шаттл»; 3—ступень с солнечно-электрической тяговой системой; 4— аэрокосмический грузовой корабль (фрахтер); 5—ступень с ядерным электроракетным двигателем; 6— транспортный корабль с газофазным двигателем; 7—транспортный корабль с ядерно-пульсационной тяговой системой; 8—астрон. сочетание поверхностной (Лунатрон) и орбитальной (Орбитрон) транспортных систем. *** В таблице приняты следующие сокращенные обозначения: об—очень большой ,(-ая); н—небольшой (-ая); ов—очень высокий (-ая); м—малый (-ая); с—средний (-ая); б—большой (-ая).

С целью качественного сравнения различных направлений введены три уровня: А, В, С, представленные тремя концентрическими кругами возрастающего диаметра. Девять «спиц» (радиусов) соответствуют принятым девяти критериям. Величина каждого параметра откладывается вдоль радиуса, а концы получающихся векторов соединяются прямыми линиями. В результате образуется своеобразный абрис или «профиль» (заштрихованная область), совокупно характеризующий данную частную линию производства (см. рис. 6). Для сравнения на схеме показан идеальный (рекомендуемый) профиль, который отображает логически обоснованные четкие выводы: денежные обязательства (критерии с первого по четвертый) следует снижать, а «отдачу» (критерии с пятого по девятый) необходимо всемерно повышать. Очевидно, что наиболее предпочтительной является та линия производства, чей профиль точнее всего приближается к идеальному. Однако на схеме видно, что ни одна из линий не отвечает полностью этому требованию. (Необходимо, правда, учитывать и то обстоятельство, что некоторые критерии применимы не во всех случаях.) Но реально даже та линия, чей профиль отклоняется от идеала, не обязательно должна считаться нежелательной: ее ценность существенно зависит от рассматриваемого периода, а также от относительных весов критериев.

Диаграмма, характеризующая наблюдение за поверхностью Земли, имеет профиль, подобный профилю программы передачи информации, за исключением более высокого потенциала благоприятных изменений в наземной окружающей среде, обеспечиваемого за счет контроля загрязняющих факторов, инфекционных болезней людей и заболеваний растений. Когда обсервация Земли достигнет полного развития, ее характеристический профиль будет очень близок к идеальному.

Передача информации уже сегодня превратилась в процветающее коммерческое мероприятие; в 80—90-е годы этот вид сервиса будет доведен до весьма высокой степени совершенства. Это обеспечит большие преимущества в смысле возрастания возможностей по передаче различных данных, навигации и глобальной связи. Телевидение и голографическая трансляция вошли в практику нашего времени; качество таких передач неуклонно растет так же, как и их объем; в будущем подобные коммуникации приобретут способность соединять между собой точки Земли на межконтинентальных удалениях. Снижение потребностей в металле для башен и кабелей будет способствовать улучшению наземной среды обитания. Передача информации в системах телеуправления наземными системами обеспечит определенный вклад в расширение ресурсной базы.

Но для случаев производства на околоземной орбите и системы ретрансляции энергии задача оказывается более сложной.

В обоих рассмотренных случаях начальные капиталовложения, амортизационный период, транспортные потребности, а также стоимость получения и распределения информации не выдвигают каких-либо больших требований.

Система ретрансляции энергии повышает возможности для создания больших солнечных, ядерных или других электростанций в удаленных и необитаемых районах Земли. Качества конечного «выхода» разветвляются по многим каналам и преобразуются в итоге в громадное усовершенствование приемно-выпрямительного комплекса, поскольку преобразующие силовые станции не дают никаких химических или ядерных отходов, загрязняющих окружающую среду.

В первом из упомянутых случаев, прежде всего, предусматривается повышенное качество продукции и высокий потенциал развития.

Аналогичный анализ положен в основу построения экономико-эффективностных профилей для Лунетты, системы генерации энергии, Солетты и лунного индустриального комплекса.

Возможность размещения в удаленных областях дает выгоды окружающей природе и расширяет ресурсную базу путем использования высокотемпературных солнечных установок я геотермальных источников, которые в других случаях оказываются слишком далекими от потребителей.

Если стоимость работы в космосе высока, то ясно, что годовой доход от выполнения данной работы (т. е. от функционирования созданных благодаря этой работе систем) должен быть тоже достаточно высоким — по-видимому, в 10—100 раз выше, чем на Земле. Этого можно достичь только благодаря неограниченной трате энергии и широкому использованию автоматизированного оборудования, а также благодаря повсеместной компьютеризации, телеконтролю, телеуправлению, а в пределе — применению роботов .

Предварительные количественные экономические характеристики в функции времени приведены в последнем разделе книги.

Прогрессивно- расширяющаяся деятельность в космосе может быть обеспечена как за счет .роста наземных производительных сил; так и путем создания новых индустриальных центров вне Земли (которые могут группироваться по их местоположению). Соответствующая классификация представлена в верхней части схемы (рис. 7). Рис Схема развития геокосмических программ: О3О—околоземная орбита; ГСО—геостационарная орбита; ССО—солнечно-синхронная орбита; СЭС—солнечно-электроракетная ступень; МТКК—межорбитальпый транспортный космический корабль; черные кружки обозначают большее или меньшее соответствие решаемой задаче; белые кружки обозначают повышение экономичности транспортных систем в «послешатловский» период

3.4 ПОДГОТОВКА ПРОГРАММЫ ОСВОЕНИЯ ОКОЛОЗЕМНОГО КОСМОСА

На схеме (рис. 7) размер черного кружка показывает относительную пригодность («достаточность») данной транспортной системы для обслуживания рассматриваемой программы или отдельной операции.

Нижняя часть этой схемы относится к транспортному обеспечению программы. Логичный первый шаг для улучшения характеристик транспортных операций — максимизировать использование многоразовой транспортно-космической системы (МТКС) «Спейс Шаттл», а также ее последующих модификаций. Этого можно достичь путем улучшения характеристик силовых установок ступеней МТКС, повышением их конструктивного совершенства; в ряде случаев целесообразно заменить орбитальный самолет (ОС) МТКС на одноразовый блок, оснащенный главными двигателями ОС и размещенный (как и ОС) на внешнем топливном баке. Такой одноразовый блок МТКС способен доставить на околоземную орбиту до 150—200 т полезной нагрузки . Двигатели этого блока — для их повторного использования — могут быть возвращены с орбиты на Землю при последующем рейсе орбитального самолета.

Для монтажа на геостационарной орбите (ГСО) искусственного спутника Земли, предназначенного для генерации энергии (ИСЗ ГЭ), мощностью в 5—10 ГВт, для монтажа рефлектора большой Лунетты или для лунных операций требуется АКФ с минимальной полезной нагрузкой не менее 1000 т. Вместе с тем, необходимо значительное повышение экономичности всех «послешаттловских» транспортных систем — для максимально большего числа их применений. 3.5 МАКСИМИЗАЦИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОГРАММЫ «ШАТТЛ»

Следующий крупный шаг в развитии транспортных систем — создание много большего по размерам (чем «Шаттл») транспортного космического аппарата класса «Земля — орбита», названного для краткости аэрокосмическим фрахтером (АКФ) . Его создание обеспечивается благодаря успехам в разработке межорбитальных космических кораблей с нехимическими тяговыми системами.

Комплекс «Шаттл» включает многоразовый межорбитальнын буксир и солнечно-электрическую ступень (СЭС); в более поздний период к ним добавятся пилотируемый межорбитальный аппарат (ПМА) и связка («гроздь») ступеней с солнечно-электрическим приводом (рис. 8). Рис Схема использования МТКК «Спейс Шаттл»

Чтобы дать начальный импульс реализации программы индустриализации космоса, целесообразно в первую очередь обеспечить максимальную выгоду от эксплуатации МТКС «Шаттл» и производных от нее транспортных систем.

Имея в виду развитие солнечных панелей, достаточно нечувствительных к протонной радиации (в этом отношении весьма многообещающими представляются тонкие панели, включающие солнечные батареи из арсенида галлия), связка солнечно-электрических ступеней может обеспечить высокую эффективность комплекса МТКС «Шаттл» при выведении на геостационарную орбиту тяжелых полезных нагрузок. Если принять годовой грузопоток, обеспечиваемый одной связкой СЭС, порядка 200 т, то потребная численность «флота» этих связок определяется следующими соображениями. «Шаттл» рассчитывает на 40 полетов в год. «Чистая» полезная нагрузка за один полет составит около 25 т, т.е. годовой грузопоток будет порядка 1000 т. Следовательно, потребуется флот из пяти связок СЭС. Каждая связка будет состоять из тридцати двух солнечно-электрических ступеней. Необходимо также 8 дополнительных солнечных панелей для реновации каждой связки, чтобы обеспечить годовой грузопоток на ГСО в 1000 т.

Комбинация многоразового буксира и солнечно-электрической ступени дает возможность за один цикл (полет с Земли на орбиту и обратно) выводить на ГСО и возвращать обратно на Землю полезную нагрузку весом в 1 —1,5 т. При этом буксир доставляет нагрузку на промежуточную круговую орбиту (ПКО), а солнечно-электрическая ступень переносит грузы с ПКО на геостационарную орбиту. Маневренность солнечно-электрической ступени позволяет ей выполнять на геостационарной орбите широкий спектр различных операций; аналогичные операции могут выполняться на двенадцатичасовой или сорокавосьмичасовой орбите. С помощью буксира (используемого в случае необходимости выполнить более быструю доставку) и солнечно-электрической ступени можно добиться распространения экономически эффективных транспортных операций и на более удаленные орбиты.

Анатомия следующих за «Шаттлом», более мощных транспортных систем, представляющих собой комбинацию субсистемы типа «Земля — орбита» и межорбитальных кораблей, сильно зависит от принятого метода межорбитальных перевозок.

Эти транспортные возможности достаточны для реализации системы ретрансляции энергии, для Лунетты и орбитальной базы на ГСО, но недостаточны для Солетты или силовой станции на орбите, предназначенной для генерации энергии. Для них потребны более мощные транспортно-космические системы. 3.6 ДОСТАВКА ОБЪЕКТОВ НА ГСО

Это решение сочетается с выбором более мощной и менее радиационно-чувствителыюй ядерно-электрической ступени (ЯЭС), монтируемой на околоземной орбите (ОЗО) и представляющей собой межорбитальную систему выведения малой тяги.

Одно из возможных решений — улучшение характеристик транспортной субсистемы «Земля — орбита» в направлении минимизации суммарных затрат при сохранении полезной нагрузки в диапазоне 150-200 т, компенсируя это более высокой частотой запусков. Последнее связано с необходимостью создания большого числа наземных стартово-посадочных баз и большего количества летательных аппаратов, а также с ограничением по объему объектов полезной нагрузки.

При доставке грузов на ГСО система большой тяги имеет следующие преимущества. Для запуска на ГСО, для запуска с поверхности Земли на околоземную орбиту, для перехода с ОЗО на ГСО и обратно используется один стандартный АКФ из многоразовых ступеней с двигателями, работающими на жидком водороде и жидком кислороде. Снижаются суммарные затраты на транспортировку (включая создание и эксплуатацию транспортной системы). На Земле можно собирать крупногабаритные модули. Солнечные батареи собираются на околоземной орбите, характеристики солнечных панелей не ухудшаются при быстром прохождении радиационных поясов. Если промежуточная круговая орбита для сборки связки солнечно-электрических двигателей размещается выше протонного радиационного пояса Земли, то связка СЭС обеспечивает выведение груза на ГСО. В составе собранного орбитального комплекса с людьми на борту нет кораблей с ядерной тяговой системой. Не нужен буксир с ядерно-электрической тяговой системой. В случае повреждения ИСЗ — генератора энергии возможна его быстрая замена — для минимизации потерь в годовых доходах. Космический аппарат (его первые две ступени) пригоден также для участия в орбитальном производстве и в лунных операциях.

Другая, радикально отличная, альтернатива — создание значительно большего летательного аппарата класса «Земля — орбита», названного аэрокосмическим фрахтором. Он обеспечит доставку груза даже непосредственно на ГСО. АКФ представляет собой систему выведения большой тяги.

Из сравнения суммарных преимуществ межорбитальных систем выведения большой и малой тяги видно, что возможности вывода с большой тягой более привлекательны — по крайней мере, этот способ следует рассматривать как основной. Это не исключает применения связки солнечно-электрических ступеней для доставки грузов на высокие орбиты с промежуточной круговой орбиты (ПКО), на которую объекты будут выводиться аэрокосмическим фрахтером. Таким образом, связка СЭС будет играть роль, аналогичную той, которую играет межорбитальный буксир (но, разумеется, в значительно меньших масштабах!) в составе транспортного комплекса на базе МТКС «Шаттл». Такая система потребует длительного времени на доставку груза, но будет малочувствительной к изменению наклонения орбиты — благодаря высокому удельному импульсу ее двигательной установки малой тяги. 3.7 АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ ГРУЗОВОЙ КОРАБЛЬ

Система малой тяги также имеет свои преимущества. Развитие новой большой системы выведения многократного применения вместо тяжелого транспортного корабля. Возможность выбора монтажной орбиты: ОЗО, промежуточная или ГСО — вместо ПКО или ГСО для системы выведения большой тяги. На ОЗО повреждения ликвидируются с меньшими затратами. Использование буксира с ядерно-электрической тяговой системой обеспечивает экономию высокосортного топлива. Ядерно-электрический буксир в принципе применим для лунных операций.

АКФ, рассчитанный на выведение 100 т на 030 (рис. 9 а), способен вывести на геостационарную орбиту от 250 до 280 т, а на четырехчасовую синхронную орбиту (относительно потенциальной роли частично синхронных орбит, особенно четырехчасовых и шестичасовых, см. стр. 85 и 128), по меньшей мере, до 600 т.

Схематическое изображение аэрокосмического фрахтера выполнено в соответствии с его ранее установленной общетеоретической концепцией. Полезная нагрузка, выводимая АКФ на околоземную орбиту с наклонением в 30° и высотой 370 км, составляет порядка 1000 т, а в определенных случаях и больше. Трехступенчатая принципиальная схема АКФ с отделяемыми субсистемами обеспечивает высокую гибкость в плане изменения объема полезной нагрузки. Рис Схема аэрокосмического фрахтера: а—для полетов па геостационарную орбиту (ГСО); б—для полетов на околоземную орбиту (ОЗО); в—для полетов на промежуточную орбиту высотой 2000 хм; г—для полетов на промежуточную орбиту высотой 8000 км; д—для полетов на Луну; е—для перелетов с ОЗО на ГСО или Луну. 1—ступень 1-я; 2—ступень 2-я; 5—ступень 3-я; 4—ступень 4-я; 5—перевозимый груз; б—тяжелый компактный груз; 7—теплозащита для возвращаемых частей; 8—двигатель; 9—сбрасываемый носовой конус; 10—бак для водорода; 11—бак для кислорода.

Следующие две модификации четырехступенчатого корабля или корабля с разделяющимися ступенями (рис. 9, в, г) предназначены для доставки грузов на промежуточную круговую орбиту: на 2000 км около 790 т, а на 8000 км — около 500 т.

АКФ (рис. 9, б) целесообразен для доставки сырья на индустриальные предприятия, размещенные на околоземной орбите, включая материалы для производства элементов больших конструкций и фасеток рефлекторов для мощных космических осветительных систем на ГСО и более низких синхронных орбитах.

Четырехсекционная третья ступень также может использоваться для повышения возможностей по доставке на геостационарную орбиту или же на более низкие синхронные орбиты, сохраняя потенциальную возможность повторного использования всех ступеней и секций.

Разделяющийся трехступенчатый фрахтер показан модификацией (рис. 9, д), пригодной для доставки по меньшей мере 300 на круговую окололунную орбиту. Для выполнения подобного полета третья ступень складывается из четырех секций. Только ступень 2 будет возвращаться к Земле, в то время как ступени 3 и 4 будут превращаться в элементы лунных конструкций (орбитальных или поверхностных) или же послужат сырьем для завода на окололунной орбите (см. стр. 169); по крайней мере, они могут сыграть роль баков. Но при этом отсеки с электроникой и двигатели могут возвращаться обратно к Земле, если это окажется экономически оправданным.

3.8 ОБЛАСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АКФ

Поскольку можно повторно использовать системы на основе ступени 3 и ступени 4 (на рис. 9, а, б,), показаны две модификации для запуска грузов на околоземные орбиты. Крайняя слева конфигурация без третьей и четвертой ступеней будет доставлять полезную нагрузку, которая в этом случае может включать топливо для буксира, если только это топливо не предусматривается перекачивать на ступени буксира со специального топливного депо, размещаемого на орбите.

Следующая схема (рис. 10) убеждает, что в программе индустриализации космоса в самом деле имеются широкие основы для существования таких целей. Рис 1 Структурная схема использования аэрокосмического фрахтера

Хотя возможности АКФ по доставке полезной нагрузки в одном блоке достаточно велики, все же частоту его запусков нельзя снижать ниже некоторого экономически потребного минимума — а именно, одного запуска в месяц. Развитие аэрокосмического грузового корабля основывается на существующей потребности обеспечить достижение поставленных целей.

Астрополис будет расти и расширяться на основе им самим создаваемых модулей, конструкций и оборудования. Он может также стать основным производителем конструкций и других компонентов, необходимых для строительства ультралегких космических светильников (стр. 66 и далее) и космических энергосиловых установок (стр. 112 и далее) на круговых геоцентрических орбитах. Он может сыграть значительную роль в создании индустриального комплекса на Луне, создавая конструкции и элементы систем для первоначального строительства орбитальных лунных индустриальных установок так же, как и для строительства объектов поверхностной индустриальной зоны на Луне — по крайней мере, до тех пор, пока лунные индустриальные предприятия не приобретут способность сами себя репродуцировать (см. стр. 180).

Ниже перечислен ряд экзоиндустриальных предприятий, которые целесообразно далее рассматривать. Их размеры и массы требуют для обеспечения экономической жизнеспособности применения больших многоразовых транспортно-космических систем. Астрополис (см. стр. 60) представляет собой большой индустриальный и исследовательский комплекс. Его масса может лежать в диапазоне от нескольких тысяч до более десяти тысяч тонн.

Следует добавить, что ориентированная на космос продукция Астрополиса должна транспортироваться к весьма удаленным от него потребителям. Функционирование лунных индустриальных предприятий также требует минимального снабжения с Земли (например, водородом, азотом и некоторыми химическими реактивами). Обе эти транспортные потребности могут удовлетворяться большим аэрокосмическим грузовым кораблем при транспортных расходах на линиях «Земля — околоземная орбита» между 90 долл. на 1 кг и (в конечном счете) 45 долл. на 1 кг. При таких величинах затрат транспортные операции должны быть экономически эффективными. Схема взаимосвязей АКФ с различными космическими объектами показана на рис. 10.

Таким образом Астрополис будет обеспечивать растущие наземные и внеземные потребности. Будучи только обрабатывающим комплексом, Астрополис подобен высокоразвитому индустриальному предприятию, лишенному своих собственных источников сырья. Вот здесь и потребуются услуги аэрокосмического фрахтера: он будет удерживать затраты на импорт сырья и полуфабрикатов на приемлемом уровне и обеспечит экономическую целесообразность продукции Астрополиса. Для перевозки персонала и специальных дорогостоящих материалов, производимых в небольших количествах, целесообразно вместо АКФ использовать меньшую по размерам многоразовую аэрокосмическую транспортную систему типа МТКС «Шаттл».

Схема на рис. 11 представляет качественное обозрение перспектив индустриализации в геолунном пространстве; эта программа названа автором «Прометей». Основные достижения показаны на схеме в функции времени. Более детальное описание с учетом, затрат дано в конце гл. Для большей ясности на рис. 11 космические предприятия показаны выше оси времени, а транспортные системы — ниже нее. Рис. 1 График реализованных и перспективных программ индустриализации в геолунном пространстве по десятилетиям (над осью — космические предприятия и системы; под осью — транспортные системы): 1—«Аполлон»; 2—прикладные спутники; 5—космическое производство на орбитальной станции; 4—энергия и свет; 5—индустриализация Луны; 6—Астрополис; 7—«Шаттл»; 8—развитие «Шаттла»; 9—ядерно-электроракетная ступень; 10—аэрокосмический фрактер; И—СЭС.

3.9 УЗЛОВЫЕ МОМЕНТЫ

В следующем разделе приведен морфологический обзор общеродовых программ, который нацелен на определение подходящих моментов времени для экзоиндустриализации. Чтобы получить максимум преимуществ от своевременного осуществления этих программ, необходимо: обеспечить все необходимые ресурсы и организацию так, чтобы добиться максимального удовлетворения спроса на продукцию экзоиндустрии; тщательно выбрать главнейшие области производства путем системной оценки по схеме «капиталовложения — риск» с учетом спроса; как можно ранее запланировать переход от индустриальных исследований и развития код эгидой НАСА к руководимым Правительством США разработкам.

Как известно, в шестидесятые годы доминирующей целью космонавтики США были пилотируемые полеты к Луне с посадкой на ее поверхности. Теперь Луна снова оказывается, на весьма длительный период, в фокусе программы «Прометей», рассчитанной, в первую очередь, на индустриализацию Луны, которая должна увенчаться индустриализацией всего геолунного пространства. Можно назвать три ключевые ступени, которые нужно преодолеть для начального приближения к этой цели: 1) осветительные и энергетические космические системы; 2) космическая станция для обеспечения функционирования названных систем так же, как и для использования в интересах наземных систем и космического пространства. Для ее развертывания можно сразу же использовать МТКС «Шаттл» и малые орбитальные станции (типа «Спейслэб»); 3) высокий приоритет послешаттловских транспортных систем, обладающих возможностью доставки в одном блоке более тяжелых полезных нагрузок, чем позволит полное использование многократности существующей МТКС «Шаттл». Наиболее подходящим типом таких систем выведения следует считать ранее описанный аэрокосмический грузовой корабль. Его создание будет следующим ключевым шагом в развитии космонавтики.

В настоящее время термин «робот» различными авторами нспользуется в неодинаковых смыслах. Здесь н далее этим термином будет обозначаться функционально атропоморфная самообучающаяся кибернетическая система, снабженная не только рецепторами, но и эффекторами. Иначе говоря, робот — наиболее совершенный автомат (прим. перев.). Как известно, внутри орбитального самолета МТКС «Шаттл» на околоземные орбиты (с высотами 200 — 500 км) может доставляться полезная нагрузка весом до 29 т (прим. перев.). В морском торговом флоте фрахтером принято называть грузовой корабль.

При этом нужна развитая стратегия, позволяющая преодолеть промежуточные периоды в развитии производительности (когда рост резко замедляется), а также обеспечивающая приемлемый уровень роста и возврата капиталовложений.





Далее:
Загадка спутников Урана.
Первый групповой полет.
РОЖДЕНИЕ Р-9.
И СНОВА БАЙКОНУР.
АКАДЕМИЧЕСКИЕ БУДНИ.
Дерзкие предшественники.
ЗАВОД №22.
Международная авиационная федерация (FAI).
Подстраховка.


Главная страница >  Цитатник