7.1 ЛУННЫЙ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР 7 Глава ИНДУСТРИАЛИЗАЦИЯ ЛУНЫ Конечно, Луна еще долго буд. > Краффт А. Эрике «Будущее космической индустрии»

Главная страница > Хронология

Краффт А. Эрике «Будущее космической индустрии»

7.1 ЛУННЫЙ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР

7 Глава ИНДУСТРИАЛИЗАЦИЯ ЛУНЫ

Конечно, Луна еще долго будет объектом и чисто научного интереса. Это и наглядная модель геологического прошлого Земли , и близкая к идеалу база астрономических исследований, и отличный испытательный полигон для космической техники. Не исключено, что со временем Луна станет заправочной станцией для межпланетных кораблей, а быть может, и главным межзвездным космопортом Земли.

Концепция экзоиндустриализации в качестве одной из перспективных программ включает использование индустриального потенциала Луны.

Использование Луны должно основываться не только на высокой технической эффективности и экономичности всех операций, но и на высоком уровне экологической автономии. Конечно, определенных материалов, в том числе воды и кислорода, в свободном виде на Луне нет. Поэтому первоочередной задачей станет создание технологии их получения в лунных условиях. Анализы лунных грунтов показали, что на Луне достаточно кислорода, содержащееся в связанном виде в окислах металлов и кремния. Всюду, где опускались земные космические аппараты, Луна покрыта реголитом — зернистой обломочной породой, возникшей в результате бомбардировки лунной поверхности метеоритами. Встречаются два различных типа породы: вулканическая, сходная с земными базальтами (по-видимому, из таких пород сложены все лунные моря), и осадочно-метеоритная, напоминающие земные брекчии. Встречается и так называемый «крип» — порода, обогащенная калием, фосфором и редкоземельными элементами. В условиях земной поверхности многие наиболее широко потребляемые металлы требуют большого расхода энергии в процессе их извлечения и очистки. В первую очередь, к ним относится алюминий. То же самое характерно для титана и магния. На Луне получение этих металлов облегчится благодаря глубокому вакууму на ее поверхности. В земных условиях — на дне воздушного океана — искусственное создание вакуума пока что обходится весьма недешево.

Но куда важнее то, что Луна — кладезь всевозможных ресурсов. Как уже было сказано, на Земле все четче проявляются суровые энергетические и экологические ограничения. Поэтому человечеству пора искать энергетические ц вещественные резервы в космосе — даже независимо от того, как быстро окупятся капиталовложения. Нужно заранее вкладывать средства в области, которые обеспечат дальнейшее развитие земной техники и технологии, и Луна в этом смысле занимает совершенно исключительное место. Но к тому же лунная индустрия вовсе не будет убыточной. Специфические условия на Луне позволяют организовать производство на базе радикально новой технологии, применение которой на Земле вовсе исключено. Эта технология столь нова, столь необычна и сулит такую революцию в производственной сфере, что ее значение без какого-либо преувеличения можно сравнить с изобретением колеса.

Лунный индустриальный комплекс должен включать три взаимосвязанных компонента: индустриальную зону на поверхности Луны, производственные установки на селеноцентрических орбитах и транспортную систему. С созданием лунного индустриального центра будет сделан заметный шаг на пути организации экзоиндустриальной Земной системы. Если земная технология развивалась под влиянием многих ограничений, а некоторые ее приемы считаются необходимыми лишь в силу того, что на поверхности Земли доступны только вполне определенные материалы и процессы, то химия и физика лунной промышленной технологии будет развиваться на принципиально иных основах. Высокий вакуум и отсутствие биосферы позволяют применить на Луне новые технологические идеи и весьма мощные электроисточники.

Как было показано, наиболее энергоемкую и «грязную» часть земной индустрии весьма желательно убрать с поверхности Земли в космос. В том числе и на Луну. Здесь может быть создан автономный, независимый (или почти независимый) от Земли индустриальный комплекс, который со временем сможет обеспечить металлами, кислородом и многими видами промышленной продукции не только свои собственные, лунные базы, но и Землю, а также ее орбитальные предприятия и космические поселения.

Как известно, начало нашего века ознаменовалось бурным развитием астрономии: строились все более грандиозные телескопы, росла разрешающая способность инструментов... Но очень скоро астрономы убедились в невозможности использовать возросшие способности своей аппаратуры в наземных условиях. Из-за неоднородности земной атмосферы (вертикальные конвективные движения воздуха, горизонтальные струйные течения, вызывающие флюктуации плотности атмосферы и др.) изображение небесного объекта в телескопе дрожит и размывается. Создалась парадоксальная ситуация: зеркала больших телескопов, перед которыми проходит много атмосферных неоднородностей, дают подчас даже худшее изображение, чем сравнительно небольшие инструменты. «Бегство в горы», где воздух прозрачней и неоднородностей меньше, несколько улучшает дело, но не настолько, как хотелось бы, поскольку высота земных гор относительно невелика. При попытках проникнуть в ультрафиолетовую и инфракрасную части спектра астрономия столкнулась с еще более жесткими ограничениями, которые несет земная атмосфера: почти весь огромный инфракрасный диапазон заполнен полосами поглощения воды и углекислоты, а ультрафиолетовый участок обрезается полосами поглощения озона, кислорода и азота. Выход один — монтировать астрономические инструменты вне атмосферы. Можно — на орбите. Но почему бы их не переселить на Луну? Ведь там найдется, и из чего монтировать — не придется буквально все возить с поверхности Земли, как это неизбежно в случае околоземной орбитальной станции. «Даровой» вакуум может оказать благоприятное воздействие и на темпы развития ядерной физики. Так что и для фундаментальных наук может оказаться полезным создание автономного лунного производственного центра.

Вместе с тем, производственные установки на поверхности Луны должны размещаться в пределах определенной локальной зоны, четко ограниченной от других районов лунной поверхности, которые должны оставаться неизменными. Это необходимо как Для дальнейшего исследования самой Луны, так и для размещения различного астрономического и астрофизического оборудования. Сказанное особенно важно для оборотной стороны Луны.

Индустриализацию Луны следует рассматривать как необходимый элемент общего развития земной техносферы, который способен обеспечить достижение трех главных целей: распространение сырьевой базы земной индустрии за пределы зависимости исключительно от земных ресурсов; поддержание непрерывного технологического, индустриального и экономического роста без дополнительного загрязнения земной окружающей среды; использование специфики лунных природных условий для организации на новых принципах производства продуктов, необходимых на Земле и на развивающихся внеземных объектах.

7.2 ОБЩАЯ ПРОГРАММА ИНДУСТРИАЛИЗАЦИИ ЛУНЫ

В целом вклады лунной индустрии могут быть совершенно уникальными. Конечно, в соответствующих специфических областях; следует провести сравнение лунной программы с другими альтернативными проектами (например, с такими, как рассмотренная ранее Солетта — экологическая подсистема). Чтобы индустриализация Луны стала экологически жизнеспособной концепцией, очевидно, необходимо в первое десятилетие XXI в. обеспечить начальный объем продукции лунного центра порядка 60—100 Мт в год лунных металлов и их чистых фракций. Технический риск реализации лунной программы можно минимизировать с помощью рациональной стратегии строительства лунного центра. Индустриализация Луны — это длительный процесс, в ходе которого должен соблюдаться определенный баланс между капитальными вложениями и возвратом капитала. Необходимо усилить благоприятное социальное воздействие лунной программы — путем сохранения наземных ресурсов, флоры и фауны, а также сельскохозяйственных угодий — при непрерывном возрастании уровня жизни, повышении квалификации и активности трудоспособного населения. Быть может, ближайшие результаты лунной программы окажутся менее заметными, чем у других экзоиндустриальных программ, но в более отдаленной перспективе ожидаемые результаты реализации лунной программы следует оценить довольно высоко.

На рис. 56 приведена схема, иллюстрирующая особенности вывоза продукции лунного индустриального комплекса. Продуктами, предназначенными специально для Земли, будут чистые металлы и сплавы, полуфабрикаты и конечные изделия из металлов и кремния (ситаллы, силиконы или кремнийорганика). Лунная производственная база может быть первой полностью экзоиндустиальной подсистемой, включающей все фазы индустриального метаболизма и все продукты в пределах ресурсных лимитов лунной природы. Кроме создания изобилия металлов — этой основы, исходных материалов для всей земной цивилизации, — лунный индустриальный комплекс внесет определенный вклад и в развитие сельского хозяйства, освобождая сельскохозяйственные территории от шахт, карьеров, свалок промышленных отходов. В более отдаленной перспективе лунный комплекс сможет также производить химические и биохимические продукты. Рис.5 Схема вывоза продукции лунного индустриального комплекса (Андроселл — искусственный планетоид на гелиоцентрической орбите)

7.3 СЛАГАЕМЫЕ ЛУННОЙ ИНДУСТРИИ

Прикидочная экономическая оценка программы индустриализации Луны (сделанная, разумеется, при определенных допущениях) показывает, что начальные капиталовложения в период между 2000-м и 2010-м годом достигнут 60—70 миллиардов долларов. Вообще-то подсчитывать доходы и расходы, которые произойдут в отдаленном будущем, нелегко. Деньги, которые необходимо истратить сегодня, как бы дороже тех, что будут расходоваться через 20—30 лет. При идеальной реализации лунной программы нужны ежегодные вклады в 3—4 миллиарда долларов. Несмотря на всю внушительность этих цифр, они никак не могут казаться чрезмерными, если вспомнить, что на совокупность программ, обеспечивших полеты «Апполонов», истрачено более 25 млрд. долл. К тому же все расчеты по лунной программе выполнены так, как будто она реализуется изолированно. На самом деле она будет пересекаться, взаимодействовать и в определенной мере объединяться с другими космическими программами (околоземных заводов, спутников-ретрансляторов и генераторов энергии для Земли и др.). Программа индустриализации Луны способна благотворно влиять на развитие всей земной техносферы.

Старт развитию лунной индустрии даст наземный персонал, который создаст первоначальную энергетическую базу, кибернетические системы (информационные и исполнительные устройства, телеуправляемые полуавтоматы и роботы, жизнеобеспечивающую аппаратуру и т.п.), а также транспортные средства для доставки всего этого первоначального оборудования и людей с Земли на поверхность Луны. Возможно, первоначальное строительство на Луне будет полностью поручено роботам и телеуправляемым устройствам (управлять которыми мог бы, например, экипаж околоземной космической станции на ГСО).

Главный компонент лунного индустриального комплекса — поверхностная производственная зона — включает несколько секторов: сырьевой, энергетический, производственный; кроме того, необходима система жизнеобеспечения для персонала центра, численность которого определяется исходя из того, что на каждую тысячу тонн в год добытых и очищенных металлов требуется работа трех человек, а на тысячу тонн в год конечной продукции потребуется от 6 до 7 человек.

На земле некоторые металлы сконцентрированы в рудах, где их больше, чем в окружающих скальных породах, в сотни и даже десятки тысяч раз; правда, это относится к очень небольшой доле земного запаса металлов. В скудных рудах неферромагнитиых металлов относительное содержание колеблется в диапазоне от одного атома металла на сто атомов породы до одного атома на 20 000 атомов породы. В фоновых породах и обычных земных грунтах содержание металла может быть от одной десятитысячной (например, для меди) до одной миллионной (для кадмия). Осадочные породы с высокой концентрацией металлов не смогут долго удовлетворять непрерывно растущие потребности современной индустрии. Если будут открыты новые принципы, позволяющие извлекать металлы из очень бедных руд (вплоть до рядовых скальных пород), станет доступным огромный резерв металлов. Однако, высокие энергетические потребности и большое количество отходов — неизбежные спутники использования бедных металлических руд. Опасность растущего тяжелого загрязнения земной окружающей среды делает «металлургию бедных руд» на поверхности Земли практически совершенно бесперспективной.

7.3.1 СЕКТОР СЫРЬЯ

Анализ лунных грунтов свидетельствует, что они как бы занимают промежуточное положение между земными литосферой и гидросферой: лунную кору можно считать океаном из окиси кремния, в котором растворены другие элементы. (Разумеется, на Луне тоже есть местные концентрации металлов, но они, вероятно, все же весьма далеки от тех рудных «изюмин», которые вкраплены в земную литосферу.) Содержание наиболее важных окислов в лунных грунтах показано в табл. 1 Следовательно, самый приемлемый способ добычи металлов на Луне — извлечение их плавлением. (А, может быть, и газификацией. Не исключено, что подобная плазменная металлургия когда-нибудь будет применяться и на Земле.) Таблица 10 Состав лунных грунтов

В земных океанах и морях руд нет (за исключением сравнительно небольшого количества конкреций), а металлы и другие вещества здесь содержатся в виде растворов, при средней концентрации до 3,5% твердых веществ. Если будут изобретены подходящие химические методы, из морской воды в принципе можно извлекать определенные металлы путем выведения их в осадок. По сути, образование металлических конкреций на дне моря и есть такой процесс; но темпы его развития слишком медленны, чтобы иметь промышленное значение (человечество может за десятки лет использовать все морские отложения, которые образовались в течение миллионов лет). А в отсутствие эффективного и экономичного метода быстрой селективной минерализации из морской воды вместе с желаемым веществом в осадок будет выпадать множество других элементов. Океан - почти недифференцированное геологическое тело: чтобы извлечь из него 1 т цинка (для чего придется переработать около 100000000 т морской воды), волей — неволей придется попутно получить около 300 т бария, 17 т лития, 0,19 т ванадия и много других веществ (не говоря уже о горах соли). При этом самое сложное — разделить все эти вещества после их совместного выпадения в осадок. В этом отношении руда удобнее морской воды.

Этот метод можно комбинировать с различными химическими воздействиями. Таким путем можно извлекать широкий спектр металлов — примерно пропорционально их содержанию в коре Луны (с учетом также и их «энергоемкости», т.е. энергозатрат при их извлечении и очистке). Наиболее важными продуктами лунной металлургии, по-видимому, станут титан, алюминий, железо и молибден; будут добываться и редкие в условиях Земли металлы, а также те, добыча которых на поверхности нашей родной планеты по тем или иным причинам нежелательна.

Химическая формула составляющего Содержание в породах (% по массе) по данным экспедиций «Аполлон-11», морской базальт «Луна-20», габбро- анорзит «Аполлон-15», анорзит «Аполлон-14», норит «Аполлон-12», дацит SiO2 40,5 42,4 44,1 50 61 Al2O3 9,7 20,2 35,5 20 12 FeO 19,0 6,4 0,2 7,7 10 TiO2 11,4 0,4 - 1,3 1,2 CaO 9,6 18,6 19,7 11 6,3 MgO 8,0 12,2 0,1 8 6 Na2O 0,53 0,40 0,34 0,63 0,69 K2O 0,16 0,52 - 0,53 2,0

Основное отличие лунных пород от земных — малое содержание калия, натрия и летучих элементов. Но зато в них очень много титана и железа, которые недаром называются «хлебом современной индустрии». Впрочем, для нее сегодня важны не только железо или алюминий, но и такие элементы, которых на Земле не так уж много: медь, никель, цирконий, вольфрам, золото, свинец, уран. На Луне есть все эти металлы, хотя и в меньших количествах, чем железо и алюминий. Не обделена Луна и редкоземельными элементами, столь необходимыми электронике.

Чтобы представить себе более детально состав продукции лунной индустрии, полезно сравнить Луну и Землю по содержании химических элементов. На рис. 57 в упрощенном виде изображена Периодическая система элементов Менделеева, на которой отмечены «уровни изобилия» веществ в земной коре (а) и на Луне (б). Анализ рис. 57 показывает следующее. Если на Земле имеются в изобилии водород, азот, кислород, натрий, магний, алюминий, кремний, кальций, хром, марганец, железо, то и на Луне (за исключением водорода) этих элементов, по крайней мере, больше, чем других. Их содержание в лунных грунтах доходит до одного объемного процента и выше. Рис. 5 Сравнительные таблицы наличия элементов на Земле (а) и Луне (6): 0—почти нет; 1—no объему имеется менее 0,0001%: 2— имеется менее 0,01%; 3—имеется мeнее 1%; 4—имеется более 1%

Процессы плавления и газификации лунных пород — энергетически напряженные методы, поскольку здесь происходит радикальное изменение состояния вещества. С точки зрения окружающей среды на Луне нет сложных проблем, а решающее значение приобретают доступность, изобилие и экономичность источников энергии.

7.3.2 ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ СЕКТОР

Таким новым энергоисточником, притом как будто специально приспособленным к специфике лунной окружающей среды, могут стать ядерные заряды. (Надо думать, человечество не захочет использовать ядерные боеголовки по прямому назначению.) Перед другими (ныне известными и доступными) источниками энергии ядерные заряды имеют одно бесспорное преимущество: у них наибольшая концентрация энергии на единицу массы; поэтому их транспортировка с Земли на Луну потребует наименьших затрат по сравнению со всеми другими типами энергоисточников. (В дальнейшем лунная индустрия, по-видимому, сможет перейти на полную автономию, организовав производство ядерных зарядов из лунных материалов.)

Энергия потребна преимущественно в форме тепла и электричества. Заманчиво в течение долгого лунного дня использовать солнечную энергию. Однако сооружение больших рефлекторов и солнечных батарей, а также преобразующих устройств — даже создаваемых из легкодоступных местных материалов — может привести к заметному удорожанию энергии (а это, в свою очередь, способно поставить под сомнение экономическую конкурентоспособность лунной индустрии). Для «запуска» процесса индустриализации Луны все равно потребуется иной энергоисточник.

Энергия, выделяемая при ядерном взрыве, будет аккумулироваться перегретым газом, который далее может использоваться как теплоноситель для нагрева каких-либо рабочих жидкостей (рабочего тела тепловой машины); пар, полученный в теплообменнике (а быть может, и сам первичный газ), пойдет затем через турбины, вращающие электрогенераторы или непосредственно приводящие в движение рабочие механизмы. В лунных условиях — при малой тяжести и высоком вакууме — может оказаться удобным и экономически выгодным «запасать» также механическую энергию за счет раскрутки специальных больших маховиков, обладающих огромными моментами инерции и способных поэтому длительно сохранять свое вращение.

Если производить взрывы термоядерных или атомных зарядов на достаточной глубине, в толщине лунных пород, можно быть уверенными, что поверхностная природная среда Луны нимало не пострадает. (Нужно принять во внимание, что поверхность Луны к тому же «приучена» естественным порядком к непрерывной метеоритной бомбардировке, абсолютно не смягчаемой атмосферной броней — ввиду ее отсутствия.)

Важно подчеркнуть следующее. Если удалять кислород из взрывной каверны достаточно быстро, в окружающих каверну природных лунных породах будут образовываться богатые металлические руды. То, что на Земле занимало целые геологические эпохи в десятки и сотни миллионов лет, на Луне благодаря мирному применению ядерных зарядов будет происходить за считанные миллисекунды. В условиях Земли такая технология не сможет найти применения — из-за опасности засорения природной среды, повреждения всевозможных сооружений, нанесения ущерба земной флоре и фауне. Луна же как будто специально создана для развития на ней взрывной технологии.

Подлунный взрыв освободит колоссальное количество кислорода: ведь его содержание в лунных породах доходит до 40% (см. табл. 10). Этот кислород можно использовать как окислитель во вторичных энергоустановках. (При условии, разумеется, что будет найден какой-либо подходящий — физический или химический, а может быть, и биологический — способ производства на Луне жидкого или сжижаемого горючего. Этот способ должен быть экономичным и обеспечивать массовый выпуск горючего.)

7.3.3 ПОДЛУННЫЕ ВЗРЫВНЫЕ ПРОЦЕССЫ

Таким образом, благодаря принципиально новому технологическому фактору энергетический сектор лунной индустрии тесно смыкается с ее сырьевым сектором. Об этом новом технологическом факторе следует поговорить более подробно.

Чтобы предотвратить интенсивное реокисление металлов и кремния, кислород нужно удалить из взрывной каверны так быстро, как это только возможно. С этой целью можно использовать пробуренный заранее капал, идущий с поверхности Луны до размещенной на нужной глубине начальной полости, в которую закладывается ядерный заряд. Между начальной полостью и нижним концом канала оставляется перемычка точно расчетной толщины. При взрыве эта перемычка мгновенно разрушается и горячий кислород по каналу устремится вверх. Над верхним устьем канала должны быть заранее сооружены приемно-очистные сооружения и емкости для хранения кислорода — как это показано на рис. 58,а. (Первичный Канал, используемый для образования начальной полости и закладки в нее заряда, может быть тщательно забит; либо он будет использоваться как рассмотренный выше канал для отсоса из каверны кислорода; во втором случае у его нижнего устья должна быть создана упомянутая расчетная перемычка.) Космический холод, особенно легко доступный в течение длительной лунной ночи, существенно облегчит сжижение и хранение сжиженного кислорода (а также и других газов, которые образуются в каверне в результате ядерного взрыва и которые можно легко будет отделить от кислорода). Рис. 58а Схема «взрывной» технологии на Луне

Результаты подземных ядерных взрывов известны. (Напомним, что все они проводились на специальных полигонах, вдали от густонаселенных районов.) Учитывая более рыхлую по сравнению с земными породами структуру лунного грунта, легко понять, что заряд мощностью в одну килотонну (это очень небольшой, маломощный заряд) раздробит около 330 000 т лунной породы и образует каверну объемом в несколько десятков тысяч кубических метров. По крайней мере, около 10% породы полностью испарится. Кремний и металлы быстро сконденсируются, но так как они будут находиться в весьма чистой кислородной среде, они начнут интенсивно окисляться. Если весьма осторожно принять, что с учетом всех потерь только 30% испарившейся породы придется на кислород, то мы получим следующие цифры: заряд с общей массой (т.е. со всеми контрольными, запальными и другими устройствами) менее 100 кг может «произвести» до 10 000 т кислорода.

Практически эту процедуру придется выполнять в два этапа. Первый — это подготовка начальной полости, установка ядерного заряда и взрыв. Второй — наполнение образовавшейся каверны водородом, установка вторичного заряда и повторный взрыв: после пего как раз и выделится тот кислород, который вступит в реакцию с водородом и образует воду. Рис. 58б Схема «взрывной» технологии на Луне

Имеется еще одна — притом очень полезная — возможность быстро поглотить освобождающийся при взрыве кислород. Достаточно наполнить каверну водородом. (На первых порах он будет, очевидно, доставляться с Земли.) Нетрудно догадаться, что в результате каверна заполнится водой.

«Взрывная технология» может использоваться не только для получения воды, но и других необходимых веществ: карбидов, цианидов и др. Эти вещества послужат основой для органического синтеза. Принципиальная схема организации этой линии взрывной технологии показана на рис. 58,а. Такой подход в принципе способен радикально решить задачу получения на Луне всех необходимых индустриальных и биологических материалов. Методика эта должна быть достаточно экономной и пригодной для самых широкомасштабных операций. Быть может, в быстрорастущей семье наук появится новая дисциплина — «взрывная физическая химия».

Однако повторный взрыв в каверне, образованной первым взрывом, окажется значительно менее эффективным: первый взрыв расширит начальную полость более чем в тысячу раз; поэтому — если мощность вторичного заряда будет та же, что и у первого,-— результирующее давление после второго взрыва окажется в тысячу раз меньше, чем после первичного взрыва. Соответственно меньше выделится кислорода. Следовательно, придется либо увеличить мощность вторичного заряда (в ту же тысячу раз), либо... выполнить повторный взрыв в специальной начальной полости расчетного объема. Эта отдельная начальная полость разместится по соседству с первой каверной (рис. 58,б). Перемычка между кавернами при взрыве разрушится и горячий кислород устремится в первую каверну, где все уже будет готово к его приему. Если на те 10 000 т кислорода, которые образуются при взрыве ядерного заряда мощностью в 1 кт, в первой каверне запасти 1400 т водорода, образуется около 11 000 т воды. Таким путем может быть в целом решена проблема воды для лунной индустрии и сопровождающих ее поселений .

Благодаря ядерной энергии уровень доступных температур повысился на несколько порядков (как и другой немаловажный технологический фактор — давление). Но в рамках традиционной металлургии нелегко придумать, как использовать колоссальные возможности ядерного взрыва. И, пожалуй, единственный приемлемый путь — выпустить сокрушающую мощь атомного пламени в глубине коренных пород. Но по возможности — не на Земле.

Развитие технологии всегда было обусловлено уровнем достижимых температур. До знакомства с огнем доступными материалами для людей были лишь камни и кости, а единственной операцией — «холодная шлифовка». В пламени костра (температура порядка 700—800° С) родилась новая технология — начался бронзовый век. Но пока не были придуманы керамика для тиглей и плавильная печь (температура 1400—1500°С), не могло быть и речи не только о железе, но даже и о стекле. Без преувеличения можно сказать: история нашей цивилизации — это развитие техники. А возможности техники — это прежде всего возможности технологии, которые, в свою очередь, теснейшим образом зависят от «температурного потенциала» индустрии.

7.3.4 ЕСТЕСТВЕННЫЕ ЛУННЫЕ РУДЫ

Таким образом, рассматриваемая концепция глубже и шире, чем простое увеличение рудных ресурсов. По сути, ядерные взрывные процессы — принципиально новая ступень в развитии технологии. Выиграет не одна металлургия: высокие температуры и давления нужны и химии. А также и физике. Конечно, сейчас — до приобретения практического опыта в этой области — можно спорить, пойдут ли на деле те реакции, которые в итоге должны привести к синтезу соединений, показанных на рис. 58,а. Но игра стоит свеч. И быть может, будущее откроет такие возможности подлунных взрывов, какие мы пока просто не в силах представить...

7.3.5 ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ СЕКТОР

Взрывные процессы вовсе не являются для Луны чем то органически чужеродным. Напротив, в естественных условиях они идут на ней постоянно. Когда в лунную поверхность с космической скоростью вонзается метеорит, происходит самый настоящий взрыв (хотя и бесшумный: из-за отсутствия атмосферы на Луне не будут слышны ни грохот взрывов, и какие-либо производственные шумы; вероятно, в этом есть свои удобства). Удар крупного камня размерами с рядовой земной булыжник, при его скорости в несколько десятков километров в секунду (а для метеоритов — такие скорости не редкость) по производимому эффекту вполне эквивалентен ядерному взрыву мощностью во много килотонн. Так что взрывы для Луны — дело обычное (хотя и происходят пока что только на ее поверхности). На рис. 59 показаны результаты одного из таких давних взрывов, сфотографированные с борта командного модуля американского космического корабля «Аполлон-15». Подобные особые точки на теле Луны интересны не только для науки, но и для будущей лунной индустрии: именно в таких районах возможна повышенная концентрация природных лунных руд. Ведь концентрированное выделение тепла — за счет перехода кинетической энергии метеорита в теплоту при его ударе о лунную поверхность — приведет к диффузии освободившихся газов в глубь лунного грунта, в результате чего произойдет локальная деоксидация поверхностных слоев породы. Таким путем могут образоваться естественные лунные руды. Поэтому районы падения метеоритов на поверхности Луны будут одними из первоочередных объектов исследований последующих лунных экспедиций. Рис.5 Участок лунной поверхности, где упал метеорит (фотография с борта «Аполлона-15»)

В отработанных и специальным образом оборудованных кавернах будут размещаться все компоненты поверхностной зоны лунного индустриального комплекса. Основные строительные и производственные материалы — кислород, металлы, кремний и его соединения — будут местного происхождения. С Земли же на первых порах придется возить продукты питания, одежду для людей, а также водород (скорее всего, в виде каких-либо гидридов). Со временем за счет развития оранжерейного растениеводства (на основе гидропоники, с использованием удобрений местного происхождения) Луна приобретет собственную базу для развития автономной пищевой и легкой индустрии.

Отработанные каверны (после извлечения из них всех полезных веществ) могут использоваться как готовые помещения для монтажа производственных установок, развертывания складов, организации жилых отсеков и т. п. Таким образом, взрывная технология обеспечит не только удовлетворение энергетических потребностей и добычу всевозможного сырья, но и строительные работы на Луне.

Возникает резонный вопрос: а не помешают ли товарообмену громадные расстояния между Землей и Луной? Очевидно, что в решении данной проблемы немалую роль сыграет совершенствование транспортных систем. Конечно, транспортные расходы никогда не удастся свести к нулю, хотя к началу следующего тысячелетия они наверняка существенно снизятся благодаря интенсивному развитию многоразовых аэрокосмических аппаратов, обеспечивающих высокую экономичность наиболее сложного и дорогого участка выведения: с поверхности Земли на опорную круговую околоземную орбиту, откуда — уже вне сопротивления земной атмосферы и при малом влиянии земной гравитации — смогут легко стартовать транспортные корабли малой тяги с электроракетными или ядерно-газофазными силовыми установками, обладающими гораздо более высокими значениями удельного импульса по сравнению с химическими ракетными двигателями большой тяги, которые необходимы для старта с поверхности Земли. Но важно иметь в виду и следующие соображения. Многие вещества (не говоря уж о конечных изделиях) сами стоят так дорого, что их доставка издалека остается целесообразной практически при любых транспортных расходах (имеется, конечно, в виду, что транспортные расходы для подобных веществ и изделий составят лишь небольшую долю суммарных расходов на создание объектов). Например, килограмм радия стоит более 20 млн. долл., килограмм бриллиантов (не ниже 3 карат массой и высокого качества) стоит 14 мл. долл. . Даже такой сугубо технический материал, как монокристаллический кремний (широко используемый ныне в радиоэлектронике), обходится в 1300 долл. за килограмм. Поэтому вывоз продукции лунного производственного центра на Землю (а тем более на искусственные космические объекты типа Андроселла и Астрополиса, лишенные собственной сырьевой базы) никогда не будет убыточным.

Главной отраслью лунной тяжелой индустрии, как уже было сказано, станет металлургия. Продукция лунного производственного центра будет включать также металлокерамику, волокнистые и кристаллические композитные материалы, ситаллы, силиконы (кремнийорганические соединения), медикаменты, специальные оптические и другие стекла, особо чистые и редкие на Земле вещества, порошкообразные строительные материалы. Лунная промышленность займется также изготовлением элементов электроники, агрегатов и металлоконструкций для окололунных и околоземных орбитальных заводов и станций. Возможно, она будет производить даже драгоценности (точнее, исходные материалы для их изготовления). Все это схематически показано на рис. 6 Рис. 6 Схема продукции лунной индустрии

13 отличие от земной, лунная природа будет малочувствительна к загрязняющему воздействию индустрии. Безжизненная, безводная, безатмосферная Луна, не менее 4 млрд. лет подверженная воздействию полного спектра ничем не смягченного солнечного излучения не будет столь болезненно реагировать на промышленные отходы, которые на Земле уже в наши дни. становятся настоящим бичом для всей земной природы.

Технология металлообработки на Луне, вероятно, превзойдет земную: даровой глубокий вакуум позволит широко применять порошковую и испарительную металлургию, использовать в масштабах, невозможных на Земле, лазерную и электроннолучевую технику для обработки металлов, строительных материалов и других веществ.

Взаимодействие и разделение сфер производства между поверхностным индустриальным районом и производственными установками на селеноцентрических орбитах представить сегодня в деталях еще трудно. Но очевидно, что основой для подобного разделения послужит технологический принцип: производственные процессы и операции, которые лучше протекают в условиях воздействия гравитации (хотя и меньшей, чем на Земле), будут отнесены к компетенции поверхностной части лунного комплекса, а те линия производства, которые требуют невесомости (к ним относятся, например, производство пенокерамики и пенометаллов, отливка металлических шариков для подшипников, получение крупных монокристаллов для электроники и оптики, производство иммуноглобулина и других специальных медикаментов и т.п.), будут развертываться на окололунных орбитальных станциях. Не исключено, что производство некоторых изделий будет включать операции, выполняемые и в поверхностном промышленном центре, и на орбитальных производственных установках. Поэтому особое значение приобретает экономичность и эффективность функционирования транспортных средств, способных обеспечить перевозку грузов как между компонентами лунного индустриального комплекса, так и к потребителям его продукции на Земле и на искусственных космических объектах.

Но все же развитие лунной индустрии должно сопровождаться строгим соблюдением одного непременного условия: не нарушать неприкосновенность наиболее ранимого фактора лунной природы— глубокого вакуума на ее поверхности. Поэтому те огромные количества кислорода, которые будут освобождаться при извлечении металлов из лунных пород (так например, при добыче 2 Мт редких металлов выделится около 0,8 Мт кислорода), поначалу придется хранить — быть может, в виде воды — в подземных емкостях, размещенных глубоко под поверхностью Луны. Хранить до тех пор, пока на Луне не вырастут большие поселения (селенополисы) и не появятся лунные предприятия с многочисленным персоналом и жилыми помещениями (астрополисы) на окололунных и околоземных орбитах, где кислород потребуется для дыхания и в качестве топливного компонента (не только в ракетных и других двигателях но и, пожалуй, даже в первую очередь — в топливных элементах, обеспечивающих функционирование вторичных энергоустановок на автономных подвижных средствах).

Организация транспортных операций в пределах поверхностного производственного района здесь детально не рассматривается, поскольку при этом не встретятся какие-либо сложные проблемы; основу «внутренней» транспортной системы, по-видимому, составит разветвленная сеть трубопроводов, соединяющих все производственные и жилые помещения (которые, как было показано, будут организовываться в полостях под поверхностью Луны). Транспортировка легких грузов в пределах этой сети может осуществляться с помощью пневмо- или гидропривода. Для людей и крупногабаритных грузов могут быть пробиты туннели, обеспечивающие движение вагонов с электромеханическим приводом.

7.4 ЛУННАЯ ТРАНСПОРТНАЯ СИСТЕМА

7.4.1 ВОЗМОЖНЫЕ АЛЬТЕРНАТИВЫ

Основное внимание целесообразно уделить системе транспортировки грузов с Луны на Землю и на космические объекты искусственного происхождения. Эта «внешняя» транспортная система для упрощения будет именоваться просто «лунной транспортной системой».

Для запуска транспортных кораблей с поверхности Луны на селеноцентрические орбиты или траектории полета к другим небесным объектам в принципе можно использовать и технику ядерного взрыва. Эта идея естественно приходит на ум в связи с описанными ранее подлунными ядерно-взрывными процессами. Комбинировать запуск транспортных космических аппаратов с подлунными ядерными взрывами можно двумя путями: 1) горючий кислород, порожденный взрывом, используется для нагрева водяного пара, который затем раскручивает маховое колесо, приводящее в движение электрогенераторы; электроэнергия обеспечивает функционирование электромагнитных ускорителей. Для сокращения такую систему можно назвать ядерно-электромагнитным ускорителем (ЯЭУ); 2) горючий кислород, образующийся при подлунном взрыве, непосредственно используется для разгона транспортных космических кораблей, заранее размещенных в ускорительных трубах, направленных таким образом, чтобы после вылета из ствола подобного «пушечного ускорителя» космический аппарат вышел на нужную переходную траекторию — полета к Земле или перехода на селеноцентрическую орбиту. Такую систему можно условно назвать ядерно-вулканическим ускорителем (ЯВУ).

В принципе существуют две основные альтернативы при организации лунной транспортной системы: первая — использовать традиционные космические корабли с ракетными двигателями; вторая — построить электромагнитные ускорители, запускающие на нужные траектории полета «пассивные» (т.е. лишенные бортовых разгонных двигателей) грузовые или пассажирские космические аппараты. Вторая альтернатива привлекательнее — прежде всего потому, что она позволит существенно снизить расход ракетного топлива. А как было показано, местные лунные ресурсы позволяют добывать в изобилии кислород, но не обеспечивают получение в нужных количествах дешевого жидкого (или сжижаемого) горючего, необходимого для ракетных двигателей. Разумеется, могут использоваться транспортные корабли (фрахтеры) на ядерной тяге, причем экономически наиболее ценными здесь представляются силовые установки с газофазными ядерными реакторами. Могут применяться также импульсные ядерные двигатели, особенно подходящие для транспортировки крупногабаритных тяжелых грузов, поскольку удельные характеристики (и прежде всего, удельный импульс) импульсного ядерного двигателя улучшаются с увеличением размеров летательного аппарата.

Метод ядерно-электромагнитного ускорения более «чистый», более изощренный и, вероятно, более дорогой, чем ЯВУ. Его применение потребует весьма экономичных источников электроэнергии. Избыточное тепло, получаемое от ядерно-взрывных процессов, будет вынужденно излучаться в космос в качестве термических отбросов. Но зато электромагнитное ускорение (при наличии источников электроэнергии) может применяться и на орбитальной станции, а не только на самой Луне. Величина ускорения при использовании ЯЭУ будет ниже, чем при ЯВУ, а регулировка ускорения — за счет длины разгонной дистанции много проще. Исходя из сказанного, можно заключить, что по совокупности всех рассмотренных свойств ядерно-электромагнитный ускоритель несомненно предпочтительнее.

Как видно, при обоих способах ядерные взрывные процессы, кроме их прямого технологического и строительного применения, используются также и для достижения добавочных целей, что может существенно повысить их экономическую эффективность. Сравнение двух способов показывает следующее. Ядерно-вулканический ускоритель способен разгонять более тяжелые грузы и требует меньшего аппаратурного оснащения, чем ядерно-электромагнитный ускоритель. Максимальная величина ускорения в ЯВУ также будет большей, чем в ЯЭУ. Но это уже, скорее, недостаток: придется специально позаботиться о мерах для снижения максимальной величины ускорения в ЯВУ до уровня, допустимого по выносливости человека и по прочности наиболее чувствительной продукции лунного индустриального комплекса. Наиболее радикальные меры — увеличение длины разгонного ствола и управление газовым потоком в стволе (что, естественно, усложнит и удорожит транспортные операции с помощью ядерно-вулканического ускорителя). Надо думать, что ЯВУ — слишком «грубая» система для транспортировки таких изделий, как сверхлегкие элементы больших конструкций, предназначенных для искусственных космических объектов. Но у ЯВУ есть и более серьезный недостаток: истекающие из разгонных стволов газы будут нарушать вакуум на поверхности Луны. Если не принять никаких мер, в очень короткий срок (порядка десятилетия, а то и нескольких лет — учитывая потребный высокий темп запусков транспортных кораблей с изделиями лунной промышленности) на Луне может образоваться заметная атмосфера, все уплотняющаяся по мере применения ЯВУ. А это усложнит, а то и вовсе разрушит условия для производства на Луне ряда важных специфических изделий и для научных работ в лунных обсерваториях. Выброс горячего кислорода на поверхность Луны особенно нежелателен: ведь кислород — газ, далеко не инертный. Еще один недостаток ядерно-вулканического ускорителя — необходимость строгой синхронизации моментов запуска транспортных кораблей с выполнением подлунных взрывных работ. Наконец, ЯВУ может в принципе применяться только на поверхности Луны, а на орбитальных компонентах лунного индустриального комплекса придется использовать какой-то другой метод ускорения транспортных кораблей.

После выхода из трубчатого теплообменника кислород может улавливаться и сжижаться точно так же, как это делалось при одноцелевом (технологическом) использовании ядерных взрывных процессов. Строго говоря, при двухцелевом использовании ядерного взрыва ожижение кислорода даже облегчится, поскольку его теплосодержание уменьшится после нагрева воды.

Чтобы сделать систему теплопередачи в ядерно-электромагнитном ускорителе достаточно простой, горячий кислород можно пропускать через трубы, проходящие внутри емкости, содержащей Воду (таким образом организуется определенная разновидность трубчатого водогазового теплообменника). Было бы еще экономичнее просто выпускать горячий кислород в воду через отверстия в днище резервуара и позволять ему проходить сквозь толщу воды в виде пузырей. Но это нежелательно вследствие того, что пары воды, насыщенные горячим кислородом, вызовут сильную коррозию лопаток турбин и других элементов системы.

Космический корабль, приводимый в движение линейным электромагнитным ускорителем, может быть разогнан на поверхности Луны до скоростей, достаточных для выхода на селеноцентрическую орбиту или траекторию межпланетного перелета. В 1962 г. Вильям Эшер, работавший тогда в НАСА, в Центре космических полетов им. Маршалла исследовал подобную систему и присвоил ей название «Лунатрон». Исследуя возможность применения подобной системы на борту орбитальной станции, автор данной работы для названия орбитального электромагнитного ускорителя предложил другое слово «Орбитрон». А объединенной системе, включающей взаимосвязанные в функциональном отношении и поверхностные, и орбитальные ускорители, было дано имя «Астрон».

Применение электромагнитных систем для запуска различных объектов с поверхности Луны рассматривалось и раньше. Концепция использования электромагнитных ускорителей на орбитальных станциях предлагается автором данной работы впервые. 7.4.2 ЛУНАТРОН И ОРБИТРОН

Итак, для создания электромагнитного ускорителя требуются две вещи: магнитная левитация и электромагнитная тяга. Использование сверхпроводимости позволит получить необходимый уровень индуцированной левитации при невысокой потребляемой мощности. Для иллюстрации возможностей сверхпроводимости можно привести такой пример. При нормальных условиях медный провод диаметром около 1,5 мм имеет ограничение по допустимой силе тока порядка 10 А. Провод того же диаметра из общепринятого сегодня сверхпроводящего материала (например, из сплава ниобий—олово) при температуре жидкого гелия (4,2 К, т.е. всего на 4,2° выше абсолютного нуля) может безнаказанно проводить в пятьсот раз больший ток, т.е. ток до 5 000 А. В космической окружающей среде сверхпроводимость на больших объектах может быть достигнута более легким путем, чем на Земле. Можно утверждать, что генерировать магнитное поле с нужной напряженностью не будет слишком трудно. В условиях Луны аппарат с пассажирами сможет двигаться и при давлении порядка 70 кПа (0,7 кгс/см ). Для создания такого давления нужно магнитное поле в 3,4 кГс (с каждой стороны аппарата), а это всего вдвое больше, чем у игрушечного магнита.

Имея в виду величину скорости, которая должна быть достигнута на космическом ускорителе, легко прийти к выводу, что здесь не обойтись без использования магнитной левитации разгоняемого объекта. Идея магнитной левитации впервые была предложена французским инженером Эмилем Бэчиле еще в 1912 г.

Тремя главными элементами разгонной системы являются: источник энергии, преобразователь энергии, рельсовый путь и тележка-носитель (несущая разгоняемый аппарат). Роль этой тележки может играть и сам космический аппарат, если вся необходимая сверхпроводящая аппаратура будет установлена на его борту; естественно, что такой космический аппарат должен быть рассчитан на многократное применение. После схода такого многоразового корабля с ускорителя никаких дополнительных работ на ускорителе не требуется. В случае применения тележки-носителя, после старта с нее космического корабля, она тормозится электродинамическим способом (при этом кинетическая энергия тележки превращается обратно в электроэнергию, которая может запасаться какими-либо аккумуляторами) и возвращается к стартовому концу ускорителя для последующего использования. Поскольку на тележке-носителе смонтировано дорогостоящее оборудование (датчики, сверхпроводниковые цепи, холодильные системы и пр.) она также должна быть многоразовой. Таким образом, необходимо выбрать: либо монтировать все необходимое оборудование на борту каждого транспортного космического корабля, либо построить дополнительный участок рельсового пути, необходимый для торможения тележки-носителя.

Рассмотрим движение аппарата поверх токопроводящих рельсов за счет магнитного привода. Течение тока в рельсах создает подобие магнитного отталкивания аппарата, снабженного электромагнитами. Электрическое сопротивление в проводнике действует подобно магнитному сопротивлению. Таким образом, в случае когда проводник неидеальный (т.е. не сверхпроводник), помимо магнитной подъемной силы имеется магнитное сопротивление. Это сопротивление может быть преодолено какой-либо движущей силой (тягой). Однако если и магниты на аппарате и рельсы будут сверхпроводниками, сопротивление упадет практически до нуля и никакой тяги для его преодоления не потребуется. (Потребность в тяге останется для преодоления инерции самого разгоняемого аппарата.) Наиболее подходящим устройством для создания тяги представляется линейный синхронный двигатель, который, грубо говоря, генерирует бегущую магнитную волну, толкающую разгоняемый аппарат вперед. Здесь можно провести приблизительную аналогию с доской для серфинга, которая толкается вперед бегущим к берегу водяным валом, если эту доску необходимым образом поместить на подходящий склон волны. Чтобы минимизировать массу присоединенных силовых контуров («петель»), через которые магнитное поле генерирует бегущую волну («водяной вал» по вышеприведенной аналогии), а также и массу магнитов на разгоняемом аппарате (который аналогичен в рассмотренной иллюстрации доске для серфинга), система в целом должна функционировать при температурах сверхпроводимости. В реальном процессе разгона движущаяся сила возникает благодаря разнице между скоростью бегущей магнитной волны и скоростью аппарата (так называемое «линейное проскальзывание»). Величина движущей силы ограничена тем обстоятельством, что по мере роста линейного проскальзывания эффективность передачи энергии от двигателя к разгоняемому аппарату падает. Поскольку скорость аппарата растет, должна расти и скорость бегущей магнитной волны — чтобы поддерживать разгон аппарата при оптимальной величине проскальзывания. Увеличение скорости бегущей волны достигается путем изменения частоты переменного тока в линейном синхронном двигателе или за счет прогрессивного изменения величины интервала между индукционными катушками (силовыми петлями), в которых генерируется бегущая магнитная волна.

Рельсовый путь оборудуется силовыми петлями и другой аппаратурой, необходимой для разгона и направления тележек. Специальная силовая энергостанция обеспечивает разгонную систему необходимой энергией, а кибернетическое оборудование поддерживает заданные режимы по частоте, напряжению и силе тока. В зависимости от расчетного ускорения, массы и конечной скорости разгоняемого объекта, потребная мощность системы может меняться в пределах от сотен до нескольких тысяч МВт. Если принять, в качестве примера, что расчетное ускорение равно g (9,81 м/с ), масса тележки-носителя (или поезда транспортных кораблей) 100 т, а потребная конечная скорость разгона 1700 м/с (это минимальная начальная скорость, необходимая для выхода на низкую селеноцентрическую орбиту), получим, что требуемая в конце разгона мощность составит 1670 МВт. При коэффициенте полезного действия тяговой системы в 65% потребная мощность силовой электростанции должна быть не менее 2570 МВт. При этом длина рельсового пути ускорителя составит 144,5 км. Если используются тележки-носители, длина рельсового пути должна быть удвоена.

Очевидно, что вместо единичного корабля (или тележки) можно разгонять сцепку («поезд») из нескольких объектов. Это может быть поезд из небольших транспортных кораблей, запускаемых совместно, или сцепка тележек-носителей, каждая из которых несет один транспортный корабль. В последнем случае по достижении сцепкой необходимой скорости все космические корабли одновременно отделятся от тележек.

В случае Лунатрона реактивная сила, создающаяся при передаче тягового усилия тележке-носителю, поглощается массой Луны. Но каждый электромагнитный запуск с Орбитрона будет заметно деформировать его орбиту. К счастью, начальная скорость космического корабля при его запуске с окололунной круговой орбиты на переходную траекторию полета к Земле примерно на 910 м/с меньше, чем начальная скорость, потребная для выведения объекта с поверхности Луны на селеноцентрическую орбиту. Благодаря этому длина разгонного пути на Орбитроне может быть уменьшена по сравнению с Лунатроном на 29% (при одинаковом в обоих случаях расчетном ускорении). Тем не менее, если масса станции — Орбитрона в 10 раз превосходит массу ускоряемого объекта, станция после запуска объекта окажется заторможенной на 91 м/с, вследствие чего Орбитрон перейдет с круговой орбиты на эллиптическую (аполуний которой касается старой орбиты). При использовании тележки-носителя замедление Орбитрона будет уменьшено (за счет последующего торможения тележки относительно Орбитрона). Однако, если масса тележки-носителя составляет, скажем, 10% от суммарной разгоняемой массы, то уменьшение замедления станции составит всего около 9 м/с (т.е. на 82 м/с Орбитрон затормозится на своей орбите и в этом случае). Следовательно, в принципе необходим какой-либо контрускоритель. Им может быть дополнительный рельсовый путь, на котором одновременно с разгоном транспортного корабля в противоположном направлении разгоняется другой объект. Если масса этого объекта равна массе транспортного корабля, длина основного и дополнительного рельсового пути будут одинаковыми. Но возможно и другое решение — с однорельсовым (точнее, «однопутевым») ускорителем. Эта концепция рассматривается ниже.

Эти цифры свидетельствуют, что упомянутые преимущества транспортной системы Астрон достанутся не даром. Энергетические потребности такой системы могут быть удовлетворены только за счет большой внеземной энергостанции. Большой интерес представляют в этом смысле маховые колеса, которые хорошо приспособлены к развитию больших начальных мощностей при ускорении разгоняемых объектов, когда силовая энергостанция приближается к выдаче своей полной расчетной мощности, а также к приему возвращаемой энергии при торможении тележки-носителя. Как показано, длина разгонного пути велика, конечные скорости объектов тоже. Для осуществления принципа магнитной левитации нужно решить одну принципиальную проблему: обеспечение динамической устойчивости разгоняемого объекта при больших скоростях движения. Рельсовый путь должен быть чрезвычайно гладким и прямым. Неизбежные отклонения рельсов от оси пути должны контролироваться лазерной аппаратурой с целью обнаружения и устранения имеющихся чрезмерных искривлений. Современные лазерные системы контроля способны обнаруживать отклонения или неровности менее 0,7 мм на 1 км пути. Чтобы обеспечить статическую установку частей рельсового пути с точностью до одного миллиметра на километр, конструкция пути должна органически включать специальные датчики, распределенные вдоль рельсов и способные взаимодействовать с высокочастотными лазерными установочными системами.

В Орбитроне разгонные рельсы могут использоваться как контрускоритель, обеспечивая таким образом достижение обеих целей (запуска транспортного корабля и коррекции орбиты ускорителя). Это проиллюстрировано на рис. 6 Рис. 6 Схема запуска объектов транспортной системой Астрон: а - запуск с Лунатрона на Орбитрон; б_- запуск первичной нагрузки с Орбитрона к Земле; в - Орбитрон на эллиптической орбите развернут на 180°. Запуск в Аполунии вторичной нагрузки возвращает Орбитрон на круговую орбиту; г - Орбитрон возвращен в позицию трансземного запуска (1—Лунатрон; 2—Орбитрон; 3—выход на орбиту; 4—первичная нагрузка на траектории полета к Земле; 5—Орбитрон перешел на эллиптическую орбиту; 6—Орбитрон вернулся на круговую орбиту; 7—Аполуний; 8—вторичная нагрузка на траектории полета к Луне; 9—перелуний.)

В заключение следует отметить, что создание системы типа Астрон связано с необходимостью решения ряда сложных проблем по разработке внеземных конструкций. Устройство таких систем обойдется достаточно дорого. Но будучи однажды построены, они обеспечат высокую экономичность каждого запуска и сохранение наземных топливных ресурсов. Правда, экономическая эффективность таких транспортных систем обеспечивается только при интенсивном производстве, определяющем поддержание устойчивого грузооборота между Землей и Луной. Но ведь в этом и заключается конечная цель индустриализации Луны. 7.4.3 АСТРОН

Таким образом, если вторичную нагрузку сформировать из. материалов, полезных для поверхностной индустриальной зоны на Луне, запуск вторичной нагрузки будет целесообразным и в экономическом отношении. Лунатрон может доставлять на Орбитрон лунные породы, которые будут обрабатываться на орбитальных установках лунного индустриального комплекса, а отходы этих процессов вместе с изделиями, предназначаемыми для поверхностных установок на Луне, будут использоваться на Орбитроне для формирования вторичной нагрузки. С другой стороны, ввоз продуктов с Земли на Луну можно включить в формирование этой вторичной нагрузки, направив грузопоток земных товаров через Орбитрон. В данном случае земные изделия должны компоноваться с химическими тяговыми системами, которые обеспечат их мягкую посадку на поверхность Луны. В дальнейшем эти химические тяговые системы (или, по крайней мере, их наиболее дорогие элементы) могут возвращаться на селеноцентрическую орбиту для повторного использования. При посадке вторичной нагрузки на поверхность Луны топлива потребуется значительно меньше, чем в случае расчетной штатной посадки земных кораблей, поскольку значительная часть замедления обеспечивается Орбитроном в процессе выведения вторичной нагрузки на крутую траекторию спуска. Необходимо соблюдать и второе условие: запуск вторичной нагрузки должен выполняться в моменты, когда Орбитрон находится в таком положении относительно поверхностного индустриального района, что обеспечивается прилунение вторичного груза в пределах этого района, поскольку транспортировка грузов но поверхности Луны наверняка обойдется дороже и потребует больших потерь времени. Если же в качестве вторичной нагрузки будут использоваться отходы обработки лунных пород, то их можно сбрасывать и вне пределов индустриального поверхностного района, но, разумеется, только на специально выделенные для этого полигоны.

В процессе разгона транспортного космического корабля, предназначенного для полета с полезной нагрузкой к Земле, реактивная сила замедляет Орбитрон, что вынуждает его перейти на эллиптическую орбиту. После старта транспортного корабля разгонные рельсы разворачиваются на 180° и выполняется разгон какого-либо груза в противоположном направлении. Эта операция производится в тот момент, когда Орбитрон в его движении по эллиптической орбите оказывается в нужной точке — алолунии. Если произведение массы разгоняемого груза на величину ускорения равно аналогичному произведению для ушедшего к Земле транспортного космического корабля, штатная круговая селеноцентрическая орбита станции — Орбитрона окажется восстановленной. Вторичный груз будет ускоряться против движения Орбитрона по его орбите. Поэтому относительно Луны вторичный груз затормозится достаточно, чтобы сойти с эллиптической промежуточной орбиты и упасть на поверхность Луны.

СТЫКОВКИ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ, ДРАМЫ НА ОРБИТЕ И НА ЗЕМЛЕ.

Обитатели оранжереи.

Внутреннее строение.

Вторая мировая война.

Мы звали его Володей.

В НАЧАЛЕ ВОЙНЫ.

РЕГИСТРАЦИЯ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ.

Испытание на прочность.

Главная страница > Хронология