Если в путь отправить космодром…
Космодром Байконур остался за рубежом — теперь за его эксплуатацию надо платить Казахстану… Плесецк, ввиду своего северного местоположения, может осуществлять вывод полезной нагрузки далеко не на все орбиты…
Космодром Свободный на Дальнем Востоке сможет функционировать в полную мощь лишь после коренной модернизации…
Таково положение в отечественной космической отрасли на сегодняшний день. Поэтому, наверное, с таким интересом были встречены известия о первых запусках ракет с международного морского космодрома, «Морской старт» (подробности см. в «ЮТ» № 1 за 1999 г.).
Но и он, похоже, всех задач не решит. Порт приписки командного судна и стартовой платформы — США. Хьюстон.
Строился комплекс в основном на зарубежные деньги, так что наше долевое участие в проекте не столь велико. Да и запуски «Морской старт» осуществляет не так уж часто — не более 1–2 в год. Так что тут особо не разбежишься…
Вот специалисты и задумались: а нельзя ли космическим ракетам и кораблям стартовать без космодрома вообще?
Система « Воздушный старт ».
«Буран» на крыльях «Мечты»
Идея эта родилась в процессе подготовки к старту космического корабля «Буран». Размеры не позволяли транспортировать его из сборочного цеха на космодром обычными способами. И тогда инженеры додумались: «Буран» погрузили на «спину» многоцелевому транспортному самолету Ан-225 «Мрия», и тот благополучно доставил столь необычный груз на Байконур.
Но почему бы тогда вообще специально не разработать многоцелевую авиационно-космическую систему — МАКС? Одним из первых над этим вопросом задумался известный конструктор Г.Е. Лозино-Лозинский. В НПО «Молния», организованном в 1976 году для создания «Бурана», он попытался претворить в жизнь некоторые из своих идей. А начало им было положено еще в 60-х годах XX века, когда он возглавлял в ОКБ А.Микояна работу в рамках секретного проекта «Спираль»: проектирование многоразового двухступенчатого крылатого летательного аппарата для полетов на орбиту.
Через некоторое время проект заглох: военные решили, что такой аппарат им не нужен. Но с началом работ над «Спейс шаттлом» в США руководители СССР решили разработать нечто подобное. В результате появился многоразовый корабль «Буран», запускаемый на орбиту одноразовой ракетой-носителем «Энергия».
После первого полета «Бурана» в 1988 году американские специалисты признались, что переоценили рентабельность «Спейс шаттла»: стоимость доставки груза на орбиту доходит до 15 тыс. долларов за 1 кг. Но у нас уже поняли это на собственном опыте. И программа «Энергия — Буран» была закрыта.
Создатели МАКСа пообещали снизить транспортные затраты в 2–3 раза. И пояснили, за счет чего. Прежде всего, самолет-носитель обеспечивает запуск с той широты, чтобы сразу вывести груз на нужную орбиту. Кроме того, Ан-225 в момент старта орбитального самолета сообщает ему скорость около 800 км/ч и высоту 10 км.
Удешевляет пуск и то, что все элементы МАКСа — многоразовые, за исключением недорогого топливного бака и блока выведения. Сам же самолет сможет летать 20–30 раз в год, периодически меняя двигатели.
Пилотировать его должны два космонавта, а еще четыре смогут разместиться во второй герметичной кабине и стыковочном модуле. Продолжительность нахождения на орбите в пилотируемом режиме — до 5 суток, в беспилотном — до 10 суток. При возвращении орбитальный самолет в состоянии достичь посадочной полосы, расположенной в 2000 км от точки спуска.
В общем, для разработчиков преимущества МАКСа очевидны. Однако решение о полномасштабной разработке системы до сих пор не принято. Одна из причин — отсутствие подходящих аэродромов с 5-километровой взлетно-посадочной полосой. Тот, что на Байконуре (на его полосу приземлялся «Буран»), опять-таки принадлежит теперь Казахстану. Еще один остался на Украине, в Крыму. Ну а тот, что в Жуковском, расположен в густонаселенном районе Подмосковья. Так что в случае нештатной ситуации при старте или посадке МАКСа дело может обернуться немалыми жертвами. Поэтому на сегодняшний день специалисты прорабатывают еще один вариант системы воздушного базирования.
Так должен выглядеть МАКС в полете. Пока он существует лишь в виде модели.
«Воздушный старт» на крыльях «Молнии»
Аэрокосмическая корпорация «Воздушный старт» проводит испытания системы выведения спутников весом до 2,5 тонны на низкие орбиты. Запуск ракеты, как сообщило агентство ИТАР-ТАСС в начале 1999 года, осуществляется путем ее десантирования из самолета Ан-124-100 «Руслан».
Комплекс «Воздушный старт» может взлететь практически из любой точки земного шара, где есть взлетно-посадочная полоса длиной 3 км. Спутник на ракету-носитель можно доставить непосредственно на территории заказчика, его не нужно возить из страны в страну. Таким образом экономятся время и деньги.
Свое начало эта разработка также берет еще в 60-х годах XX века, когда среди засекреченных военных программ, разрабатываемых в рамках программы СОИ (или «звездных войн»), значилась и такая. Самолет-носитель брал на борт ракету и в нужный момент в заранее намеченной точке производил ее пуск. Ракета взлетала в космос и должна была сбить военный спутник или иную указанную ей цель.
Но со «звездными войнами», как известно, ничего не получилось. И тогда конструкторы принялись модернизировать свое детище, пытаясь найти ему применение в изменившихся условиях. Как оказалось, работы для него достаточно и на земле. Скажем, в военном варианте наш сверхзвуковой ракетоносец Ту-160 может брать на борт крылатую ракету (и даже не одну!), подходить вплотную к рубежам противовоздушной обороны противника и сбрасывать ее, не входя в зону поражения. А там уж ракета сама, на низкой высоте и огромной скорости, копируя рельеф местности, будет прорываться к намеченной цели. И сбить ее — задача не из легких…
Впрочем, в начале 90-х годов XX века на очередном международном авиасалоне в Жуковском наши специалисты продемонстрировали и конверсионную систему «Бурлак». Бывшие боевые ракеты стали приспосабливать для решения вполне мирных задач, скажем, для выведения на орбиту небольших и легких спутников связи.
И это лишь один из вариантов применения уникальной технологии. Есть и другие. Например, спасатели давно уже предлагают ракетчикам использовать бывшие боевые межконтинентальные ракеты в мирных целях.
Время, в течение которого еще можно спасти терпящих бедствие, порой исчисляется минутами. Между тем добраться к месту катастрофы бывает непросто — суда получают повреждения вдали от берегов, самолеты падают поодаль от населенных пунктов. Вспомним трагедию подлодки «Комсомолец». Если бы помощь подоспела раньше, многие из ее экипажа могли бы уцелеть. Словом, здесь нужна была поистине скорая помощь.
Вот специалисты и подумывают об организации международной ракетно-спасательной службы. Она могла бы взять на вооружение списанные с боевого дежурства и переоборудованные ракеты PC-18 и РС-20/Р-36 Му, известные на Западе как SS18. А космические носители «Циклон» и «Зенит» способны доставить к месту аварии не только грузы, но и спасателей.
Прорабатываются два варианта таких носителей. Легкий спасательный летательный аппарат СЛА-1 с полезной нагрузкой до 420 кг способен транспортировать надувные спасательные плоты и аварийные комплекты, которые позволяют потерпевшим кораблекрушение или авиакатастрофу дождаться прибытия спасателей. Он может базироваться как на земле, так и на борту кораблей и самолетов службы МЧС. А СЛА-2 с полезной нагрузкой 2500 кг смогут доставить к горящему судну пожарное оборудование, дистанционно пилотируемый летательный аппарат для разведки обстановки на месте ЧП и даже глубоководного робота-спасателя. Управление техникой можно осуществлять с центрального поста через спутники-ретрансляторы.
Многоразовая универсальная космическая транспортная система « Маренго » в момент посадки ВКС на энранолет.
Крылья над морем
Многие специалисты ныне склоняются также к мысли, что необходимо объединить преимущества двух систем — морского и воздушного старта — в единой конструкции. Вот как, к примеру, описывает одну из таких систем ее разработчик, директор и главный конструктор ТОО «Маренго» Николай Абросимов.
Экранолет с высотно-космическим самолетом (ВКС) на борту отходит от причала, разгоняется до заданной скорости и взлетает с водной поверхности. На высоте 8 — 12 км дается команда на включение двигателей ВКС. Тот отделяется от экранолета и продолжает набирать скорость, выходя на орбиту.
Для своей системы создатели «Маренго» предлагают использовать уже прошедшие испытания топливный отсек и двигательную установку второй ступени космической системы «Энергия — Буран», а также планер, шасси и систему посадки орбитального корабля. Экранолет же может быть построен на базе «Луня», тоже некогда уже летавшего.
После завершения полета ВКС сможет сесть на аэродром, как корабли «Буран» и «Спейс шаттл». Кроме того, рассматривается вариант его посадки и на экранолет.
К сказанному добавим, что проект Н.Абросимова не единственный. Так, в 1998 году в журнале «Нью сайентист» была опубликована статья, посвященная совместным разработкам российских и японских конструкторов. Речь идет о гигантском экранолете, оснащенном ракетным двигателем и способном лететь над поверхностью воды с околозвуковой скоростью. Александр Небылов — директор Международного института современных аэрокосмических технологий (Санкт-Петербург) считает, что при горизонтальном запуске космического носителя с высокой начальной скоростью можно обойтись без дополнительных ускорителей. Возвращаясь, космический корабль будет «прикрыляться» опять-таки на движущийся экранолет. Такой «трюк», кстати, был опробован нашими летчиками еще в 30-е годы, когда истребители стартовали и возвращались на крыло самолета-авиаматки.
В общем, как видите, идей у россиян, как всегда, в достатке.
Станислав НИКОЛАЕВ , инженер
Клинопись XXI века
Наступивший век, возможно, назовут веком информации. В самом деле, сегодня мы только и слышим этот термин. Причем одни жалуются, что информации не хватает, другие — что ее чересчур много, ну а третьи и вовсе затевают информационные войны…
Мы же хотим добавить в информационное море информацию о том, как лучше всего эту информацию хранить…
По следам прогресса
Первые попытки запечатлеть те или иные события, зафиксировать их относятся еще к каменному веку. В память об удачной охоте ее участники пытались отобразить наиболее драматичные моменты на каменных стенах своих пещер.
Изобретательные шумеры придумали клинопись. Она возникла на территории современного Ирака в III тысячелетии до н. э. Технология ее на редкость проста. На сырой глиняной табличке костяной палочкой вдавливали черточки знаков. Потом обладатели таблички либо сушили ее на солнце, либо обжигали в пламени костра или печи. В итоге и ныне, спустя 5000 лет, мы можем прочесть то, что хотели сказать древние.
Далее появились папирусы древних египтян. Потом хитроумные китайцы придумали, как делать бумагу, а арабы стали выделывать пергамент из козьих шкур.
Наши же изобретательные предки додумались писать на бересте — березовой коре.
Конечно, все эти способы хранения информации уступают разработанным ныне. Сегодня жесткие диски, которыми комплектуются обычные персональные компьютеры, вмещают уже 20–30 Гигабайт информации. А этого, между прочим, достаточно, чтобы вместить все книги, хранящиеся в неплохой библиотеке.
Более того, мощные суперкомпьютеры регистрируют информацию на магнитных носителях со скоростью, которую могла бы обеспечить лишь синхронная работа более чем миллиарда шумерских писарей!
И нашим современникам всего этого мало…
Информация на уровне атомов
Нынешние устройства магнитной памяти по принципу работы мало чем отличаются от хорошо всем знакомого магнитофона. Электрический ток, протекающий через записывающую головку, создает поле, заставляющее расположенные на магнитной ленте ферромагнитные частицы ориентироваться в соответствии с направлением тока. А эти частицы, в свою очередь, создают поле, которое, в зависимости от поляризации частиц, усиливает или ослабляет ток, протекающий через вторую, считывающую, головку. Усиление тока принято считать за «1», ослабление — за «0».
Современные инженеры намерены усовершенствовать такой носитель путем его миниатюризации. Записывающая и считывающая головки будущего представляют собой своего рода магнитный растровый микроскоп. Тончайшая игла с магнитным покрытием скользит по поверхности носителя. Если игла и находящаяся непосредственно под ней частица имеют противоположные намагниченности, то они притягиваются, если одинаковую — то отталкиваются. Колебания иглы тоже легко можно интерпретировать как «0» и «1».
Уменьшение же «головок» позволяет использовать более мелкие магнитные частицы. Инженеры полагают, что такие домены могут состоять всего лишь из нескольких десятков атомов.
Исследователь Ролланд Визенданбергер из Гамбургского университета считает, что таким образом удастся увеличить объем памяти стандартного носителя примерно в 10 000 раз по сравнению с нынешними. Причем новая технология и созданные на ее базе носители реально начнут использоваться уже через 5–7 лет.
Но и это не конечная цель ученых. В идеале физики хотели бы создать запоминающее устройство, роль носителей в котором будут играть отдельные молекулы и атомы.
Для таких исследований они используют растровый туннельный микроскоп, позволяющий регистрировать направление вектора магнитного момента каждого атома. Когда намагниченная игла микроскопа приближается почти вплотную к поверхности носителя, между ними вследствие так называемого туннельного эффекта возникает электрический ток.
Поддерживая его постоянным, физики добиваются, чтобы игла перемещалась вдоль носителя, то удаляясь от него, то приближаясь, в зависимости от направления магнитного момента тех атомов, над которыми она проходит.
Таким образом, колебания описывают своего рода атомный рельеф, в котором «горы» принимаются за «единицы», а «долины» — за «нули».
Сегодня ученые уже располагают возможностью магнитного считывания атомной структуры. Чего они пока не умеют, так это записывать на нее информацию. Прежде чем им удастся разработать такую технологию и продемонстрировать ее в лабораторных условиях, пройдет не менее 2–3 лет. А потом потребуется еще некоторое время, пока реальная продукция появится на рынке. Но в конечном итоге такая концепция позволит увеличить емкость носителя информации в 100 миллиардов раз по сравнению с нынешними стандартами!
Художник Ю.САРАФАНОВ
Две стороны одной медали
Итак, с одной стороны, налицо огромный прогресс в скорости записи и массивах накопленной информации. С другой же — никто не уверен, что эта информация сможет просуществовать столь долго, как наскальные рисунки каменного века или хотя бы таблички шумеров…
Ведь сохранность информации — очень сложная проблема, с которой современные специалисты сталкиваются на каждом шагу. Типичным примером могут послужить трудности, которые приходится преодолевать сотрудникам Государственного федерального архива в Кобленце при разборе гигантского массива данных бывшей ГДР.
Эксперты столкнулись сразу с тремя проблемами. Во-первых, весьма недолговечными оказались сами носители информации — магнитные ленты и дискеты. Во-вторых, архивариусы обнаружили, что программное обеспечение, считавшееся стандартным в ГДР, несовместимо с теми операционными системами, которые применялись в то время на Западе и уж тем более с теми, что повсеместно применяются сегодня. И, в-третьих, столь же несовместимыми оказались аппаратные средства — то есть сами ЭВМ и периферийные устройства.
Однако не стоит думать, что все дело лишь в несовместимости восточных технологий с западными. Главная причина — технический прогресс как таковой. Стремительная смена поколений компьютеров и версий программ усложняет или даже делает невозможным использование совсем, казалось бы, свежих баз данных. Потому что свежайшая разработка буквально через несколько лет может быть воспринята компьютерщиками как отголосок далекого каменного века.
Когда несколько лет тому назад Джером Ланье, изобретатель термина «виртуальная реальность», захотел выставить в музее компьютерную игру 80-х годов XX века «Лунная пыль», у него ничего не вышло. Он не смог найти ни компьютера «Коммандор-64», ни подходящего джойстика, что же тогда говорить о таких носителях информации, как перфокарты, если сегодня уже редкостью стал дисковод для гибких дискет диаметром в 5 с четвертью дюйма, имевших широкое распространение еще лет 8 — 10 тому назад.
Столь же серьезная проблема — физическое старение носителей информации. Та же клинопись сохранилась тысячелетия потому, что таблички оказались обожжены до твердости камня. Пергаменты и бумага средневековья, выделанные без применения кислот, способны сохранять тексты в течение нескольких сотен лет. А вот те же магнитные ленты, которыми пользовались повсеместно еще 10 лет назад, уже непригодны к дальнейшей эксплуатации. И если даже хранить магнитные носители в идеальных условиях, это не гарантирует им долговечность. Ведь при считывании информации лента трется о головку, а значит, имеет место ее механический износ. Намагниченность ее постепенно снижается, и в какой-то момент начинаются сбои.
То же самое относится и к нынешним дискетам диаметром в 3,5 дюйма. При каждом использовании головка дисковода соприкасается с активным слоем. Быстрее всего изнашивается тот участок дискеты, на котором размещено оглавление. В общем, как показывает практика, содержимое таких дискет надо копировать не реже чем каждые 5 лет.
Жесткие диски более долговечны. По расчетам производителей, их ресурс — порядка 30 лет. Однако есть ли гарантия, что спустя хотя бы четверть века вы найдете такой компьютер или просто дисковод, способный перекопировать информацию, записанную на диске? Кроме того, 250 тыс. часов гарантии такого диска — всего лишь теоретический показатель. На практике никто его не проверял.
В общем, сегодня самыми надежными и долговечными считаются оптические носители информации — СД-ромы и ДВД. Сначала реклама утверждала, что они вообще вечны. Однако ныне предполагаемый срок уже снизили до 100 лет. Но это опять-таки лишь теоретический показатель, и никто толком не знает, как поведут себя диски спустя веет два десятилетия.
В общем получается, что нынешним носителям далеко по долговечности до шумерских клинописных табличек.
Электронная информация весьма уязвима. Над знаниями, накопленными человечеством за последние десятилетия, нависла угроза забвения. Немалое количество информации уже безвозвратно утрачено.
Однако говорить об этом никто не хочет всерьез — уж больно щекотливая тема. Ведь получается, что нынешний триумф цифровых технологий — своеобразный полет бабочки-однодневки. Как на это посмотрят магнаты современной микроэлектроники?
Между тем, уже достоверно известно, что в США утрачены данные переписи населения, проведенной всего лишь в 1960 году. Та же печальная участь постигла базу данных, где помещалась программа НАСА по исследованию Сатурна в 70-е годы.
Тем не менее перевод информации с бумажных носителей на диски продолжается во всех ведущих библиотеках мира. А что, если в один не очень хороший день выяснится, что цифровые каталоги «полетели», а бумажные опрометчиво сданы в утиль?
Угроза эта вполне реальна. И потому ученые задумались о создании способа хранения информации, поневоле заставляющего вспомнить изобретение шумеров.
Возвращение к клинописи?
Принципу письма шумеров — выдавливанию знаков твердым предметом на мягком материале — похоже, суждено пережить ренессанс в информатике, полагает немецкий физик Герд Бинг, лауреат Нобелевской премии, руководитель исследовательского центра ИБМ в Цюрихе. Инженеры ныне намерены записывать, считывать и стирать информацию на современных носителях так же, как это делали в древности — механически.
Детище Бенига и его коллег носит название «миллипед», что в переводе с латинского означает «тысяча ног». В этом механическом носителе, как и в магнитном, главную роль играет тончайшая игла растрового микроскопа — модернизированная версия того, за который Бениг был удостоен Нобелевской премии в 1986 году.
Идея, положенная в основу миллипеда, достаточно проста. При записи нагретая игла выдавливает в полимерной пленке мельчайшие углубления диаметром всего несколько атомов. При считывании та же игла, попадая в углубления, немного охлаждается, и эта потеря тепла позволяет судить о наличии выемки, что принимается за «1».
— В миллипеде одновременно используются тысячи таких игл, так что весь процесс условно можно назвать наноклинописью, — говорит Герд Бениг. — Я думаю, что это действительно маленькая революция в информатике. Однако она прежде всего происходит в нашем сознании. Ведь мы привыкли считать микроэлектронику технологией будущего. Однако на самом деле будущее за механикой вместе с электроникой. И конечно, миллипед — лишь первый шаг в этом направлении…
Правда, пока даже сам Бениг не уверен, что новая клинопись сможет соперничать со старой по долговечности. Вместо пластика придется поэкспериментировать еще со стеклом, керамикой и другими долговечными материалами…
В общем, если в ближайшие годы исследователям не удастся создать долговременные способы хранения электронной информации, то память о нашей эпохе может оказаться весьма короткой.
Так что позвольте пока дать один чисто практический совет: работая с компьютером, подстраховывайтесь, распечатывайте и храните на бумаге особо важные файлы.
Публикацию по иностранным источникам подготовил Максим ЯБЛОКОВ