"БУБЛИК" ВЫХОДИТ НА ОРБИТУ Глава 3 Через девять лет запустил орбитальную станцию и Жюль Верн.

Главная страница > Цитатник

"БУБЛИК" ВЫХОДИТ НА ОРБИТУ

"БУБЛИК" ВЫХОДИТ НА ОРБИТУ

Глава 3

Через девять лет запустил орбитальную станцию и Жюль Верн в своем романе 500 миллионов бегумы . Если бы сегодня кто-нибудь попытался составить каталог всех фантастических романов, повестей и рассказов, в которых построены орбитальные станции, он был бы наверняка толще этой книжки. Фантазии оставались фантазиями пока К.Э.Циолковский не создал свою теорию эфирных поселений .

Первую орбитальную станцию спроектировал американский священник Эдвард Эверетт Хейл в 1869-1870 годах, когда в четырех номерах ежемесячного журнала Атлантик печатался его фантастический рассказ Кирпичная Луна . Это был огромный навигационный спутник, который должен был вращаться вокруг земли по круговой орбите на высоте 6500 м. ...Кирпичная Луна будет вечно обращаться вокруг Земли на своей постоянной орбите, на благо всем мореплавателям ,- писал Хейл.

А как же? ...Население планеты живет на ней только частью, большинство же, в погоне за светом и местом, образуют вокруг нее - вместе со своими машинами, аппаратами, строениями - движущийся рой, имеющий форму кольца, вроде кольца Сатурна, только сравнительно больше . Циолковский предлагал использовать материал планет и астероидов для создания своих эфирных поселений . Разрушенные и превращенные в диски небесные тела будут, по его мысли, образовывать целые ожерелья - цепочку поселений, которые протянутся, словно нити, на миллионы километров в окрестностях Солнца. Циолковский рассказывает в своих работах о методах этого внеземного строительства, компонует системы с рабочими помещениями и оранжереями, пишет о специальных машинах космической индустрии, установленных в заводах-автоматах, касается вопроса космического транспорта и проблем создания систем жизнеобеспечения в жилых помещениях, вплоть до их дезинфекции. Разумеется, это еще не подробная разработанная картина, а наброски, этюды, в которых, однако, легко увидеть и почувствовать грандиозность замысла. Циолковский и сам признает, что великие перспективы рисуются ему пока еще в тумане .

Уж не знаю, как это случилось, но в разных популярных книгах и статьях имя Циолковского часто связывают прежде всего с проблемами межпланетных путешествий. Между тем, создав теорию движения ракеты и доказав, что летательные аппараты, использующие, реактивный принцип, являются единственно возможными средствами для движения в космическом пространстве, Циолковский не ратовал за межпланетные полеты. Во всяком случае он был в этом вопросе довольно сдержан, в отличие скажем, от Ф.А.Цандера. Циолковский считал колонизацию планет вовсе не такой уж важной проблемой. Все его работы были подчинены одной глобальной идее: заселения человеком космического пространства. Именно пространства, а не планет. Планеты, - лишь частный случай общей задачи. Циолковский прямо пишет: Многие воображают себе небесные корабли с людьми, путешествующими с планеты на планету, постепенное заселение планет и извлечение отсюда выгод, какие дают земные обыкновенные колонии. Дело пойдет далеко не так .

Одним из самых активных единомышленников К. Э. Циолковского в вопросах создания эфирных поселений был в конце 20-х годов Герман Ноордунг. Впрочем, в истории ракетной техники следует с большой осторожностью причислять тех или иных первооткрывателей к последователям и единомышленникам . Хронологическое первенство Циолковского вовсе не предопределяет их умственную зависимость от него. Большинство единомышленников даже не подозревали о его существовании и никогда его не читали. Думаю, что Ноордунг в их числе. Историк ракетной техники Вилли Лей считает, что Ноордунг - это псевдоним, за которым скрывается австриец Поточник. Так ли, - не знаю и не совсем понимаю, зачем нужен был псевдоним. Хотя, в то время он, возможно, был и нужен: уж очень несерьезным делом занимался Ноордунг: проектировал орбитальную станцию - один из первых бубликов .

Оценивая подвижнический труд Циолковского, один из пионеров советской ракетной техники, Герой Социалистического труда, профессор Михаил Клавдиевич Тихонравов писал в 1971 году: Циолковский в своих работах рисовал грандиозную картину постройки поселений и городов в межпланетном пространстве с энергетикой, основанной на использовании солнечной энергии и при жизнедеятельности населения в отсутствие сил тяжести или при небольшой искусственной силе тяжести. В подобных случаях люди получат, по мысли Циолковского, ничем не ограниченный простор для дальнейшего развития жизни. Циолковскому чужды пессимистические взгляды на будущее человечества, к сожалению, довольно распространенные среди некоторых ученых, особенно на Западе, декларирующих сравнительно недалекую, а главное, - обязательную гибель земной цивилизации .

Если расположить такую обсерваторию над экватором на высоте около 36 тысяч километров, то она как бы зависнет над Землей, т.е. будет вращаться вместе с нею, делая полный оборот за 24 часа. По мысли Ноордунга, такая обсерватория должна состоять из трех, связанных между собой проводами и воздушными шлангами, частей.

В 1929 году Ноордунг выпустил в Берлине книгу. которая называлась Проблема путешествия в мировое пространство . В этой книге он предлагает создать нал Землей космическую обсерваторию для астрономических наблюдений, изучения природы космического пространства и земной поверхности. Коротко Ноордунг оговаривает, что обсерватория будет выполнять еще одну чрезвычайной важности задачу - она явится базой для межпланетных сообщений.

Жилое колесо - по форме бублик, диаметром в 30 метров - вращается вокруг оси. Вращение создает в пассажирских каютах, расположенных внутри бублика, искусственную тяжесть. В ступице колеса - еще одно параболическое зеркало, - котельная небесного дома. От ступицы к колесу отходят лифт и две криволинейные спицы, внутри которых Ноордунг нарисовал смешную лестницу, по которой шагают человечки.

Необитаемая машинная станция: огромное параболическое зеркало перерабатывает солнечную энергию в электрическую, а также служит для связи обсерватории с Землей с помощью радио и световых сигналов.

Ноордунг считал, что монтаж обсерватории должен вестись прямо на орбите из конструкций и материалов, доставляемых ракетами с Земли. Монтажники и ремонтники должны будут выходить в открытый космос, и для этою предусматриваются воздушные шлюзы, точно такие, какие рисовал Циолковский. У Ноордунга вообще можно очень часто найти детали сходные с теми, которые описывал Циолковский. Вот, например, деталь космического быта: Без силы тяжести нельзя ни стоять, ни сидеть, ни лежать. Зато спать можно в любом положении . Все это было у Циолковского.

Собственно обсерватория расположена в цилиндрическом отсеке со множеством иллюминаторов.

Или вот другой интересный пример: ...важные группы мускулов вследствие продолжительного их неиспользования ослабнут и не станут служить, когда жизнь снова должна будет происходить в нормальных условиях тяготения, например, после возвращения на Землю . Вполне вероятно, - весьма проницательно продолжал он, - что этому можно было бы с успехом противодействовать систематическими упражнениями мускульной системы, не говоря уже о том, что возможно было бы при посредстве соответствующих технических мер это обстоятельство устранить .

Одновременно, в книге Ноордунга есть некоторые очень точные замечания, которые я не нашел у других пионеров космонавтики. Он, например, говорит о том, как трудно будет членам экипажа его обсерватории умываться. Совершенно придется отказаться от мытья и купания в обычной форме, - пишет он. Возможно только обтирание при помощи губок, мокрых полотенец, простынь и т. п. . Как вы знаете, именно увлажненные салфетки и полотенца были в обиходе экипажей советских и американских космических кораблей.

Однако среди проектов эфирных поселений есть и технически обоснованные и даже математически описанные в первом приближении.

Кроме работы Ноордунга в развитие идеи эфирных поселений было выдвинуто немало проектов, чаще всего фантастических. Примером может служить воздушный город скульптора Пьера Секеля, облетающий за сутки вокруг земного шара. В этом городе, по мысли автора, должен размещаться центр всемирного управления. Взвешенный город , парящий над Землей, спроектировал скульптор Кошице. Авторы подобных смелых проектов обычно не утруждают себя даже прикидочными энергетическими расчетами, предоставляя инженерам решать: а почему, собственно, все эти фантазии должны летать и не падать?

Типичные представители чистых бубликов , - станция, спроектированная известным ученым-баллистиком и популяризатором космонавтики А.А.Штерфельдом и военное космическое поселение с гарнизоном в 300 человек, которое предложил в 1953 году Вернер фон Браун, автор первой баллистической ракеты Фау-2 , который после разгрома гитлеровцев работал в США. У Брауна, в отличие от Штерфельда, бублик имеет шарообразную ступицу и две спицы.

Еще в 1948 году англичане Смит и Росс спроектировали станцию в виде огромного круглого зеркала на длинной ручке. Вогнутое поворотное зеркало собирает солнечные лучи, энергия которых путем несложных преобразований превращается в электрическую энергию. В неподвижной ручке находятся жилые помещения и причалы для космических кораблей.

Впрочем, бублик вовсе не единственная возможная форма будущих орбитальных станций. Еще в 1962 году американская фирма Норт Америкен Авиейшн модернизировала традиционный бублик . Инженеры и конструкторы фирмы справедливо подсчитали, что транспортировка в космос искривленных деталей конструкций бублика не совсем удобное дело: их довольно трудно компактно уложить так, чтобы нигде ничего не торчало. Вместо разобранного тора они предложили цилиндрические отсеки, которые замыкаются в шестиугольник. Бублик стал как бы угловатым. Три спицы-коридора соединяют его со ступицей космопортом.

Очень интересный макет орбитальной станции бубличного типа демонстрировался на ВДНХ в Москве. На длинной ступице, соединенной тремя спицами с бубликом , помещались и солнечная электростанция, и обсерватория, и причалы для космических кораблей. В 1976 году были опубликованы результаты предварительных расчетов эфирного поселения , которые проводил совместно с НАСА Стенфордский университет. Калифорнийский бублик , массой в 500 тысяч тонн, будет делать один оборот в минуту, создавая для своих обитателей искусственную гравитацию, примерно в 10 раз меньшую, чем земная. За счет уменьшения количества азота, допускается снижение давления до 0,5 атмосферы. Предполагается, что в бублике будет жить до 10 тысяч человек. Плотность населения - 148 человек на гектар - не превысит при этом плотности современного индустриального города. Более 450 тысяч квадратных метров отводится под посевные площади для возделывания зерновых и овощей. Предусмотрено содержание домашних животных и даже рыб.

В 1975 году был опубликован проект внеземного поселения, удаленного на расстояние около 400 тысяч километров от Земли и Луны и рассчитанного на проживание 10 тысяч человек. Этот эфирный город представляет собой цилиндр диаметром сто метров и длиной в один километр. Вращение вокруг продольной оси со скоростью одного оборота за двадцать одну секунду создаст в нем искусственную гравитацию, близкую к земной. Автор проекта П. Паркер считает, что 98 процентов материалов, необходимых для этого космического строительства, можно будет добыть на Луне, для чего там необходимо создать колонию с населением примерно в две тысячи человек. После окончания строительства они станут первыми жителями эфирного поселения .

За два года до создания этого проекта другая аэрокосмическая фирма - Локхид - решила вообще отказаться от бублика и предложила свою схему. Представьте себе гигантскую букву Ф , только плечики у этой буквы не полукруглые, а прямоугольные. Если вращать ее вокруг центральной палочки-оси, в плечиках будет создаваться искусственная гравитация.

Наиболее детально обсчитана и обоснована станция, которую называют большим принстонским бубликом . Я первый раз услышал о ней, когда в 1973 году в составе небольшой группы советских журналистов путешествовал по научным центрам США. Во время встречи с физиками в Принстоне, где провел последние годы жизни и умер Альберт Эйнштейн, мы узнали, что в этом тихом университетском городке есть два знаменитых бублика . Первый - тороидальная установка для генерации горячей плазмы - прообраз термоядерного котла - по типу советской установки токамак . Второй - проект орбитальной станции, созданный так называемой принстонской группой О'Нейла.

Хочу заметить, что, кроме довольно значительных энергетических затрат, которых требует искусственная гравитация, она имеет еще одно отрицательное качество. В своей работе Космонавт в системе космической навигации космонавт Е.Хрунов и кандидат технических наук Н.Романтеев подчеркивают, что эксплуатация и применение различных астронавигационных средств в полете требуют от экипажа знания звездного неба и устойчивых навыков выполнения процессов ориентации и навигации с использованием системы управления кораблем . Вращение бублика неизбежно будет мешать проведению подобных научных наблюдений, выполняющихся подчас с большой точностью. Рассказы членов экспедиций на орбитальной станции Союз-4 убеждают, какой слаженной и искусной работы экипажа требуют такие наблюдения, не говоря уж о том, что природа иногда очень ограничивает их сроки. Исследования огромной солнечной вспышки 15 июня 1973 года астронавтом Полем Вейцем во время его полета на Скайлэбе длились всего три минуты, из которых одна ушла на то, чтобы навести приборы на участок вспышки. Даже не представляю, каких следящих систем или других технических ухищрений потребуют подобные наблюдения на вращающемся бублике , и очень сомневаюсь в том, можно ли их будет вообще проводить.

Хотя мысли о миграции в космос стары, однако в этой области лишь сравнительно недавно появилась основа для серьезных расчетов. Но и при этом инертность ума - представление о планетах, как о единственных местах поселения, - часто заманивает в ловушку почти каждого, кто рассматривает эту проблему. Некоторое время назад я услышал, что пионер космоса Константин Циолковский в своих мечтах о будущем был одним из первых, кто избежал этой инертности.

В отличие от конкурирующих фирм-разработчиков космической техники, профессор физики Герард О'Нейл не делает секретов из своих изысканий. В журнале Физике тудей он опубликовал подробную статью, в которой рассказал о своем проекте. О'Нейл пишет:

Положительная реакция студентов поощрила меня к продолжению исследований .

Случайно и вначале почти как шутку я начал делать некоторые подсчеты, прежде всего видя в них любопытные примеры для студентов во вводном курсе физики. Постепенно расчеты стали более серьезными и аргументированными, после чего последовали годы безуспешных попыток их публикации.

- мы можем колонизировать космос и сделать это без какого-либо расхищения или повреждения Земли, без какого-либо загрязнения окружающей среды;

Дальнейшие многолетние исследования в итоге привели автора к таким выводам:

- целесообразность этого вида миграции людей и индустрии в космос будет поддерживаться возможностью самообеспечения и высокой степенью независимости новых космических поселений;

- если работа над этим начнется скоро, то чем через столетие можно удалить от хрупкой биосферы Земли почти всю нашу индустрию;

Создание новых искусственных поселений возможно даже при существующей технологии, новые методы, которые могут понадобиться, не выходят за пределы знаний сегодняшнего дня, - продолжает О'Нейл. - Ключи к решению проблемы - отношение к области вне Земли не как к пустоте, а как к среде, богатой материей и энергией. Для того, чтобы нормально жить, человеку необходимы энергия, воздух, вода, поверхность и гравитация. В космосе солнечной энергии много, использовать ее удобно. Луна и астероидный пояс дадут необходимые материалы, а вращательным ускорением можно заменить гравитацию Земли. Предполагается, что в достаточно короткое время экспоненциальный рост новых поселений может достигнуть такого уровня, когда эти космические колонии начнут приносить большую выгоду всему человечеству.

- благодаря новому виду поселений окончательный предел роста человечества увеличится как минимум до 80-100 миллиардов человек.

Основные зеркала сделаны из алюминиевой фольги, поворот этих зеркал изменяет угол, под которым солнечный свет падает на долины . Так регулируется суточный цикл, продолжительность дня и ночи. Благодаря тому, что торец цилиндра ориентирован на Солнце, оно кажется неподвижным, как и на Земле. Гелиостанции, в которые входят параболические зеркала, бойлерные трубы и обычные паротурбинные электрические генераторы, могут легко обеспечить космическое поселение достаточной энергией. Мощность в расчете на одного человека может быть в 10 раз больше, чем сейчас в индустриальных районах (10 кВт).

Конструкция каждого космического поселения почти полностью определяется при выполнении следующих условий: нормальная гравитация, привычный цикл дня и ночи, естественный солнечный свет, обстановка, близкая к земной, эффективное использование солнечной энергии. Конструкция удовлетворяющая всем условиям, - это пара цилиндров, имеющих примерно 1-6 км в диаметре и длиной 3-30 км. В этих цилиндрических парах внутренняя поверхность отдана паркам и лесам с озерами, реками, травой, деревьями, животными и птицами. Эти ландшафтные участки - долины чередуются с участками окон - соляриями . Цилиндр довольно быстро вращается вокруг своей оси, и благодаря этому на его внутренней поверхности действует необходимая сила тяжести. Экономика заставляет думать о меньшем диаметре, желание создать ландшафт, максимально напоминающий земной, требует большего диаметра. Независимо от размера, кажущаяся гравитация, состав воздуха и атмосферное давление должны быть такими же, как и на Земле на уровне моря.

Богатая научная информация, полученная в последнее время, позволяет считать, что средний интервал попадания метеорита массой в 1 т в большое космическое поселение общей площадью в 1000 квадратных километров составляет около миллиона лет.

Помещения защищены от космических лучей глубиной атмосферы и самой несущей структурой. Метеоритные повреждения не должны представлять серьезную опасность. Большинство метеоритов, судя по всему, представляют собой сгустки пыли, возможно, окаймленные замерзшими газами. Типичный метеорит больше напоминает снежный ком, чем камень.

Чтобы иметь искусственную гравитацию, цилиндры нужно закрутить. Для раскручивания в течение трех лет необходима постоянная мощность примерно в 360 МВт, то есть 3% от общей мощности энергосистемы цилиндра. После раскручивания нужна уже совсем небольшая мощность для компенсации потерь на трение и для регулировки положения оси вращения.

Даже такой удар произведет только местное повреждение, если конструкция хорошо спроектирована. Для 100-граммовых метеоритов средний интервал попаданий составляет около трех лет. Наибольшего внимания в проектах окон и методах ремонта требуют к себе метеориты весом от 1 до 10 граммов. Метеоритная опасность связана в основном с мелким регулярным ремонтом, а не с катастрофами.

Путешествие между поселениями можно осуществить с помощью простых летательных аппаратов без двигателя, ускоряемых в вычисленном направлении стационарным электромотором с помощью каната. Такой кабельный летательный аппарат не потребует специально обученного экипажа и должен быть недорогим. Скорость летательного аппарата позволит путешествовать в пространстве с общим населением, большим, чем на Земле, в течение нескольких часов полетного времени. Если поселения отстоят одно от другого на 200 км, то размер комплекса цилиндров с общим населением 4 миллиарда человек равен 29000 км. Для летательного аппарата с ускорением в 1 g и временем полета на такое расстояние в 7 часов длина пути ускорения - 66 км. Летательный аппарат может быть гораздо просторнее и комфортабельнее, чем типичный коммерческий лайнер.

Фазовое различие сезонов в обоих цилиндрах допускает сезонный контрапункт ; середину лета в одном цилиндре, в то время как в другом - середина зимы. Переход между двумя цилиндрами, то есть путешествие из зимы в лето, не требует затрат мощности и занимает только девять минут по времени. Цилиндра разнесены друг от друга на 90 км, и весьма простой летательный аппарат может в заданный момент времени отстыковаться от внешней поверхности одного цилиндра двигаться в свободном полете со скоростью 180 м/с (550 км/ч) и пристыковаться к другому цилиндру.

В поселениях возможны как все земные, так и новые виды спорта. Например, катание на лыжах, парусный спорт, альпинизм и планеризм. На больших высотах становится реальностью полет, осуществляемый мускульной силой человека. В специальном, медленном вращающемся сельскохозяйственном цилиндре с водой и рыбой можно создать гравитацию в 100 или в 1000 раз меньшую, чем на Земле, и заниматься глубоководным нырянием, не заботясь о выравнивании давления. Шумные или загрязняющие окружающую среду виды спорта, такие, как автогонки, легко могут быть вынесены в один из цилиндров внешнего кольца.

Изобилие пищи и электрической энергии, погода с регулируемым климатом и температурой обеспечат условия жизни в колониях гораздо более приятные, чем в большинстве мест на Земле. Для перемещения внутри цилиндра длиной в 30 км вполне достаточно велосипедов и малоскоростных электрических транспортных средств.

Строительство космической колонии в дальнейшем может быть автоматизировано. Конструкция в основном состоит из канатов, арматуры и оконных панелей из стандартных модулей, сочетаемых в рисунке, который повторяется тысячу раз. Сборка происходит в среде с нулевой гравитацией и без капризов погоды.

Колонизацию космоса можно будет начать с минимальной первой модели уже в конце 1980-х годов. Примерно с 2014 года можно было бы удваивать число колоний каждые шесть лет, учитывая, что родительская колония может построить дочернюю . Было подсчитано, что первая модель поселения потребует строительных усилий в 42 тонны на одного человека в год, что сравнимо с усилиями, необходимыми для строительства большого моста на Земле. Для поселений с высокой плотностью населения требуется 50 тонн на человека в год и до 5000 тонн при низкой плотности населения.

О'Нейл детально рассчитал всю экономику строительства, прикинув что, сколько и откуда он будет брать. С Земли он не хочет возить даже воду, - достаточно транспортировать жидкий водород, а кислород, необходимый для синтеза воды, он собирается получать на Луне. На Луне будут добываться и необходимые для строительства металлы: алюминий, титан, а также кремний. О'Нейл даже придумал специальные машины для транспортировки руды по Луне и электрические катапульты для выброса строительных конструкций в открытый космос. Электрическая катапульта будет постоянно вышвыривать грузы весом до 23 килограмм за пределы лунного притяжений, а в космосе будет построена специальная ловушка, которая будет хватать эти лунные посылки. О'Нейл рассчитывает что катапульта сможет выбросить в год 544 тысячи тонн грузов, - главным образом, - строительных материалов для эфирных поселений .

Строительство первой модели могут характеризовать следующие цифры: число строителей - 2000, общая масса постройки - 500000 тонн. Предполагается, что модель 1 будет служить эффективной индустриальной базой для строительства модели Существенная особенность всего проекта состоит в том, что Земля после первых двух или трех стадий размножения колоний не должна больше их поддерживать. Строительство космических поселений может проходить в так называемой сфере Дайсона площадью в 3х1017 км2, которая окружает Солнце, и на наиболее выгодном расстоянии от него .

Вначале люди поселятся в станциях типа Скайлэб или Салют и начнут строить энергоспутники, - сказал он. - На первых порах все необходимое для первой колонии в 5 тысяч человек привезут с Земли. Для этого понадобится около 400 полетов в течение 7 лет. Экспедиции обойдутся примерно в 8 миллиардов долларов. Потом люди переселятся в промежуточные станции. После постройки системы знергоспутников и космических фабрик звездные пионеры переедут в большие комфортабельные станции .

Советские специалисты внимательно изучили проект О'Нейла. Летчик-космонавт, доктор технических наук К.П.Феоктистов считает, что он выглядит вполне реалистично, хотя, по его мнению, некоторые данные, особенно в расчетах стоимости строительства, представляются заниженными в 2-3 раза. Не очень верит Феоктистов в лунные катапульты и буксировку астероидов. Но, это, так сказать частности. Мне кажется, что главная ценность проекта О'Нейла в том, что он приземлил возвышенное : придал недавним фантазиям и грезам законченные черты абсолютно реального, технически и экономически обоснованного проекта. Этот проект вполне увязывается с нашими сегодняшними космическими реалиями. Осень 1977 года, беседуя с корреспондентом Комсомольской правды в Праге во время работы XXVIII Международного астронавтического конгресса, профессор О'Нейл обрисовал свою программу перехода из настоящего в будущее:

В последнее время термин энергетический кризис перекочевал из специальных журналов в бытовую речь. Попросту говоря, не хватает топлива. Сегодня не хватает нефти, завтра будет не хватать угля, газа, торфа. Сегодня кризис коснулся одних стран, завтра коснется других. Сегодня он во многом вызван политическим несовершенством мира. Завтра политика будет уже не при чем: раз Земля кончена по своим размерам, значит кончены и размеры ее энергетических ресурсов. По сегодняшним нашим сведениям запасы нефти, угля и газа в пересчете на так называемое условное топливо оцениваются в 13 триллионов тонн. Цифра гигантская, но, повторяю, конечная. В то же время, Земля получает от Солнца энергию, которая в пересчете на это условное топливо, составляет более ста триллионов тонн. В год! И запасы эти не оскудеют по предложению астрономов многие миллиарды лет.

Что объединяет большинство проектов бубликов , кроме фундаментальной идеи расселения в космическом пространстве? Солнце - как главный энергетический источник. Луна и астероиды - как главный материальный источник. Причем, речь идет не только об использовании этих ресурсов для космического строительства и жизни, но и для снабжения Земли.

Иными словами, опять остается лишь подивиться гениальной прозорливости К.Э.Циолковского, который писал: ...почти вся энергия Солнца пропадает в настоящее время бесполезно для человечества... Что странного в идее воспользоваться этой энергией! .

Советский ученый Н.С.Кардашев подсчитал, что если потребление энергии будет увеличиваться на 3 процента в год (эта цифра несколько занижена: в настоящее время средний рост составляет 4,2 процента), то к 2170 году Земля будет потреблять энергию, которая составит один процент от энергии, посылаемой Солнцем на Землю. В 2240 году потребуется производить уже 5 процентов от солнечной энергии, в 2265 году - 10 процентов. Но если мы и сумеем столь сказочно увеличить свою энергетическую мощь, то возникнет другая угроза: перегрев поверхности Земли и ее атмосферы за счет тепла, выделяемого земными энергоустановками. И уж тогда волей-неволей придется переносить энергетические мощности (солнечные станции или термоядерные установки, - разницы нет) - в космос.

Подсчитано, что КПД космической электростанции и себестоимость ее энергии не будут существенно отличаться от уже работающих земных электростанций. В одном из проектов, например, приводятся такие цифры: стоимость электроэнергии космической гелиостанции составит 0,027 доллара за киловатт-час, и в конце концов она должна дать прибыль около 35 миллиардов долларов за все время ее эксплуатации. Экономика, как видите, голосует за орбитальное строительство. Пугают лишь первоначальные затраты. Ведь чтобы все это построить в космосе, туда надо, по предварительным подсчетам, отправлять два транспортных космических корабля ежедневно в течение года.

И в самом деле - что странного? Вне зависимости от вопроса об эфирных поселениях , мечты пионеров космонавтики о транспортировке солнечной энергии на Землю из ближнего космоса становятся сегодня на повестку дня. Космические гелиосистемы разбираются на научных конгрессах. В частности, XXVI Международный астронавтический конгресс в Лиссабоне почти целиком был посвящен теме Космос и энергия . Сейчас уже много специальной литературы на эту тему. Обсуждается не вопрос строить - не строить , обсуждаются технические детали, - как строить , чтобы было и не дорого, и эффективно. Ведь космическая электростанция - сооружение весьма громоздкое. В одном проекте диаметр рефлектора весом 1890 тонн, собирающего солнечные лучи и состоящего из 2709 основных структурных единиц, составляет 1000 метров. Монтировать его придется 250 дней. Наземная принимающая антенна в этом случае должна иметь диаметр в 7 километров. В другом проекте указывается, что поверхность, собирающая солнечную энергию, будет составлять от 50 до 130 квадратных километров.

Я понимаю, что всякий нормальный и любознательный человек, имеющий пусть самое смутное представление о современном индустриальном строительстве, должен улыбаться, читая о заводах на Луне. Однако же, это тоже уже не фантазия. Хотим мы, или не хотим, мы будем строить эти заводы. Будем, если хотим жить дальше на нашей планете. Вот что говорит об этом один из пионеров советской космонавтики, дважды Герой Социалистического труда академик В.П.Глушко.

Зачем я привожу все эти цифры, факты и расчеты? С единственной целью убедить вас, что вне зависимости от того, как быстро станут реальностью эфирные поселения Циолковского, космические гелиостанции станут такой реальностью очень скоро, уже в нашем веке. А следовательно, уже в нашем веке начнется космическое строительство.

Человечество должно решительно перестраивать технологию промышленного производства. Наш идеал - чистое производство. Но даже в том случае, если мы разработаем совершенную технологию, найдем новые источники энергии, в частности используем ядерную или иную энергию, заменим одни виды материалов другими, прекратим загрязнение атмосферы, научимся наиболее целесообразно расходовать ресурсы Земли, нам грозит еще опасность - возможный перегрев атмосферы. Повышение температуры на один-два градуса может привести, вероятно, к таянию мировых льдов. А это чревато многими нежелательными последствиями.

Общеизвестны недавние весьма важные акты, предпринятые Центральным комитетом КПСС и Советом министров СССР в развитие ленинских идей об охране среды обитания, о разумном использовании природных ресурсов.

Могут возразить. Привезти, например, тонну полезных ископаемых с небесного тела будет стоить огромных денег! Но разве самая первая тонна угля, добытая в современной шахте, не стоит сегодня таких же денег? Стоит! Но тысячная тонна - уже дешевле, а миллионная - обойдется в копейки...

И тут я подхожу к главному: к насущной необходимости в будущем вынести хотя бы часть промышленного производства за пределы Земли, создать внеземную индустрию. Как-то академик Сергей Павлович Королев, с которым мы проработали рука об руку более тридцати лет, говорил: Человечество порой напоминает собой субъекта, который, чтобы натопить печь и обогреться, ломает стены собственного дома вместо того, чтобы съездить в лес и нарубить дров .

Уже сегодня в космосе испытано около полусотни различных исследовательских и производственных процессов и редкий полет в космос обходится теперь без того, чтобы в его программу не были бы включены подобные работы. Это понятно: условия космического пространства и, прежде всего, невесомость, сулят производственникам необыкновенные выгоды. Отсутствие тяжести позволяет, в частности, выращивать кристаллы с высокой степенью чистоты, которые очень нужны для дальнейшего прогресса электронной техники. Более однородные свойства приобретают при плавлении в невесомости эвтектические сплавы. Установлено, что отсутствие силы тяжести влияет на процессы отверждения некоторых насыщенных растворов. Да вот совсем простой пример: на Земле надо приложить необыкновенные усилия, чтобы отлить из металла идеальный шар, в то время как в невесомости он получается сам собой.

Однако, дело не только в том, что охрана природы родной планеты потребует создание индустриальных предприятий в космосе и на планетах. Начало технологическим экспериментам в космосе положили работы советских космонавтов Георгия Шонина и Валерия Кубасова во время орбитального полета на корабле Союз-6 в октябре 1969 года. Продолжением их можно назвать создание украинскими инженерами малогабаритной установки для плавки, сварки, пайки и резки металлов с использованием лучистой энергии Солнца, которая предназначается для работы на околоземной орбите. В киевском институте электросварки им. Е.О.Патона, где проектировалась сварочная установка Вулкан , на которой работал В. Кубасов, создан и опытный стенд-тренажер, который позволяет проводить разнообразные технологические, медико-биологические и эргономические исследования.

Все эти примеры довольно фрагментарны и случайны потому, что мы еще сами не знаем всех возможностей космической индустрии и можем лишь домысливать все те преимущества, которые она сулит. Совершенно ясно и то, что истощение земных недр рано или поздно поставит нас перед необходимостью эксплуатировать минеральные и рудные кладовые космоса.

Возможно только космическая индустрия позволит нам получить новые виды биологических структур, поскольку только в невесомости существуют идеальные условия для разделения биологических материалов на уровне клеток.

Луна и другие небесные тела, лишенные атмосферы, со временем смогут не только обеспечить нужды космических полетов в рядовых и высококачественных металлах, но станут снабжать своей металлургической продукцией Землю и другие планеты .

Еще в 1963 году советский специалист Э.Иодко предложил свою технологию добычи лунного железа. По его мнению, железо на Луне следует не плавить, а возгонять, - переводить из твердого состояния в газообразное. В этом случае можно будет обойтись без водяного охлаждения, которое на Луне обойдется не дешево. По мысли изобретателя пары железа, проходя через шахту с кусками углеродистого материала, превратятся в смесь паров железа, углерода и угарного газа. В конденсаторе соприкасаясь с холодной поверхностью бесконечного транспортера, железо и углерод перейдут в твердое состояние и осядут на транспортере, а угарный газ уйдет в атмосферу Луны. Регулируя температуру в шахте можно повышать или понижать содержание углерода и таким образом, получать сталь разных марок. Производство металла в условиях глубочайшего вакуума Луны и других космических тел позволит готовить действительно неземные по прочности, пластичности и иным свойствам стали и сплавы не содержащие газов и неметаллических включений, - пишет Э.Иодко. - По существу, неблагоприятные для металлургии условия мы имеем не на Луне, а на Земле, с ее плотной и насыщенной кислородом атмосферой...

К.Э.Циолковский писал в своих Грезах о земле и небе , что люди будут управлять движением астероидов так же, как мы управляем лошадьми . В 1957 году польские инженеры В.Гейслер и Н.Панков предложили переместить на околоземную орбиту астероид Гермес. Эта глыба диаметром около километра весит миллиард тонн и, по мысли авторов проекта, может быть использована для добычи железа.

В то время, когда писалась цитируемая мною статья, на Земле не было еще ни одного куска лунного грунта и автор ее лишь предполагал, что залежи железа должны быть на Луне. Теперь мы знаем, что это действительно так: около 0,5 процентов лунного грунта состоит из железа. Много там и такого замечательного металла, как титан. И вот уже английские Металлурги из Бристольского университета подсчитали, что процесс восстановления железа на Луне пойдет в 500000 раз интенсивнее, чем он идет сегодня на оснащенных передовой техникой металлургических заводах компании Бритиш Стил корпорейшн .

Американский ученый Краффт А.Эрике, проводя исследования, подсчитал, что индустриализация Луны обойдется (в ценах 1975 года) в 60 миллиардов долларов. Автор считает, что промышленные лунные комплексы будут выпускать металлы, металлокерамику, волокнистые и кристаллические композитные материалы, ситаллы и специальные стекла, порошкообразные строительные материалы и даже драгоценности. Любопытно, что еще до постройки первого лунного дома автор говорит об охране природы Луны и сохранении такого ценнейшего фактора как глубокий вакуум на ее поверхности.

Астрономам известно сегодня более полутора тысяч малых планет с диаметром 10-15 километров. Бааде (США) считает, что в пределах Солнечной системы их 44 тысячи. Путилин (СССР) говорит о 140 тысячах. Большинство этих небесных тел не превышают в диаметре 3 километров. По мнению астрономов, некоторые астероиды состоят почти целиком из железа и никеля. По подсчетам ученых Массачусетского технологического института около 100 миллионов тонн руды астероидов может плавиться в солнечных печах на околоземных орбитах. Один кубический километр астероидного вещества может обеспечить Землю железом на 15 лет, а никелем на 1250 лет!

Что представляет по нашим нынешним представлениям архитектура эфирных поселений , - вы более или менее теперь знаете. Проекты сооружений на других небесных телах, главным образом, на Луне, - более разнообразны.

Таким образом, нужды энергетические и индустриальные, по мнению многих специалистов, должны будут поставить вопрос о строительстве вне пределов Земли. В том случае, если речь идет о станциях с генерацией искусственной тяжести, или о Луне, Марсе, спутниках Юпитера, астероидах и прочих небесных телах, масса которых меньше массы нашей планеты, мы имеем некие переходные варианты от земных условий к невесомости, варианты облегченного мира , в котором жизнь во внешних ее проявлениях будет более или менее походить на земное существование. При определенной сноровке, потренировавшись, можно будет научиться и ходить, и лежать, и держать все подвижные окружающие предметы в относительном повиновении. Экспедиции Аполлонов , например, показали, что в облегченном в шесть раз по сравнению с земным лунном мире требуется примерно двадцать минут, чтобы научиться ходить и приобрести особую лунную осанку, которую медики назвали позой усталой обезьяны .

В другом проекте предполагается использовать лунную пыль, как теплозащитное покрытие. Подсчитано, что такой засыпанной пылью лунной колонии потребуются оранжереи площадью не менее 250-430 квадратных метров на человека, не считая помещений для выращивания скота и рыб.

Известный архитектор-новатор Поль Мэймон, много работавший над проблемами застройки океанского дна, опубликовал проект лунного города, внешне напоминающего раскрытый веер. Каркас из металлических трубок и предварительно напряженных тросов держит крышу из стальной пластмассовой ткани. Любопытно решена проблема фундамента, который состоит из мешков стальной ткани, заполненных лунным грунтом. Архитектор и скульптор Кеннет Снельсон создал проект инопланетного поселения с каркасом из труб и тросов, придающим всей конструкции максимальную жесткость и упругость. Металлические шары Снельсона, очевидно, могли бы пригодиться марсианским поселенцам, которых ожидают ураганы и пыльные бури. Советские ученые предложили использовать при строительстве уже созданные самой природой цирки и кратеры. Накрытые крышей и соединенные между собой подземными переходами, они могут образовать обширное внеземное поселение. В 1975 году был опубликован проект независимой лунной колонии, разработанный американцами Джоном Доссеем и Гиллермо Тротти. Эта колония, рассчитанная на двести человек, должна располагаться у кратера святого Георга, неподалеку от места посадки космического корабля Аполлон-15 . Она представляет собой полузаглубленную в лунный грунт конструкцию с тремя комплексами для старта и посадки космических кораблей. В состав колонии входят ангары и ремонтные мастерские космической техники, научно-исследовательские лаборатории, электростанция, фермы для выращивания растений и скота, фабрика для изготовления продуктов, жилые и административные помещения и центр отдыха. Этот проект разработан с учетом сегодняшних возможностей ракетно-космической техники и может быть осуществлен в течение десяти лет.

Но облегченный мир для нас, землян, есть только переходная среда из мира тяжести в мир невесомости. Переход этот принципиальный, качественный. Известно, как меняются законы аэродинамики за порогом скорости звука. Тут же ожидают нас перемены еще более глубокие. Но прежде чем мы переступим этот новый порог, необходимо сделать оговорку. Достаточно убрать один замковый камень из арки, чтобы весь свод превратился в руины. Достаточно убрать из моих умозрительных построений лишь одно предположение, а именно - человек может долго жить в невесомости, как все эти рассуждения тут же превратятся в словесный мусор. Сегодняшние победы науки и вечная всепобеждающая пытливость человеческого ума позволяют надеяться, что невесомость в будущем уже не сможет диктовать человеку сроки его преобразования в космосе. И вот тогда, только тогда перед человеком встанет еще одна задача поистине вселенских масштабов. Задача уже не умозрительная, в условиях которой не будет спасительных допустим и предположим , задача конкретная и насущная: создать принципиально новую, ни на что не похожую архитектуру невесомости.

Этот и многие другие проекты весьма интересны, оригинальны, но все они прочно стоят на фундаменте земной архитектуры. Города под колпаками, замкнутые поселения с искусственным климатом проектировались и для наших земных нужд, например для полярных областей. Сферы, подобные сферам Снельсона, разработанные его учителем Бакминстером Фуллером, получили очень широкое земное распространение (например, центральное здание выставочного комплекса в парке Сокольники в Москве). Строить на далеких небесных телах, конечно, очень трудно, во сто крат труднее, чем в Антарктиде, но все-таки мы более или менее представляем себе, что и как мы будем там строить. Мы уже знаем хотя бы на примере Луны, что облегченный мир - среда весьма специфическая, что природа новых миров весьма неохотно , с ленцой будет подчиняться нашим земным порядкам. Мы понимаем, сколько усилий, сколько изобретательности потребует от архитекторов эта увлекательная работа вне Земли. В этой связи надо приветствовать инициативу проректора Московского архитектурного института по научной работе С.Ожегова, задумавшего создать специальную кафедру, где разрабатывались бы проблемы архитектуры экстремальных условий - изолированные сооружения полярных областей, подземные комплексы, инопланетные поселения.

Введение.

ВОЛКОВ Владислав Николаевич.

КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА БЛИЖАЙШЕГО БУДУЩЕГО.

Немного истории.

НИИ В КОСМОСЕ.

Космические ракетные двигатели 2001 г..

Балашовское небо.

Глава 3.

Главная страница > Цитатник