ВОТ ЕСЛИ БЫ НА МАРСЕ ОБНАРУЖИЛАСЬ ЖИЗНЬ…

Пилотируемые космические полеты — в принципе это не только орбитальные станции, но и различного рода межпланетные космические корабли, предназначенные для далеких экспедиций: пролетов, облетов и высадок на другие небесные тела.

Но почему же в принципе? Как мы уже говорили, еще десять-пятнадцать лет назад в сотнях книг и статей можно было прочитать о том, что развитие пилотируемой космонавтики неизбежно идет по пути: орбитальные корабли, станции, Луна, Марс и далее, как говорится, везде. С мечты о межпланетных полетах началась теория космонавтики. С нее начинали свою практическую деятельность создатели первых жидкостных ракет в 20—30-е годы. С мечтой о полетах на Луну, к планетам солнечной системы работали творцы первых спутников и пилотируемых кораблей.

Но вот пришли 80-е годы XX столетия, а межпланетные пилотируемые корабли никуда не летают. Более того, не строятся, и, насколько известно, создание их пока даже не планируется. А между тем конец 60-х годов и начало 70-х годов прошли под знаком крупного успеха космической техники — созданные в США пилотируемые корабли «Аполлон» с помощью трехступенчатых ракет-носителей «Сатурн-5» совершили 9 полетов к Луне с выходом на селеноцентрическую орбиту, в 6 из которых были осуществлены посадки специальных аппаратов на поверхность Луны.

— Вы, Константин Петрович, уже упоминали о своей поездке в Соединенные Штаты и знакомстве там с космическими разработками. Что вам как проектанту показалось наиболее примечательным в конструкции «Аполлона»?

— Американские коллеги предоставили мне возможность посидеть в корабле «Аполлон-14», который проходил тогда испытания. Не помню, правда, кто на нем потом полетел.

— Экипаж возглавил Алан Шеппард. У него, кстати, была редкая космическая судьба. Он был в самой первой семерке американских космонавтов (или астронавтов, как у нас переводят буквально), был первым, кто из них совершил в 1961 году испытательный полет в космическом корабле «Меркурий». Однако космонавтом он провозглашен не был, поскольку летал по баллистической траектории и на орбите не был. А первый настоящий космический полет он совершил только через 10 лет и сразу на Луну. Мог быть у американцев номером один, а стал двадцать шестым. Схожая судьба была и у Дональда Слейтона из той же семерки. Он вообще тогда не летал, был отчислен из отряда врачами по каким-то показателям сердца. Но сумел тренировками восстановиться до нормы и снова был включен в отряд. В 1975 году летал в космос по программе «Аполлон» — «Союз». Но, простите…

— В «Аполлоне-14» я увидел немало удачных проектных и конструкторских решений. Например, хорошо продуманную компоновку кресел. Но в то же время меня тогда удивило обилие на пультах всевозможных тумблеров, клавишей, кнопок, табло. Как они управлялись со всем этим хозяйством, трудно сказать. Думаю, астронавтам это доставляло много хлопот.

— Читал я об одном случае из практики «Аполлонов». Правда, чуть более ранней. Непосредственно перед полетом Армстронга и его друзей к Луне летал «Аполлон-10». Он выполнял почти всю программу будущего полета, кроме самой посадки. Когда взлетная ступень лунного аппарата — в ней находились Стаффорд (тоже будущий участник ЭПАСа) и Сернан — отделилась от посадочной (это было на окололунной орбите), — кабина с космонавтами начала вращаться. Сернан, который управлял ступенью, даже вскрикнул: «Мы падаем на поверхность Луны!» Стаффорд не растерялся, нашел на пульте какой-то маленький тумблер и переключил его. Ступень сразу стабилизировалась, и полет завершился благополучно. Все потом удивлялись, как это Стаффорду удалось так быстро во всем разобраться.

— Сегодня выход из этого положения нашла бы автоматика. Но в 60-е годы над многими создателями космической техники довлел опыт авиации. По ее образу и подобию компоновались пульты систем управления космическими аппаратами.

— Были и другие впечатления от американской космонавтики?

— Дело давнее, и сейчас они уже особого интереса не представляют. Помню, тогда мне понравился их центр управления полетами в Хьюстоне. Через несколько лет у нас в Подмосковье появился свой новый центр, ничуть не хуже, а в некоторых видах оборудования даже лучше. Много интересного увидали мы в области организации разработок и испытаний.

Итак, лунный пилотируемый комплекс был создан. Само по себе это хорошо, но ведь это не самоцель. Даже высадки на Луну не могут быть самоцелью. Важен научный и практический результат полетов, и только он.

Каковы же итоги лунных экспедиций?

На землю было доставлено большое количество образцов лунного грунта — около 400 килограммов. Казалось бы, наука получила важнейший материал и тайна происхождения Луны должна быть раскрыта. Но, увы, этого не произошло. Изучение грунта дало немало ценных данных, но и поставило огромное количество новых вопросов, ключ к которым пока неизвестно, где и искать. Скорее всего он так и остался на самой Луне. Принципиальных достижений с точки зрения науки в целом экспедиции на Луну пока не дали.

А ведь «себестоимость» лунного грунта оказалась невероятно высокой. В первом приближении ее можно оценить исходя из того, что при затратах на один полет от 300 до 450 миллионов долларов космонавты привозили от 30 до 100 килограммов образцов. Хотя, конечно, прямым делением этих цифр нельзя получить истинную цену лунного грунта, соотношение это производит впечатление. Можно с уверенностью сказать, что, если бы на поверхности Луны было рассыпано даже чистое золото, его доставлять на Землю таким способом было бы невыгодно. Но лунный грунт не содержит каких-либо редких полезных материалов, в которых Земля нуждалась бы настолько, чтобы оправдалась доставка их с Луны.

Что касается вопроса о происхождении Луны, то он при всей научной значимости далеко не самый актуальный в перечне стоящих перед фундаментальной наукой. Это особенно важно иметь в виду, выбирая средства или рассчитывая затраты.

Разумеется, результаты программы «Аполлон» нельзя сводить к доставке и анализу лунного грунта. Космонавты разместили на поверхности Луны несколько комплектов научных приборов, включая сейсмографы, которые приносят данные о деформациях в лунной коре. Однако это, пожалуй, тоже не тот результат, ради которого стоило городить столь большой огород.

Наконец, непосредственный опыт передвижения по Луне (пешком и на механической тележке — луноходе) иопыт непосредственной исследовательской работы на ее поверхности — единственное, чего нельзя было заполучить с помощью автоматических средств. Тут обращает на себя внимание, что только в самом последнем полете на Луну в экипаж был включен специалист по ее изучению — селенолог.

Почему, кстати, это был единственный случай? Да потому что технически сложность самого полета затрудняла такую возможность. Так или иначе, важность опыта полетов на Луну можно было бы оценить весьма высоко, если бы… он оказался необходимым в дальнейшем.

Но прежде чем говорить о развитии программы «Аполлон», мы должны упомянуть и о косвенном ее выходе, то есть практических результатах, полученных, так сказать, побочно. Такой выход стоит иметь в виду прианализе любой крупной научно-технической программы. Так вот, система «Сатурн-5» — «Аполлон» дала целый ряд достижений, важных для развития различных областей техники, включая ракетно-космическую. Как в области технологии, так и в разработке различного рода оборудования. Примером может служить создание кислородно-водородных топливных элементов как автономных источников электроэнергии.

Хотя техника была создана уникальная и весьма надежная, в полете «Аполлона-13» едва не произошла катастрофа. На корабле взорвался бак с жидким кислородом. В результате экипаж едва не остался совсем без электроэнергии со всеми вытекающими отсюда последствиями. Если бы этот взрыв произошел по дороге с Луны на Землю, экипаж неминуемо погиб бы — ресурсов корабля оставалось бы на несколько часов. Но, к счастью, с ними был еще не израсходованный лунный аппарат со своими батареями, запасами кислорода и двигательной установкой (на основном корабле она тоже была выведена из строя). Авария не стала катастрофой — сработало глубокое резервирование.

Но американцам пришлось после этого предпринять дополнительные предохранительные меры.

И все-таки главный итог программы «Аполлон», на которую было затрачено около 25 миллиардов долларов, нельзя не рассматривать с точки зрения ее дальнейшего развития. А развития она пока никакого не получила. С конца 1972 года полеты на Луну прекратились, и даже в 80-е годы возобновление их не планируется.

Неэффективность своей лунной программы с точки зрения науки и практики, а также степени риска американцы поняли очень быстро. В начале разработок планировалось 12 высадок на Луну. В ходе выполнения программы число их было сокращено вдвое.

Практически не применялись в дальнейшем и созданные по программе уникальные технические средства — ракета и корабль. «Сатурн-5» запускался после этого лишь раз, при выведении орбитальной станции «Скайлэб» в 1973 году, да и то без последней ступени. Корабль «Аполлон» использовался трижды для доставки экипажей на эту станцию и еще раз в 1975 году по программе ЭПАС. Разумеется, во всех этих случаях лунный аппарат не устанавливался.

Пожалуй, это самая большая издержка программы «Аполлон». Могучие ракеты, сложнейшие корабли, производственные, испытательные и пусковые мощности, на создание которых ушло почти десять лет, оказались ненужными.

Возникает вопрос: как же могли столь практичные американцы не предвидеть всего этого и истратить миллиарды на программу, давшую столь ограниченные результаты и, главное, не получившую дальнейшего развития? Чтобы ответить на него, стоит вернуться к истокам программы «Аполлон».

Официальное решение по ней было принято президентом США (тогда им был Джон Кеннеди) в мае 1961 года, то есть сразу после полета Гагарина и вследствие его. Пережив запуск в Советском Союзе первого искусственного спутника Земли, руководящие круги Соединенных Штатов никак не ожидали, что и первый человек в космосе окажется не американцем. Это, по их мнению, было недопустимым посягательством на монополию США быть лидером мирового научно-технического прогресса. Трезво оценив ситуацию, в США, однако, поняли, что успех Советского Союза в развитии космической техники не случаен и с ходу обойти нашу страну в ближайшие годы им не удастся. Вот почему для восстановления пошатнувшегося авторитета США в области науки и техники было решено пойти на долговременную программу, провозгласив национальной целью «до конца 60-х годов осуществить высадку на Луну американских космонавтов». Во имя этой чисто политической престижной задачи и были развернуты работы по дорогостоящей программе.

Когда состоялся первый полет и космонавты Армстронг, Олдрин и Коллинз вернулись домой, Америка торжествовала. Радовался за них и весь мир. В фундамент успешного полета на Луну были заложены камни учеными и инженерами многих стран и поколений, начиная с Циолковского. Недаром Армстронг в одном из своих выступлений сказал: «Гагарин всех нас позвал в космос».

Америка торжествовала по праву. Но когда развеялся дым от фейерверков и смолкли трубы оркестров, во всей своей наготе встал вопрос: ну и что? И ответ на него вскоре был получен. Каков он, мы уже рассказали.

— Вы, конечно, знаете, Константин Петрович, как настойчиво тем, кто рассказывает с трибуны о полетах в космос, задается вопрос: когда Советский Союз направит своих космонавтов на Луну? Вопрос этот возникает даже в том случае, если перед этим было сказано все то, о чем мы здесь говорили.

— Всюду я отвечаю на этот вопрос одинаково — вопросом: зачем делать в космосе то, что уже сделано другими, когда есть огромное количество других, нерешенных задач? Если уж делать, то на новом, существенно более высоком уровне. Если говорить о Луне, то это значит: не имеют смысла теперь кратковременные экспедиции туда и с теми же радиусами действия на лунной поверхности.

— Американские космонавты находились на Луне до трех суток и отъезжали от корабля на луноходе на расстояние до четырех километров. Разве этого мало?

— Для современных исследовательских задач очень мало. Вот если бы на Луне работала станция хотя бы месяц-два, а удаляться можно было бы на десятки и сотни километров, это имело бы смысл. Но и стоимость создания таких средств была бы очень высока.

— Эта задача не по плечу современной технике?

— Вполне по плечу, если поставить такую цель. Но мы с вами уже выяснили, что просто техническое решение теперь уже никого не интересует: нужны цели достаточно практичные и значимые — научные, народнохозяйственные. А вот таких целей в освоении Луны пока не видно. Тем более в соотнесении их с потребными затратами.

— Итак, на Луну пока никто больше не собирается. И период интенсивного ее изучения с помощью пилотируемых средств вроде бы тоже позади. Да и автоматы к Луне давно не летали. Едва ли, однако, с нашим естественным спутником уже все ясно. А как же быть с «бурным прогрессом» космонавтики, о котором так часто говорят?

— Некоторые задачи действительно пока отложены. Требуется освоить полученный материал и подготовиться к новому шагу вперед. В других направлениях, наоборот, произошла концентрация усилий и продвижение вперед имеет место постоянно. Прогресс теперь направлен не на внешне эффектные технические достижения, а на углубление возможностей космической техники, повышение ее эффективности. Так что никаких шагов назад. Другое дело — темпы продвижения вперед, на поверхностный взгляд, они теперь не столь приметны. Но если всерьез посмотреть, например, на наши «Салют-6», «Прогресс», «Союз Т», на американские «Вояджер» и «Спейс Шаттл», то это вполне отчетливые шаги вперед.

— Однако для тех, кто мечтал, что человек, проникший в космическое пространство и достигший Луны, непременно вслед за тем отправится на Марс, наступила полоса разочарований. Можем мы их чем-нибудь обнадежить?

— Я не думаю, что полет на Марс будет осуществлен ранее чем через десять-пятнадцать лет. Хотя вообще-то о сроках говорить здесь почти не имеет смысла. И дело совсем не в том, способна ли на это сегодня техника. Пока она не способна, но если в полете на Марс возникнет необходимость, подготовка к такому полету займет, быть может, менее десяти лет.

— Я знаком с множеством примеров посрамления скептиков, не верящих в перспективу решения тех или иных технических задач. Тем не менее беру на себя смелость высказать вновь сугубо скептическое суждение: в ближайшие двадцать-тридцать лет человек на Марс не полетит. Потому что такая экспедиция не будет оправдана. И потому что ее будет очень трудно осуществить. Марс будет исследоваться все более сложными и хитрыми автоматами.

— Не согласен. Создать корабль для полета на Марс вполне под силу современной технике. Другое дело, что сегодня действительно не видно той цели, которая сделала бы полет на Марс необходимым.

— А какую цель вы считаете достойной?

— Если бы автоматические аппараты достоверно обнаружили на этой планете признаки жизни, но не смогли бы доставить на Землю пригодные для исследований образцы живых или растительных организмов, основания для отправки туда ученых стали бы серьезными. Известно, что генетический код всего живого на Земле в принципе построен одинаково. Если бы при наличии на Марсе жизни удалось выявить ее генетический код и сравнить с земным, в основном была бы решена задача о происхождении жизни на Земле. Окажутся коды разными — подтвердится гипотеза о самозарождении жизни. Будут они одинаковыми — торжество окажется за гипотезой «посева». Возможность решения этой краеугольной задачи оправдала бы те огромные затраты, которые действительно необходимы для организации марсианской эспедиции.

— Как известно, ни советские «Марсы», ни два американских «Викинга» не обнаружили признаков жизни ни на поверхности планеты, ни в ее окрестностях. Не означает ли это, что и на автоматы в ближайшие годы надежд нет?

— Это означает лишь то, что эти аппараты жизни на Марсе пока не нашли.

— В начале семидесятых годов в мировой литературе довольно шумно обсуждались проекты космических систем для полета на Марс. Считалось, что такой полет состоится в середине или в конце восьмидесятых годов. Помнится, стоимость одного из проектов оценивалась в 42,5 миллиарда долларов, причем предполагалось, что корабль с экипажем в шесть человек будет собран на околоземной орбите из шести блоков с ядерными двигателями, работающими на водороде.

— Помню этот проект. Мне он сразу показался не очень надежным и не вполне обоснованным. Авторы этого проекта, кажется, тоже не очень-то верили в него.

— Вы считаете проблему энергетики для марсианской экспедиции разрешимой?

— Вполне. Только не с ядерными и тем более не с обычными ракетными, а с электрическими двигателями.

Чтобы достичь Марса, скорость старта с околоземной орбиты должна быть ненамного больше, чем для полета к Луне, — около четырех километров в секунду (для Луны — чуть более трех).

Для торможения с целью перехода на околомарсианскую орбиту нужен импульс скорости около двух километров в секунду, для посадки — с учетом наличия сильно разреженной атмосферы — еще около двух, для старта к Земле — пять-шесть километров в секунду. Кроме того, придется неоднократно включать двигатели для коррекции траектории полета туда и обратно.

В результате сумма всех потребных скоростей составляет без учета выведения на околоземную орбиту не менее 13–15 километров в секунду (для полета на Луну — около восьми).

С учетом массы конструкции корабля, объема оборудования с многократно резервированными системами, необходимых запасов расходуемых ресурсов системы обеспечения жизнедеятельности (на шесть человек только пищи, воды, кислорода, соответствующего оборудования, по некоторым подсчетам, понадобится около 40 тонн, не считая резервов), массы энергостанции большой мощности, приняв массу возвращающегося на Землю аппарата с экипажем и материалами научных исследований порядка 10 тонн, получается, что при использовании жидкостных ракетных двигателей на кислородно-водородном топливе начальная масса марсианского корабля на околоземной орбите составит порядка 1000–1500 тонн.

Разумеется, корабль с такой массой невозможно, да и нецелесообразно, выводить на орбиту одной ракетой. Корабль придется собирать на орбите. Однако для этого потребуется немалое количество ракет-носителей: 50–75 подобных «Протону», с помощью которой выводится на орбиту станция «Салют», или 8—12 ракет типа «Сатурн-5». Поэтому придется создать куда более мощные носители с полезным грузом, скажем, до 500 тонн (масса на старте порядка 15 тысяч тонн) и свести дело к двум-трем стыковкам.

В принципе на околоземной орбите можно состыковать любое количество объектов, хотя в данном случае на всю процедуру потребовалось бы много времени. И это невыгодно с точки зрения хранения низкокипящих компонентов ракетного топлива — жидкого кислорода и жидкого водорода. По этой же причине этот вид топлива вообще непрактичен для столь продолжительного полета, каковым является экспедиция на Марс.

Невыгодны обычные ракетные двигатели и с точки зрения невозможности резервирования ракетных ступеней, то есть, по существу, возможности обеспечить высокую надежность всего комплекса.

Мы уже упоминали ядерные ракетные двигатели, они для полета на Марс рассматриваются очень часто. У таких двигателей нет камеры сгорания, реактивная струя получается при разгоне газа (водорода), нагреваемого в тепловыделяющих элементах ядерного реактора.

Теоретически такой двигатель вдвое эффективнее жидкостного двигателя на водороде и кислороде, и с ним начальный вес марсианского корабля может быть существенно снижен. Хотя эффект от энергетических преимуществ двигателя будет заметно меньше из-за весовых затрат на радиационную защиту. А практически? К сожалению, пока неизвестно, поскольку эксплуатируемых ядерных двигателей пока не существует.

Конечно, и с ядерными двигателями останутся те же проблемы: хранение запасов криогенной жидкости и невозможность резервирования ракетных ступеней. К ним добавляется проблема обеспечения безопасности экипажа в связи с присутствием мощного ядерного реактора. Не говоря уже об угрозе радиоактивного заражения поверхности Земли или окружающего пространства (да и Марса нежелательно) в связи с возможностью аварии.

Применение электрореактивных — ионных или плазменных — двигателей будет, возможно, единственным практическим решением проблемы перелета между околоземной и околомарсианской орбитами (для посадки и взлета с планеты придется использовать жидкостные ракетные двигатели на обычном высококипящем топливе).

В электрореактивных двигателях можно получить скорость истечения струи (а она и определяет эффективность двигателя и соответственно расход рабочего тела на ускорение корабля) в 10–20 раз выше, чем у самых лучших жидкостных ракетных двигателей. Скорость истечения в электрореактивных двигателях получается за счет разгона ионов или плазмы в электростатическом или в электромагнитном поле. Однако тяга у таких двигателей невелика и для получения даже минимально приемлемых ускорений (порядка 10־4 — 10־5 единицы) на борту корабля придется иметь мощнейшую электростанцию на базе ядерного реактора или солнечных батарей. При этом время набора скорости кораблем будет порядка нескольких месяцев. Но как раз ресурс электрических двигателей может быть очень большим, а расход рабочего тела получается малым.

В результате масса марсианского корабля при тех же условиях может быть снижена вдвое — до 500–800 тонн. Электрический двигатель хотя и испытывался уже в космосе, пока еще далек от того уровня ресурса и надежности, который необходим для его применения к полету на Марс.

Тем не менее энергетическую систему мы как будто в принципе решили. Но на ней трудности создания марсианского корабля не кончаются. Та же энергетика, но уже в количественном смысле, продолжительность полета, компоновка корабля и многие другие вещи зависят от выбора схемы полета.

Здесь возникает несколько вопросов. Каков по количественному составу должен быть экипаж? Будет ли на корабле искусственная сила тяжести? Какие средства и оборудование должны быть доставлены на поверхность планеты? Какая часть корабля будет осуществлять посадку на поверхность Марса? По какой схеме и на какого рода аппарате будет осуществляться посадка? То же относительно аппарата, возвращающегося к Земле, и аппарата, осуществляющего посадку на Землю?

Возможен, например, такой вариант. Межпланетный корабль (комплекс) состоит из двух основных блоков: орбитального, который по достижении Марса остается с частью экипажа на ареоцентрической орбите, и посадочного, который осуществляет посадку на поверхность планеты и взлет с нее.

Вроде бы сходство со схемой полета на Луну. Однако здесь есть существенное отличие: Марс имеет атмосферу, хотя и очень разреженную (в 50—100 раз менее плотная, чем у Земли). Однако и такая атмосфера способна гасить большие скорости полета при небольшом угле входа. Для повышения эффективности торможения корабля нужно только увеличить поперечное сечение аппарата на единицу его массы. Сделать это можно за счет раскрытия специального зонта или тормозных щитков. Для посадки на поверхность планеты придется применить ракетные двигатели.

Возвращение на Землю будет осуществляться в орбитальном блоке, причем выгоднее будет, очевидно, не тормозить его сразу в атмосфере Земли (вход внее будет со второй космической скоростью), а перевести сначала на околоземную орбиту.

На компоновке марсианского корабля существенно скажется выбор типа энергетической установки. Если будут применены электрические двигатели, придется скорей всего, как об этом уже говорилось, установить ядерную электростанцию. Мощность ее будет несколько тысяч киловатт. КПДтакой станции едва ли будет намного выше 10–20 процентов. А это значит, огромное количество тепловой энергии — несколько десятков тысяч киловатт — придется «сбрасывать» в космосе. Понадобятся большие поверхности радиаторов-излучателей, что существенно скажется на весовом балансе всего корабля.

Ядерный реактор электростанции придется удалить от обитаемых отсеков на достаточно большое расстояние — до 50—100 метров. Это позволит не заключать реактор в сплошную оболочку радиационной защиты, а применить «теневую защиту». То есть небольшой экран вблизи реактора закроет большую площадь обитаемых отсеков.

Удалить реактор можно с помощью жесткой телескопической штанги. Кстати, такая компоновка позволит при необходимости создать искусственную силу тяжести путем закрутки всей системы вокруг центра масс.

Возникают такие проблемы, как обеспечение экипажа кислородом и водой. Взять с собой их запасы на весь полет будет очень накладно, да и сохранять воду в течение двух-трех лет непросто. Придется, видимо, применить физико-химические и биологические средства их регенерации. Над такими методами в последние годы много работают ученые и инженеры. Вообще вопросы комфорта в марсианском корабле будут играть очень важную роль и решить их будет очень непросто.

Понятно, что эффективность проведения исследований на Марсе будет зависеть от наличия и возможностей транспортных средств. При создании их нужно будет учесть разреженность атмосферы и периодически возникающие мощные пылевые бури. Кроме того, пребывание космонавтов на поверхности Марса должно быть существенно более длительным, чем это было у космонавтов на Луне. Кстати, в том случае навигация луноходов осуществлялась с помощью Земли. На Марсе можно будет воспользоваться только помощью с орбитального блока, да и то ограниченно. Значит, нужны автономные средства управления марсоходами.

Задачу управления марсианским кораблем в полете на сегодня можно считать практически отработанной на автоматических межпланетных станциях. Конечно, на корабле будут свои вычислительные машины, потомки той, которая применяется сейчас на корабле «Союз Т».

— Все, что мне известно о проблемах создания марсианского корабля и осуществления полета, меня, Константин Петрович, никак не настраивает на оптимистаческий лад. Я понимаю, что технические проблемы в принципе разрешимы, и все же… Как говорится, начать и кончить. Другое дело, если бы основная часть этих проблем была решена практически (именно решена, а не получена возможность для их решения!) еще до начала подготовки полета. В этом случае принятие решения об организации экспедиции (при тех условиях, о которых вы говорили) было бы реальным.

— Космические программы, такие, как «Восток» и «Аполлон», показали, что, когда возникает необходимость, принципиальные задачи решаются, даже если начинать приходится с нуля. С другой стороны, конечно, предпочтительнее иметь уже отработанные решения. И все же я считаю: все определит в конечном счете наличие и весомость цели. Только от этого зависит решимость общества (одной страны или группы стран) идти на крупные затраты, связанные с полетом на Марс.

— Мне кажется, здесь всегда будет замкнутый круг: чтобы решиться на подготовку экспедиции, нужно будет иметь реальные, осязаемые доказательства возможности ее осуществления, а чтобы получить их, нужно пойти на затраты, которые станут реальными, как вы говорите, только при наличии убедительной цели. Одним словом, я не верю в то, что экспедиция на Марс состоится в обозримом промежутке времени. По этим же причинам человек — во всяком случае, в ближайшие полвека — не полетит на Венеру. А вы как считаете, будет когда-нибудь человек на Венере?

— Когда-нибудь — нет сомнений, хотя на сегодня сложности с Венерой представляются непреодолимыми…

Из-за плотной атмосферы в результате парникового эффекта давление близ поверхности Венеры около 100 атмосфер и температура около плюс 500 градусов по Цельсию. Вполне реален, однако, полет на орбиту вокруг Венеры и зондирование верхних слоев ее атмосферы пилотируемыми аэродинамическими средствами.

В последние годы возникают разного рода экзотические проекты улучшения условий на Венере. Предлагают, например, осуществить отсос ее атмосферной оболочки.

Нет принципиально ничего невозможного для полета человека к Юпитеру. Хотя он намного дальше от Земли, чем Марс и Венера, и лететь туда с обычной энергетикой около двух лет. На возвращение же понадобится лет пять. Но интерес ученых к этой необыкновенной, загадочной планете весьма велик. Особенно в связи с результатами, полученными с автоматического зонда «Вояджер».

В отличие от пустынных поверхностей Луны, Марса и Венеры, напоминающих какие-то земные районы, Юпитер, кажется, ни на что земное не похож. Похож скорее на погасшее Солнце. Посадить корабль на эту планету, конечно, никогда не удастся — не на что сесть, тверди нет. Другое дело спутники Юпитера, их большой выбор — на разных расстояниях от поверхности планеты, разных размеров и, следовательно, с различной гравитацией. Вот на них исследователю побывать наверняка захочется. Но будет ли это в обозримой перспективе? Один из нас, как вы, наверное, догадались, убежден, что будет. Другой не без сожаления скажет: едва ли.

 

РАКЕТА, САМОЛЕТ ИЛИ РАКЕТНЫЙ САМОЛЕТ?

Сколько бы ни говорили о будущих кораблях и станциях, не только конструктивные проблемы определяют возможность и экономику их создания. Такова уж природа космонавтики, что во все времена многое будет зависеть от средств сугубо вспомогательных, не решающих собственно задач по освоению и исследованию космического пространства — ракет-носителей. Казалось бы, дело-то их всего-навсего доставить объект к месту «работы». А точнее, даже не доставить, а разогнать, «бросить» корабль с нужной скоростью в нужном направлении. А доберется куда надо он уже сам — согласно законам небесной механики. Так или иначе, но в общем-то всего лишь транспортная задача.

Стоимость носителя в общей стоимости запуска космического аппарата бывает самая разная. Если носитель серийный, а аппарат уникальный — что-то около 10 процентов. Если наоборот — может достигать сорока процентов и более. Где вы видели на Земле объект, доставка которого к месту использований стоила бы так дорого? А все потому, что на Земле все транспортные средства используются многократно! А ракета-носитель применяется один-единственный раз.

Пока космические запуски были редкими, этот факт особого внимания не привлекал. Казался нормальным. Но по мере увеличения интенсивности освоения космоса становился все более существенным. Аппарат работает на орбите или в межпланетном пространстве и приносит определенный научный или народнохозяйственный результат. А ступени ракеты, имеющие сложную конструкцию и дорогое оборудование, сгорают одна за другой в плотных слоях атмосферы или остаются без нужды на. орбитах. Естественным образом возник вопрос о снижении стоимости космических запусков за счет повторного использования ракет-носителей.

Первые ракеты-носители создавались, как известно, не как принципиально новые машины, а с использованием конструкции боевых баллистических ракет. В основу последних одноразовый принцип закладывается изначально. Было бы смешно рассчитывать на их повторное использование, утяжелять и удорожать то, что все равно должно улететь в сторону противника.

А между тем на заре эры жидкостных ракет вопрос стоял как раз наоборот. Роберт Годдард уже на одной из своих первых ракет в 1929 году установил парашют, который, правда, не сработал. И почти на каждой из своих последующих ракет, а сконструировал он около трех десятков ракет (все они были высотными, спускались вертикально), устанавливал парашюты. Очень ему не хотелось для каждого нового испытания строить новую ракету. Накладно это было. Но ни разу ему не удалось приземлить ракету без повреждений.

Где располагать парашют? Лучше всего, казалось бы, в хвосте, вблизи центра масс. Но там расположена камера сгорания и, следовательно, имеют место высокие температуры. Парашют может подгореть, да и механизм выпуска может не сработать. Значит, в носовой части? Но тогда возникнет вопрос: в какой момент раскрывать парашют? Очевидно, пока ракета еще не перевернулась вверх хвостом, то есть в верхней точке траектории, когда скорость полета близка к нулю. Но в те времена (30-е годы) зафиксировать этот момент и выдать команду на механизм было очень сложно; парашют раскрывался не вовремя и часто рвался.

Все ракетостроители того периода, включая советских, мечтали о возвращении ракеты на Землю без повреждений. Ведь это давало возможность проанализировать ее работу. Не говоря уже о повторном использовании конструкции. Однако очень редко были случаи, когда это удавалось.

В 40-е годы эта задача была отчасти разрешена. При экспериментальных пусках по вертикали небольшие ракеты иногда удавалось спасать. Можно, казалось, применить спуск и для конструкций баллистических ракет, которые после отделения от головных частей падали на расстоянии нескольких сотен километров от места старта.

Выяснилось, однако, что для приземления с достаточно малой скоростью, а она не должна для хрупкой конструкции ракеты превышать пяти-семи метров в секунду, нужен огромный парашют, масса которого составляла бы порядка шести-восьми процентов от массы конструкции. Но это при заданной массе головной части сильно сказывалось на дальности полета. По мере роста дальности ракет и, следовательно, их скоростей задача возвращения в атмосферу и посадки конструкции все более усложнялась. (Другое дело спасение небольших контейнеров с научными приборами, запускаемых ракетами на высоту и отделяемых от основной конструкции.)

В 50-е годы в технической литературе обсуждались и другие способы возвращения ступеней. Например, с помощью аэростатов-баллонов, надуваемых гелием после того, как ракета затормозится с помощью парашютов. Считалось, что такой способ имеет преимущества с точки зрения доставки ракеты к месту старта — медленно опускающаяся на баллонах ступень может быть подхвачена вертолетом. Эту же задачу предлагалось решать за счет использования авторотирующего винта, который, подобно вертолету, мог бы привести ступень на нужное место. Об этом способе мы уже говорили при обсуждении методов посадки космических аппаратов. Еще рассматривалось «крыло Рогалло» — надувной дельтаплан, маневренность которого достаточно велика. Наконец, были сторонники применения обычных или выдвижных крыльев с небольшим реактивным двигателем, то есть превращение ракетной ступени в своего рода самолет.

Серьезнее всего, пожалуй, велись проработки парашютно-ракетной системы, то есть того средства, которое применяется сейчас для спасения спускаемых аппаратов-кораблей. Конечно, при этом нужны еще вертолеты для перевозки ступеней с места посадки. Для очень больших ступеней рассматривался и такой вариант: посадка осуществляется на воду (скорость контакта может быть выше), после чего транспортировка может быть проведена на плаву буксиром.

Но все эти способы, условно говоря, годятся только для первых ступеней, разгоняющихся до сравнительно невысоких скоростей (максимум два-три километра секунду) и падающих к тому же недалеко, в нескольких сотнях километров от места старта. Вторые ступени, разгоняющиеся до четырех-шести километров в секунду и более, тормозить и спасать значительно труднее. Необходимо ставить хотя бы небольшую теплозащиту. К тому же летят они на тысячи километров дальше от места старта и велико их рассеивание при падении, что создает сложности поиска их в труднодоступных районах.

И, наконец, совсем сложно с последней ступенью — она выходит на орбиту вместе с аппаратом или кораблем, и, следовательно, ее нужно тормозить и защищать от нагрева точно так же, как спускаемый аппарат корабля. Практически эта задача для конструкций ракет если и разрешима, то за счет весьма существенных потерь массы на полезную нагрузку.

И все же почему до сих пор не спасаются хотя бы нижние ступени? Кроме тех причин, о которых мы уже говорили, есть еще одна. Опять же экономическая. Ступень для повторного использования необходимо подвергнуть сложному восстановительному ремонту, стоимость которого соизмерима со стоимостью новой ракеты. Особенно если она серийная. Но даже и после ремонта на повторное использование ракетной ступени во многих случаях будет трудно решиться. Ведь надежность ее все же будет ниже, чем у совсем новой. И рисковать дорогостоящим спутником и тем более кораблем никто не захочет.

С другой стороны, возвращение ступеней может дать эффект от повторного использования не только всей конструкции, но и отдельных ее частей и оборудования. Кроме того, оно помогло бы отрабатывать новые элементы систем. Отметим еще, что мягкая посадка (с уводом в сторону) ступеней ракет позволила бы избежать ограничений в хозяйственном использовании тех участков земли, иногда довольно больших, куда обычно падают эти ступени.

И, наконец, в результате этого космос перестанет засоряться остающимися в нем и совсем там ненужными ступенями. Сейчас на орбите находится несколько тысяч отработавших ступеней и их частей. Количество их продолжает расти, хотя часть ракет со временем сходит с орбиты. И потом в принципе возможны столкновения с ними спутников и кораблей, хотя практически до этого еще далеко. За 25 лет космических запусков столкновений пока зафиксировано не было.

И все же экономические оценки показывают, что оптимальные решения лежат пока еще в стороне от того, чтобы стало целесообразным спасать обычные ракетные ступени.

Где же выход? Ведь проблема повышения экономической эффективности стоит перед космонавтикой весьма остро. Путь здесь единственный — создание специальных ракет-носителей многократного применения.

Среди различных способов мы упомянули такой: крыло и двигатель. Конечно, к крылу и двигателю нужно добавить еще и посадочное шасси. Получается, таким образом… самолет. Но на легкую тонкостенную конструкцию ракетной ступени почти невозможно установить такое количество сложных механизмов и заставить ее летать. Нужно создавать совсем другую конструкцию, не имеющую почти ничего общего с обычной ракетой.

Одним словом, возникла идея космического самолета. Нет, создать крылатую машину, которая, подобно воздушному лайнеру, взлетала бы с космодрома, совершала бы полет в космос и, оставив там спутник или космический корабль, возвращалась бы на Землю, пока невозможно. Главным образом, все из того же соображения — потребного соотношения масс.

Естественно, что одним из первых появился и такой вариант: самолет с воздушно-реактивными двигателями поднимает в воздух и разгоняет до большой скорости вторую ступень с ракетными двигателями, которая так же, как и самолет-разгонщик, способна возвращаться на Землю и использоваться многократно. Такая схема казалась весьма перспективной, однако встал вопрос о создании «прямоточек», работающих до скорости два-три километра в секунду. Дело это пока далекое, но этой же причине не прошел и компромиссный вариант: самолет-разгонщик многократного использования несет на борту одну-две обычные ракетные ступени с полезным грузом.

Затем появилось множество других схем — двух-трехступенчатые носители с самым различным сочетанием двигательных установок и принципов возвращения ступеней на Землю. Большинство из них оказалось или экономически невыгодными, или трудноосуществимыми в ближайшие годы.

В начале 70-х годов в США было принято решение о разработке многократно используемой системы «Спейс Шаттл» («космический челнок»). Выбрана была одна из компромиссных схем: возвращается и повторно используется только верхняя, вторая ступень, причем без топливных баков.

Старт «Шаттла» осуществляется с помощью двух мощных твердотопливных двигателей (диаметр — 3,7 метра) первой ступени, а также жидкостных ракетных двигателей второй ступени, которые питаются топливом (жидкий водород и жидкий кислород) от большого бака второй ступени. Сначала, после выгорания топлива, сбрасываются пороховые двигатели, затем пустой топливный бак. После этого вторая ступень выходит на орбиту.

Что же происходит со сброшенными элементами конструкции? Бак (диаметром 8,5 метра и длиной 47 метров) разрушается и сгорает в плотных слоях атмосферы. Корпуса же пороховых двигателей спускаются на парашютах на воду, в океан, и буксируются к берегу, с тем чтобы после восстановительного ремонта и зарядки топливом использоваться вновь.

Так или иначе, но схема эта — компромисс и в техническом и в экономическом отношении. Посудите сами: максимальный полезный груз «Шаттла» от 14,5 до 29,5 тонны, а масса на старте около 2 тысяч тонн, то есть полезная нагрузка составляет всего 0,8–1,5 процента от полной массы заправленного корабля. В то время как обычная ракета имеет два-четыре процента при том же грузе в 29,5 тонны, ее стартовая масса была бы равна 750—1500 тонн.

Если же взять эти соотношения без учета массы топлива (понятно, что килограмм топлива и килограмм конструкции — вещи совсем разные), то преимущество в пользу обычной ракеты еще более возрастет — примерно от 10 до 15 процентов. Такова дань возможности использовать повторно хотя бы часть конструкции.

Вторая ступень «Шаттла» представляет собой нечто вроде ракетного самолета. Почему «нечто»? Да потому, что, обладая крылом, эта ступень осуществляет сход с орбиты как обычный космический аппарат и производит посадку без тяги, только за счет подъемной силы стреловидного крыла малого удлинения. Крыло позволяет совершать некоторый маневр как по дальности, так и по курсу и в конечном счете производить посадку на специальную бетонную полосу.

Посадочная скорость ступени при этом намного выше, чем у любого истребителя, — около 350 километров в час.

Полезный груз размещается в большом грузовом отсеке верхней ступени (ее называют иногда не очень точно орбитальным самолетом). Грузом может быть как спутник или дополнительная ракетная ступень, которые нужно оставить на орбите, так и специальные блоки для исследовательской и экспериментальной работы людей. В этом случае верхняя ступень «Шаттла» остается вместе с блоками на орбите на весь срок работы (предположительно до месяца).

Сейчас трудно судить, насколько, эффективной окажется эта система. Во всяком случае, технические и технологические трудности, с которыми столкнулись создатели «Шаттла», оказались выше, чем предполагалось. Разработка проекта велась почти десять лет, первый испытательный полет откладывался в течение полутора лет и состоялся в апреле 1981 года. Одна из трудностей — покрытие корпуса аппарата (а он имеет довольно сложную форму) теплозащитными плитками разных размеров и толщины (в различных местах ступени при прохождении плотных слоев атмосферы на этапе спуска будет различная температура — от нескольких сот до почти 1600 градусов по Цельсию).

Верхняя ступень «Шаттла» в принципе должна выходить на низкую орбиту, и, следовательно, для того, чтобы доставлять спутники на более высокие (круговые или вытянутые) орбиты, включая стационарные, а также на межпланетные траектории, предполагается применять специальные ракетные ступени — «космические буксиры», которые, как уже говорилось, будут доставляться на низкую орбиту также «Шаттлами».

Что и говорить, непросто все это — создать экономичную транспортную космическую систему.

Некоторых специалистов в идее «Шаттла» смущает еще и другое. Согласно экономическим расчетам он оправдывает себя примерно при 40 полетах в год на один образец. Получается, что в год только один «самолет», чтобы оправдать свою постройку, должен выводить на орбиту порядка тысячи тонн разных грузов. С другой стороны, имеет место тенденция к снижению веса космических аппаратов, увеличению продолжительности их активной жизни на орбите и вообще к снижению количества запускаемых аппаратов за счет решения каждым из них комплекса задач. Если говорить об орбитальных станциях и пилотируемых кораблях, то их запускается в год считанные единицы.

Тут, конечно, можно и возразить: тенденция снижения массы запускаемых спутников, если она действительно имеется, может быть временной, появившейся как раз из-за отсутствия экономичных средств выведения. И когда такие средства появятся, в них, очевидно, возникнет необходимость. Задач в космосе и сейчас хоть отбавляй, и космонавтика явно вышла на тот рубеж, когда дальнейшее ее развитие не может успешно идти без принципиального решения экономических проблем. С другой стороны, экономический эффект от средств многократного использования, подсчитанный как чистая экономия по сравнению с применением обычных одноразовых средств, начнет ощущаться по крайней мере через 10 лет, даже при неоптимальном количестве запусков.

— Когда закладывался «Шаттл», о нем говорили как о средстве, необходимом для снабжения орбитальных станций, то есть как о транспортном корабле. В какой мере, Константин Петрович, его можно сейчас рассматривать как таковой?

— По своей грузоподъемности разве что для очень больших станций будущего. На текущем этапе развития выгоднее автоматические транспортные корабли.

— Мне «Спейс Шаттл» представляется как бы разработкой впрок. Этим отчасти можно объяснить многократный перенос сроков начала летных испытаний. Говорят, что схема, олицетворенная в «Шаттле», представляет собой сближение ракетной техники и космонавтики с авиацией.

— Отчасти это действительно так. Многое из опыта авиации использовалось при создании верхней ступени, и в то же время это техника ракетно-космическая.

— Вы занимаетесь проектированием пилотируемых кораблей, но если бы перед вами поставили задачу создать транспортную систему многократного применения, какую бы схему вы выбрали?

— Трудно сказать сразу. Чтобы выбрать одну из многих возможных схем, их нужно просчитать. Но, думаю, я бы не стал применять крыло.

— Почему же?

— Давайте посмотрим, что оно дает. При выходе на орбиту это только лишний вес и к тому же еще довольно существенное дополнительное сопротивление. На орбите крыло совсем не нужно. При входе в атмосферу — наиболее трудно защитимая от тепловых потоков часть корабля. И роль свою крыло начинает играть лишь на самом конечном участке полета — при планировании и заходе на посадку. При этом, хотя точность и повышается, ступень не может совершить посадку в любом районе, а только на специальные полосы. Но ведь достаточно высокую точность приземления имеют сейчас и корабли типа «Союз» и «Аполлон» с парашютной системой посадки. Причем посадить такие корабли можно едва ли не в любой точке планеты. Маневр по курсу, на мой взгляд, не настолько принципиальное преимущество, чтобы создавать такую сложную систему.

— Мне кажется еще, что высокая посадочная скорость «Шаттла» связана с немалым риском. Заходить на посадку без мотора, в планирующем полете, не имея возможности при промашке уйти на второй круг, как это может любой самолет, потребует от космонавтов высочайшего мастерства и напряжения.

— Или сложной автоматики, на создание которой и пошли американцы. Я бы обратил внимание еще на одну сторону этого проекта. Судя по сообщениям прессы, стоимость доставки полезного груза составит у «Шаттла» около 800 долларов за килограмм. По нынешним представлениям, это, конечно, неплохо, сейчас американские ракеты, как известно, выводят грузы при затратах несколько тысяч долларов за килограмм. Но в перспективе, когда в космосе придется решать сложные производственные и строительные задачи, нужны будут средства доставки на порядок более «дешевые»: 50–70 долларов за килограмм. Вот что, по общему мнению, даст нужный эффект. Путь «Шаттла» к этим цифрам, очевидно, не приведет, какое бы топливо ни применять и как бы ни совершенствовать конструкцию.

— Какой же путь вам кажется более выгодным?

— Я как инженерт отдал бы в перспективе предпочтение системе полностью многоразовой и одноступенчатой, без крыла. Уверен, она была бы намного рациональнее, эффективнее и не столь громоздка.

— Чем же объяснить, что американцы выбрали путь «Шаттла» — частично спасаемой системы?

— Такое решение, с инженерной точки зрения, сейчас осуществить более просто, здесь все ясно, что и как, делать. Но главное, конечно, — разработка дешевле.

— Но она идет уже почти целое десятилетие, а за такое время любая задуманная машина стареет морально. Поскольку появляются не только новые конструктивные и технологические веяния, но и новые требования к машине, работающей в космосе. Проект «Шаттла» закладывался, когда еще не было полной уверенности, что человек может активно работать на орбите по крайней мере полгода. Рассчитали корабль на полет всего лишь до месяца, причем блок для научных исследований с космонавтами «Спэйслэб» автономно от корабля работать не может. Но теперь, после нескольких полетов экипажей на советской станции «Салют-6», стало ясно, что такая продолжительность далека от оптимума.

— Стоимость работы одного экипажа на «Спейслэбе», несмотря на сравнительно невысокие затраты на выведение, будет не ниже, а выше, чем на долговременной орбитальной станции. Конечно, система «Шаттл» имеет немало чисто технических достоинств, но все они должны воплотиться в эффективный научный результат.

— Значит, в перспективе будут выгоднее одноступенчатые носители? Но, как известно из уравнения Циолковского, на обычных топливах такую ракету создать трудно — на долю конструкции и полезного груза на старте должно приходиться около трех процентов от веса ракеты. Остальное — топливо. Но это же нереально! Современные многоступенчатые ракеты имеют относительный вес только конструкции шесть-восемь процентов, а с полезным грузом это составляет не менее 8—12 процентов.

— Если ракету делать, используя современные проектные решения и достаточно крупной, то при кислородно-водородном топливе вполне можно добиться нужного отношения масс около 10. Конечно, речь должна идти о перспективных материалах и технологии.

— Ранее мы говорили о необходимости создавать в будущем ракеты-носители с полезным грузом до 300–500 тонн. О таком масштабе ракет вы говорите сейчас?

— Да, примерно о таком, но это совсем не обязательно, можно и существенно меньше.

— Но такие гигантские ракеты должны обладать абсолютной надежностью! Иначе одна авария ракеты приведет к потере очень дорогостоящего полезного груза, например, половины марсианского корабля. Наслышан я и о других проблемах больших ракет. Например, что уровень шума будет столь колоссальным — более 100 децибел, что это скажется на прочности конструкции самой ракеты и стартовых построек.

— Надежность больших ракет должна быть очень высокой, это несомненно. Но ведь и обеспечить ее в этом случае проще — можно установить больше резервного оборудования. Что касается акустических нагрузок, то проблема здесь есть, но с ней можно бороться.

— А как будут садиться на Землю эти гиганты?

— Примерно так, как сейчас садятся спускаемые аппараты космических кораблей, — вертикально, с помощью ракетных двигателей.

— Проекты крупных одноступенчатых носителей публиковались, помнится, несколько лет назад в зарубежной технической литературе и носили звучные названия «Ромбус», «Нексус», «Пегас».

— Такому направлению, по-моему, и принадлежит будущее…

 

ОСТАНЕТСЯ ЛИ ЧЕЛОВЕЧЕСТВО НА ЗЕМЛЕ?

— Как вы думаете, Константин Петрович, что движет человечеством, осваивающим космическое пространство?

— Вопрос мне кажется наивным. Разумеется, стремление к познанию, ну и, конечно, к совершенствованию земного хозяйства.

— Однако вот это последнее нередко отходит на второй план. Посмотрите нашу литературу первого десятилетия космической эры. Сплошь и рядом вы увидит утверждение: человечеством движет страсть к постижению новых миров, извечный интерес и стремление к новому, непознанному. Попросту говоря, любопытство.

— Я с этим до известий степени согласен. Любопытство просто человеческое или научное действительно движущая сила всякого познания. Мне самому, например, интересно там, где еще никто не был. Но все-таки цель космонавтики, как и всякой научно-технической области, — продвижение вперед научного знания и решение различных практических задач, стоящих перед народным хозяйством. Но это общая цель. А в каких конкретно свершениях ей предстоит быт реализованной в перспективе? Какой путь из множества возможных выберет человек в будущем своем продвижении в области освоения космического пространства?..

Любая природная сфера, с которой взаимодействует человечество, в пространственном смысле конечна. За исключением космоса. То, что космос безграничен, не преувеличение, это его физическая характеристика.

Поэтому осваивать космос можно и вглубь и вширь бесконечно, насколько у человечества хватит фантазии, ума и сил. И интересных технических задач, которые могут быть в нем решены, бесконечное множество.

В последние годы с легкой руки американского профессора Джерарда О'Нейла широко обсуждается вопрос о будущих околоземных космических поселениях-колониях.

Чем аргументирует Дж. О'Нейл необходимость создания колоний в космосе? Прежде всего возможностью с их помощью решить на Земле проблему народонаселения. К 2050 году, считает он, народонаселение Земли должно возрасти до 16 миллиардов человек. Это будет слишком большой нагрузкой для планеты, и человечество вынуждено будет колонизировать космос. Процесс колонизации будет быстрым, подобно освоению Нового Света, и в результате лет через тридцать пять на Земле останется только около 2 миллиардов, и эта численность на ее поверхности стабилизируется. Населенные же площади колоний к 2150 году в 5 раз превысят площадь суши Земли. В конечном счете общая численность человечества возрастет до 80—100 миллиардов. Кроме того, по его мнению, переселиться в космос человечество заставит истощение природных ресурсов и загрязнение окружающей среды. В колониях жители будут независимы от земных ресурсов. Наконец, последний аргумент выглядит примерно так: если мы можем колонизировать космос, то и должны это делать.

Вот такими прогностическими выкладками американский ученый доказывает необходимость развертывания гигантского строительства в космосе.

По замыслу О'Нейла, каждая колония должна представлять собой металлический цилиндр диаметром от одного до шести километров и длиной от 3 до 30 километров. Жить в каждом из них будут, соответственно, от 100 тысяч до 20 миллионов человек. Цилиндр будет вращаться, и, следовательно, на внутренней поверхности образующей его оболочки будет искусственная сила тяжести. Здесь будут не только жилые постройки, но и горы, леса, озера, реки с разнообразным животным миром. В оболочке будут закрытые прозрачным материалом прорези с жалюзи и отражателями для регулируемого пропуска солнечного света. Энергообеспечение колоний, естественно, будет осуществляться с помощью солнечной электростанции.

Детально О'Нейл разработал не только организацию жизни, деятельности и отдыха будущих колонистов, но и технологию расширенного строительства колоний. Источником сырья, по его подсчетам, лучше всего сделать Луну, и только часть материалов будет доставляться с Земли.

Им проработана также схема транспортной системы для перевозки грузов к месту сооружения колоний. Место это, с его точки зрения, лучше всего выбрать вблизи «лагранжевых точек», то есть на орбите вокруг Земли высотой примерно 400 тысяч километров, на одинаковом расстоянии от Земли и Луны. Транспортировка будет осуществляться с помощью либо специальных летательных машин, либо магнитных ускорителей. Общая стоимость строительства и заселения колонии диаметром 1,2 километра О'Нейл оценивает в 34 миллиарда долларов. Продолжительность создания — 4 года.

Понятно, что космические колонии — это проблема не только техническая, но и экономическая, и социальная. И как таковую ее впервые, как известно, поставил Циолковский семьдесят лет назад.

Гений Циолковского, словно первый плуг, прошедший по гигантской целине, вскрыл новую космическую сферу приложения человеческих знаний и рук. Вот уже два с половиной десятилетия развивается практическая космонавтика — срок, соизмеримый с продолжительностью создания ее теоретических предпосылок. Наука всегда будет благодарна Циолковскому за то, что он первым указал на пути осуществления космических полетов, в значительной степени предвосхитив многие практические шаги современной космонавтики. И за то, что сделал он это с великой верой в необходимость и неизбежность развития космической деятельности человека, с присущей ему логикой ученого и мыслителя.

Не так уж часто было в истории, чтобы ученый или изобретатель, одержимый своей научной или инженерной идеей, смог так же решительно выйти за рамки частностей и задолго до практической реализации своей идеи поставить и обосновать конечную, притом совсем не близкую цель ее осуществления в масштабе всего человечества. Для этого Циолковскому понадобилось прорваться за уровень мышления своего времени, проявив небывалое раскрепощение и свободу в своих исследованиях.

В 1911 году в письме к редактору петербургского «Вестника воздухоплавания» Б. Н. Воробьеву он написал фразу, которая до сих пор волнует многих: «Человечество не останется вечно на Земле, но в погоне за светом и пространством сначала робко проникнет за пределы атмосферы, а потом завоюет себе все околосолнечное пространство».

Письмо Циолковского сопутствовало публикации второй части его труда «Исследование мировых пространств реактивными приборами». В этой работе после описания условий и путей создания постоянных спутников Земли с человеком на борту, то есть кораблей, полета на Луну и создания окололунной станции Циолковский писал: «Движение вокруг Земли ряда снарядов, со всеми приспособлениями для существования разумных существ, может служить базой для дальнейшего распространения человечества. Поселясь кругом Земли во множестве колец, подобных кольцам Сатурна… люди увеличивают в 100—1000 раз запас солнечной энергии… с завоеванной базы протянуть свои руки за остальной солнечной энергией, которой в два миллиарда раз больше, чем получает Земля… План дальнейшей эксплуатации солнечной энергии, вероятно, будет следующий. Человечество пускает свои снаряды на один из астероидов и делает его базой для первоначальных своих работ. Оно пользуется материалом маленького планетоида и разлагает или разбирает его до центра для создания своих сооружений, составляющих первое кольцо вокруг Солнца… где-нибудь между орбитами Марса и Юпитера… Когда истощится энергия Солнца, разумное начало оставит его, чтобы направиться к другому светилу…».

Заметим, что ученый предлагал расселяться не на планетах: «Нет даже надобности быть на тяжелых планетах, разве для изучения. Достижение их трудно; жить же на них — значит заковать себя цепями тяжести… Планета (не Земля, как нередко имеют в виду при цитировании. — Авт.) есть колыбель разума, но нельзя вечно жить в колыбели».

Мысли эти свои он развивал и в более поздних работах. В капитальном труде 1926 года, вышедшем под тем же названием — «Исследование мировых пространств реактивными приборами», — Циолковский представил еще более конкретизированную программу.

После постепенного перехода от обычного самолета к космической ракете и кратковременным орбитальным полетам (первые пять пунктов программы), вслед за постепенным увеличением продолжительности полетов, созданием скафандров для выхода в открытый космос и замкнутых экологических систем, независимых от Земли (еще четыре пункта), предлагаются такие этапы:

«10. Вокруг Земли устраиваются обширные поселения. 11. Используют солнечную энергию не только для питания и удобств жизни (комфорта), но и для перемещения по всей солнечной системе. 12. Основывают колонии в поясе астероидов и других местах солнечной системы, где только находят небольшие небесные тела. 13. Развивается промышленность и размножаются невообразимо колонии…»

Несколько раньше в этой же работе написано: «Мы можем достигнуть завоевания солнечной системы очень доступной тактикой. Решим сначала легчайшую задачу: устроить эфирное поселение поблизости Земли в качестве ее спутника на расстоянии одной-двух тысяч километров от поверхности…»

Если сделать скидку на время и отбросить известные анахронизмы в представлениях и изложении, все здесь логично и последовательно. Вот это-то плюс авторитет великого ученого заставляет иных современных специалистов считать программу Циолковского единственно верным путем развития человечества. Утверждают при этом, что раз Циолковский выдвинул идею о неограниченном распространении человеческой цивилизации в космосе, обосновал ее путем развития анализа тенденций развития жизни на Земле, предложил для ее реализации средство (жидкостную ракету) и разработал программу, значит, иных вариантов развития человечества нет. Подкрепляют это суждение фактами осуществления начальных пунктов программы и тем, что доводы ученого в обоснование идеи сохранили свою силу до нашего времени.

Мы имеем все основания рассматривать идею Циолковского о расселении человечества по всему космическому пространству как интуитивную дальнеперспективную оценку, относящуюся к тому периоду развития земной цивилизации, который находится пока за пределами научного прогнозирования и является сферой сугубо философского мышления.

Справедливо называя Циолковского человеком из будущего, мы не должны забывать, что он не мог не быть также человеком своего времени — рубежа XIX–XX веков. Наука в тот период была по своему развитию если не в детском, то в юношеском возрасте. Юношескому возрасту, как известно, свойственны колебания и сомнения, заимствования и максимализм. И эти свойства науки того времени не могли не отразиться на аргументации Циолковского. Мировоззрение его носило в некоторой степени характер собирательный, нецельный, хотя и содержало немало рациональных зерен.

Неизбежность широкого расселения человечества в космосе, расширения границ земной цивилизации ученый обосновывает с позиций и на основе представлений своей эпохи. Три основные, неизбежные в будущем причины ведут, по Циолковскому, к этому: недостаток на Земле энергии, угроза перенаселенности Земли и высокая вероятность катаклизма.

Почти те же аргументы в обоснование главных целей освоения космоса, как мы уже знаем, приводятся и в наше время. Добавляются сюда предположения о неизбежности крайнего, неприемлемого для жизни засорения окружающей среды. И еще некоторые западные ученые (среди них, например, известный физик Фримси Дайсон) надеются найти в космосе спасение человечества от земных социальных проблем.

Долгое время достижения науки и техники оценивались главным образом как те или иные новые возможности, достигнутые в результате освоения новых рубежей и призванные удовлетворять определенные общественные потребности. Но такой аспект, как мы убедились, связан лишь с внутренней логикой развития науки и техники.

В последние же годы в результате научно-технического прогресса на принципиально новый уровень поднялись сами общественные потребности. Если учесть также постоянно действующее условие ограничения текущих ресурсов, с одной стороны, и усовершенствование организации и управления научно-техническим прогрессом — с другой, становится понятно, почему на первый план теперь вышел иной критерий оценки достижений этого прогресса — их социальная значимость и экономическая эффективность.

Грядущий прогресс науки и техники также должен оцениваться не только с точки зрения возможностей развития вообще, но прежде всего с точки зрения динамики потребностей и экономических возможностей общества. Сами же по себе возможности науки и техники могут иной раз даже обгонять текущие цели и превышать ресурсы общества. Вот почему при оценке перспектив тех или иных направлений научно-технического прогресса необходимо учитывать фактор общественной целесообразности, поэтому планирование развития той или иной области техники строится теперь на основе программирования, то есть выявления целевого фактора, определяющего необходимость и возможность решения той или иной научно-технической задачи.

Отсюда вытекает, что возможность создания даже в весьма отдаленной перспективе средств для перелета и расселения людей в космическом пространстве мы должны рассматривать прежде всего под углом зрения-потребности и целесообразности такого расселения.

Взглянем теперь критически на те основные аргументы, которые выдвигают сторонники расселения.

Энергия. Во времена Циолковского немногочисленные, сравнительно маломощные электростанции, пожиравшие горы угля и реки нефти, нередко с трудом обеспечивали даже самые скромные потребности людей. Трудно было при этом оспаривать мысль о скором энергетическом истощении Земли. Но с тех пор потоки электричества буквально залили Землю. Казалось, этот аргумент ученого полностью опровергнут. Но вот в последние годы на части нашей планеты люди снова ощутили, что такое энергетический кризис. Однако этот кризис, как известно, во многом носит искусственный характер и не имеет прямого отношения к запасам минерального топлива на планете. Сторонники неизбежности энергетического кризиса чаще всего ссылаются на близость истощения нефти и другого природного топлива, запасов которого якобы хватит лишь на несколько десятков, в крайнем случае на сто лет.

Что, однако, говорят советские специалисты по энергетическим ресурсам? Минерального топлива, точнее угля, должно хватить не менее чем на тысячу лет. Запасы ядерного горючего на Земле на сегодня представляются довольно большими, при том, что еще только начато освоение реакторов на быстрых нейтронах, которые способны воспроизводить ядерное горючее. Есть все надежды на освоение термоядерной энергии — неисчерпаемого и дешевого источника энергии. Добавьте к этому, что далеко не полностью пока используются многие возобновляемые виды энергоресурсов Земли, в частности гидроэнергия. Практически только приступили к освоению приливной энергии и энергии ветра, морских волн. В литературе упоминаются и такие гипотетические способы, как использование электрического потенциала Земли. Наконец, и солнечная энергия может быть использована для нужд Земли путем создания различных типов наземных батарей и средств аккумулирования тепла, а также получения энергии с орбитальных солнечных электростанций. Кстати, КПД солнечных батарей не превышает сейчас 10–12 процентов и в росте его кроются огромные резервы.

С целью широкого использования солнечной энергии, нам кажется, человеку совсем не будет нужды покидать Землю, расселяться в окружающем ее пространстве.

Стоит учесть и возможную в будущем стабилизацию роста потребления энергии па Земле.

Итак, в обозримом промежутке времени человечество, по-видимому, не будет испытывать недостатка в энергии. Проблемой скорее всего будет отвод с Земли возникающего при энергопотреблении избыточного тепла.

Народонаселение. Низкий жизненный уровень и плохие жилищные условия у большинства населения даже развитых стран, естественно, создавали в те далекие времена видимость близкой угрозы переуплотнения планеты. Проблема эта долгое время действительно волновала ученых. Еще не так давно нас пугали такими цифрами, как 100 или даже 300 миллиардов человек. Столько якобы окажется на планете через сто — сто пятьдесят лет. Сейчас же наука склоняется к тому, что более реально в ближайшие десятилетия замедление прироста народонаселения и стабилизация его на уровне 12–13 миллиардов человек (прогнозные цифры на 2000 год не превышают 7,5 миллиарда).

Но проблема народонаселения волнует в смысле не только плотности, но и соответствия имеющимся материальным ресурсам и жизненному пространству. По подсчетам некоторых специалистов, уже полного освоения сельскохозяйственных площадей планеты достаточно, чтобы прокормить не менее 12–15 миллиардов людей, а всех оценочных ресурсов Земли в перспективе должно хватить на 100 миллиардов.

Переуплотнение нынешних крупных городов — это явление не неизбежное, носит оно также сугубо социальный характер и потому, конечно, временное. Вообще высокая плотность населения имеет место только в небольшой части районов Земли. Огромные площади практически пустуют — тундра, Заполярье и Антарктида, Тибет и Сахара. Разумеется, сейчас это практически непригодные или малоудобные для жизни земли, но приспособить их для нормальной комфортной жизни и деятельности человека все-таки неизмеримо легче, чем переселяться в космическое пространство и «отстраиваться» там. Нельзя не учитывать также пространственные и сырьевые ресурсы Мирового океана.

Кстати, наше земное строительство идет пока до чрезвычайно малых, можно сказать, мизерных высот. Человеческое жилище буквально стелется по земле. Самые высокие здания достигают высоты лишь 200–300 метров. В освоении пространства нижних слоев атмосферы, нам кажется, также таятся резервы расселения.

Катаклизмы. Вероятность мирового космического катаклизма в результате столкновения Земли с крупной кометой или затухания Солнца оценивалась во времена Циолковского весьма высоко. Ныне же она считается практически ничтожной. Правда, не исключена угроза катаклизма социального — самоуничтожения цивилизации в результате ядерной мировой войны. На наших глазах на планете растет мощное движение сторонников мира. Советский Союз, выступая со все новыми инициативами в вопросах разоружения, стремится сделать все для того, чтобы возросли надежды человечества на устранение опасности такого «внутреннего» катаклизма.

Природные ресурсы. Пожалуй, наибольшее волнение уже сейчас человечеству доставляет вероятность скорого истощения ресурсов Земли. Лднако немалое количество специалистов считает, что природные ресурсы Земли еще мало разведаны, а известные используются недостаточно и нерационально. К примеру, существуют огромные резервы в повышении степени утилизации первичного минерального сырья за счет усовершенствования методов добычи и очистки, а также в использовании вторичного сырья и отходов производства. Проблема природных ресурсов, таким образом, тесно соприкасается с проблемой борьбы с загрязнением окружающей среды отходами промышленной деятельности.

И та, и другая, очевидно, могут быть решены только после широких социальных преобразований на нашей планете. Решительный отказ от расточительного способа хозяйствования, недальновидного отношения к природе позволит человечеству выйти на совершенно иной уровень взаимоотношений с ней и преодолеть нынешнее предкризисное состояние. Этому же способствует научно-технический прогресс и, в частности, освоение и исследование космического пространства.

Итак, те аргументы, которые выдвигал Циолковский в подтверждение необходимости распространения человечества в космическом пространстве, с позиций нынешних знаний практики, звучат уже далеко не столь убедительно. С другой стороны, идею Циолковского о переселении следовало бы отнести к столь отдаленному будущему, которое пока, если мы хотим оставаться вполне на научных позициях, остается для нас за пределами анализа. Открыв путем расчетов огромные возможности жидкостных ракет по достижению больших скоростей, ученый решил «посмотреть», к каким рубежам в конечном счете это может привести человечество.

Если чуть углубиться в философские работы ученого, нетрудно увидеть, что в основе его оценок лежала такая мысль: человечество только тогда будет истинно счастливо, когда будет совершенно свободно. А под недостатком свободы он понимал не только ограничения общественного характера, но и препятствия, возникающие в связи с относительной малостью имеющегося на Земле пространства, пределами в запасах энергии и… действием сил гравитации.

Тяжесть, прижимающая человека к Земле, не дающая ему свободно перемещаться в пространстве, — это, по Циолковскому, путы. За пределами Земли в условиях невесомости человек избавится от них и, создав к тому же «высшую организацию» жизни, окажется полностью и буквально свободным.

Есть у Циолковского и такая мысль: при наличии в космосе, как многие тогда считали, других обитаемых миров человечество призвано соединиться с ними узами братства и нести свой высокий разум в просторы вселенной.

Еще более важна последняя задача, если с раз­витыми цивилизациями в космосе встретиться не удастся...

В наше время на планете распространилось подлин­но научное знание, материалистические и диалектиче­ские взгляды на природу развития и социальные про­цессы. Свобода понимается как категория сугубо со­циальная, как продукт классовых завоеваний. Отсюда вытекает, что никакие новые сферы существования не гарантируют сами по себе разрешения основных соци­альных вопросов.

А между тем проект О'Нейла, появившийся не в на­чале века и не в 20-е годы, а в наше высокопросвещен­ное время, претендует быть не только технической гипо­тезой, но и вообще рецептом развития человечества.

Не видя иных возможностей выйти из кризисов, при­сущих обществу, к которому он принадлежит, О'Нейл предлагает искать пути для этого в космосе. Всеобщая трудовая занятость, высокая продуктивность и прибыли производства, разнообразные формы местного самоуправления и вообще «очень приятный образ жизни» — вот те признаки «космического рая» на борту космиче­ских колоний, которые видятся автору проекта. Это напоминает надежды наивных людей, которые не способ­ны навести порядок у себя дома, но мечтают сделать это на новой квартире.

Если «все лучшие, присущие ему качества», по выра­жению О'Нейла, общество не в состоянии про­явить здесь, на Земле, — не может избавиться от без­работицы, засилья монополий, инфляции, роста цен преступности, терроризма, — то на чем же может быт основана уверенность, что все это исчезнет на космичских орбитах?!

Нет сомнений, что рано или поздно человечество создаст крупные космические объекты в космосе с целью решения разнообразных научных и прикладных задач. Безусловно,  они будут важным  подспорьем в решении человечеством  своих земных проблем. Но едва ли они когда-нибудь станут основным местом и средством развития земной цивилизации.

Но давайте посмотрим на космические колонии с дру­гой стороны. С точки зрения возможностей их создания.

В качестве базы для строительства автор предложил использовать «богатую рудами» Луну. Если допустить, что Луна ими действительно богата, необходимо, чтобы эти руды были добыты и превратились в металл. Та­ким образом, прежде чем начать строить первую коло­нию, необходимо создать на Луне горнодобывающее производство, металлургию и производство строймате­риалов и конструкций. А это, со своей стороны, требует наличия химической промышленности и машинострое­ния. То есть прежде придется «всего-навсего» освоить Луну. Но мы уже говорили, что пока тенденции к этому не просматриваются. Даже с перспективной энергети­кой, транспортными средствами будущего освоение Лу­ны потребует очень больших затрат и длительного времени. По оценкам известного американского специа­листа К. Эрике, только начальные капиталовложения в индустриализацию Луны потребуют 60—70 миллиардов долларов  (по курсу пяти-шестилетней давности).

Однако и при наличии возможности отправлять с Луны в «лагранжевые точки» строительные материалы и конструкции возникает сложная проблема их транс­портировки. Методы, предлагаемые О'Нейлом, вызывают большие сомнения. Следует ожидать большого рассея­ния «брошенных» грузов в месте их приема. Собрать их будет непросто, нужно будет снова затрачивать энергию и решать сложные задачи управления. Доставлять же грузы с Луны с помощью ракет оказывается явно невы­годным по сравнению с доставкой с Земли.

Есть и еще ряд сложных вопросов. Каким образом осуществлять заселение колоний? Как организовать их снабжение, ведь наверняка в течение какого-то времени они не смогут существовать автономно. Как защищать­ся от радиационного излучения и метеоритов. Каков путь к реализации замкнутого экологического процесса?

—  Итак,  мне снова    приходится    встать в позицию скептика. Думаю,    Константин    Петрович, что колонии-поселения в космосе создаваться не будут.

—  Пока не видно никаких предпосылок к тому, что­бы в них возникла    необходимость.    Но с технической точки  зрения  проект О'Нейла  выглядит вполне  реали­стично. Хотя многие вопросы требуют тщательного рас­чета, а иные из предлагаемых решений — пересмотра.

—  Я  не  вижу никаких  предпосылок к тому, чтобы колонии когда-нибудь стали реальностью. Хотя красиво, романтично и экзотично. Что-то вроде научно-фантасти­ческого проектирования. В этом смысле проект очень ин­тересен — будит соображение, рождает споры. Но абсо­лютно нереален.

— Все зависит от того временного упреждения, на которое мы способны. О'Нейл говорит о развертывании строительства в восьмидесятые годы. Это совершенно неоправданно. Но если иметь в виду более отдаленное время, то ничего бессмысленного и нереального я не вижу. Нужно или не нужно — это другой вопрос.

— На мой взгляд, человечество никогда не будет расселяться в космосе. Ему это будет не нужно! Ресурсы Земли и окружающего пространства человечество постигло лишь в минимальной степени. Всегда будут находить новые возможности на Земле, куда более экономичные и удобные, чем уход в космос. Будучи скептиком в отношении космических поселений, я крайний оптимист в смысле веры в неисчерпаемые возможности нашей планеты, в которую включаю околоземный космос. И еще. Весь опыт развития земной цивилизации показывает, что человечество движется по пути прогресса в тесной связи с накопленным веками богатством мировой культуры. Человечество будущего не сможет жить в отрыве от этого богатства, оно тогда деградирует. И наконец, расселение, по моему убеждению, никогда не окажется возможным. Если прирост населения уменьшится, скажем, до процента в год (сейчас почти два процента), то это все равно будет несколько десятков миллионов человек. Невозможно себе представить перевозку в космос даже годового прироста населения. Если же оно стабилизируется, тогда это будет тем более не нужно.

— В отношении культуры вы правы лишь отчасти. И сейчас абсолютное большинство землян пользуется (если пользуется) ею, так сказать, вторично — через средства массовой информации. Эти же средства с тем же успехом в будущем могли бы обслуживать космические колонии. Другие перечисленные вами аргументы в последнее время смущают и меня. Я бы добавил сюда и такой фактор, как ностальгия. Все в колонии будет искусственным, включая реки и горы. И в жителях ее, особенно первых поколений, будет жить тоска по настоящему, земному. Может быть, последующим поколениям будет проще, но и у них будет ощущение некоторой неполноценности существования, связанное и с этой искусственностью, и с ограниченностью окружающего пространства. Если признаться честно, лет десять назад я был почти убежден, что человечество действительно не останется вечно на Земле и начнет неизбежно в будущем расселяться в космосе. Однажды, помню, году в шестьдесят первом, выступал я на космодроме перед специалистами, которые готовили к полетам космические корабли. И, формулируя цели космонавтики, я назвал ее наилучшим средством от грядущей перенаселенности Земли. Но потом как-то посчитал, «порисовал», подумал и понял, что ничего из этого не получится. Сейчас мне хочется только, чтобы расселение людей в космосе стало хотя бы когда-нибудь возможным. Ведь не переведутся же искатели приключений, которые могут вдруг захотеть жить в столь экзотических краях! Если же будет возможность, думаю, человечество от нее не откажется.

— Честно говоря, мне тоже хотелось бы, чтобы это когда-нибудь было…

 

РЕНТАБЕЛЬНЫЙ КОСМОС

Мы хотели бы попросить читателя эти наши размышления не рассматривать как попытку прогнозировать развитие космонавтики. К сожалению, слишком часто в нашей литературе интуитивные соображения специалистов (а иногда и неспециалистов), если они еще подкреплены простейшими расчетами, необоснованно объявляют научным прогнозом. А затем, не задумываясь, и программой развития.

На наших глазах в последние годы складывается новое научное направление — прогностика, которая вырабатывает разного рода аналитические и статистические методы оценки будущего.

И тем не менее предсказание, даже опирающееся на детальное знание области прогнозирования и оценочные расчеты, рискует не оправдаться. Слишком сложно, оказывается, предусмотреть на эти сроки все случайные события: открытия, изобретения, частные разработки, руководящие решения, изменение различных социальных факторов. Вот, например, Артур Кларк, известный ученый, а также писатель-фантаст и киносценарист, человек с энциклопедическими знаниями и богатейшей интуицией (это он в 40-е годы предвосхитил появление спутников связи), в 1962 году сделал специальный анализ и предсказал практическое появление ядерных ракетных двигателей в 1970 году, а высадку человека на Марс—до 1980 года. Как мы знаем, оба прогноза, как и многие другие, не сбылись.

В 1964 году известная американская фирма «Рэнд», создав специальную рабочую группу и применив новейший тогда метод экспертных оценок «Делфи» и ЭВМ, разработала прогноз развития космонавтики. Как оказалось, оправдалась только небольшая часть из 30 позиций, да и то та, что была ориентирована на ближайшие три-пять лет. В целом же картина, построенная на конец 70-х годов (то есть прогноз на пятнадцатилетие), разительно отличается от реальности.

Все это к тому, что и наши соображения о будущем космонавтики, быть может, через несколько лет кому-то покажутся неубедительными или даже забавными. И тем не менее мы решились на этот маленький риск. И в оценке будущего освоения Луны, и в рассмотрении возможности полета на Марс, и в своих точках зрения на орбитальные колонии. Правда, мы нигде не пытались называть более или менее точные сроки и этим надеемся уберечь себя от будущих сарказмов наших нынешних молодых читателей.

Сначала поговорим о некоторых из тех задач, которые видятся нам в освоении космоса человеком, хотя и не в близкой перспективе, но достаточно реально. И в решении которых к тому же истинно нуждается наша планета.

Мы полагаем, что после получения достаточного опыта долговременных полетов на орбитальных станциях предстоит создание на орбитах существенно более крупных объектов. Возможно, это будут гигантские солнечные электростанции для снабжения энергией наземных потребителей.

Как известно, солнечную энергию можно преобразовать в электрическую разными способами, в частности, используя тепловой поток. Но наиболее простым в нашем случае представляются полупроводниковые преобразователи светового солнечного излучения, то есть солнечные батареи типа тех, которые применяются на абсолютном большинстве современных космических аппаратов. Уже сейчас получен огромный опыт длительной эксплуатации их в условиях космоса.

Применяются обычно кремниевые элементы — тонкие, небольшого размера, площадью несколько квадратных сантиметров слоистые пластинки из кремния (по существу, стекло, только очень дорогое), при попадании на которые солнечного света возникает всем известный фотоэффект: образуется разность потенциалов. С одного элемента можно снять очень небольшую мощность, причем КПД преобразования энергии у такого элемента невелик — максимум 10–12 процентов (у экспериментальных — до 18). Чтобы получить практический источник питания, элементы в большом количестве соединяют последовательно и параллельно. В результате с одного квадратного метра солнечной батареи можно получить мощность максимум 140–170 ватт (мощность солнечного потока за пределами атмосферы около 1400 ватт на квадратный метр). На станции «Салют-6», например, смонтировано три панели площадью по 20 квадратных метров.

Понятно, что такие батареи дают ток только при наличии солнечного освещения и тем больший, чем отвеснее падают лучи на их поверхность. Поэтому для повышения токосъема на многих космических аппаратах устанавливают механизм ориентации батареи на Солнце, работающие независимо от ориентации аппарата. Такие механизмы имеются, в частности, на многих спутниках «Космос» и станциях «Салют». В период прохождения в тени применяют буферные химические аккумуляторы, которые в остальное время подзаряжаются от солнечных батарей, а также сглаживают возможные колебания напряжения при изменении нагрузки.

Не без оснований солнечные батареи считаются выгодными для снабжения энергией Земли. Отсутствие вращающихся частей делает их эксплуатацию предельно простой, а ресурс практически неограниченным. Хотя со временем КПД батареи постепенно падает под воздействием ультрафиолетовых излучений и метеорной эрозии.

Столь подробно мы рассказали о работе солнечных батарей, чтобы читатель сам оценил достоинства космической электростанции большой мощности. Важнейшие, кстати, из принципиальных ее отличий от обычных бортовых солнечных батарей — это отсутствие необходимости в буферных аккумуляторах и наличие системы передачи на Землю выработанной энергии. Для этой цели выгоднее всего оказалось применить микроволновое излучение. Станция должна иметь, таким образом, специальный преобразователь и передатчик энергии с остронаправленной антенной, а также, конечно, средства ориентации на Солнце и аппаратуру управления.

На Земле должны быть сооружены приемник волн и преобразователь их в промышленную энергию. Чтобы станции могли иметь непрерывную и кратчайшую связь с наземными приемниками, их следует создавать на стационарной орбите, то есть на высоте 36 тысяч километров в экваториальной плоскости.

Главное на пути создания орбитальных электростанций — научиться строить в космосе гигантские конструкции, которые должны быть легкими и легко трансформируемыми после выведения на орбиту. Начинать, по-видимому, придется со сборки ажурной панели-блока размером, скажем, 100 на 100 метров. А затем, постепенно соединяя между собой такие блоки, наращивать площадь панели до десятков квадратных километров. С панели площадью около 50 квадратных километров можно будет снимать мощность до 10 миллионов киловатт. Наземная приемная антенна будет иметь диаметр порядка нескольких километров.

Возможно, не только сборку, но и изготовление блоков окажется выгоднее осуществлять прямо на орбите. То есть доставлять туда рулоны металлической ленты и потом ее резать, паять из нее стержни и собирать в ферменные блоки. Существуют и другие варианты технологии их изготовления.

Разумеется, на эти гигантские конструкции невозможно будет наклеивать обычные солнечные элементы — пластинки. Но в последние годы широко и не без успеха ведутся работы по созданию тонкопленочных рулонных солнечных батарей. Такие пленки будут просто натягиваться на фермы. Если сейчас каждый квадратный метр солнечных панелей имеет массу 5—10 килограммов, то масса пленочных солнечных батарей в перспективе будет несколько сот граммов на квадратный метр. С учетом массы фермы общая масса составит примерно килограмм на квадратный метр.

Каждый киловатт мощности вновь построенных космических станций согласно предварительным прикидкам может стоить около двух-трех тысяч рублей, что, оказывается, в полтора-два раза дороже, чем у наземных атомных станций, в 2–2,5 раза, чем у ГЭС, и в че-тыре-шесть раз, чем у тепловых. Но это учитывая затраты на постройку. Однако солнечная электростанция совсем не расходует невозобновляемых природных ресурсов. И это ее достоинство оказывается очень существенным — через пять-семь лет эксплуатации орбитальные источники энергии окажутся уже рентабельнее и тепловых и атомных.

Расчеты показывают, что в будущем космические электростанции могут внести существенный вклад в энергоснабжение на нашей планете.

Важнейшей из проблем создания таких станций является экономичная доставка на орбиту материалов или элементов конструкции для их монтажа. Общая масса станции мощностью 10 миллионов киловатт составит примерно 50–80 тысяч тонн.

— Возникает, Константин Петрович, вопрос: а реально ли создание крупных космических электростанций с точки зрения длительности и стоимости процесса транспортировки на орбиту элементов конструкции и сборки их там? Ведь для станции мощностью 10 миллионов киловатт понадобится порядка двух тысяч рейсов транспортных кораблей грузоподъемностью около 30 тонн. Если запускать даже по 100 кораблей в год, получится, что только доставка материалов может занять около двадцати лет, не считая окончательной сборки и отладки. Нельзя же так долго строить столь важный объект!

— Вопрос транспортировки — ключевой вопрос этой проблемы. Простой расчет показывает, что носители должны быть гораздо более мощными, чем существующие, чтобы выводить за один раз до 500 тонн. Тогда их понадобится лишь 100–150, и все грузы можно будет запустить за три-пять лет.

— Значит, всего лишь полтораста носителей, которых и в природе-то еще нет… А легко ли будет огромные ферменные панели ориентировать на Солнце, и не будут ли они быстро тормозиться за счет трения в атмосфере?

— Круговая скорость на стационарной орбите мала, а разрежение чрезвычайно велико — проблем с поддержанием орбиты не возникнет. Хотя момент инерции конструкции будет очень большой, ориентация тоже может быть вполне обеспечена.

— Для постройки станции там же, на высокой орбите, придется создать специальное производство. Значит, в космосе понадобится много людей. Для них нужно будет построить жилища. Колонии?

— Все производство должно быть автоматизировано и стандартизировано. Поэтому людей понадобится не очень много. Работать на орбите они смогут не более полугода за одну «командировку», и, следовательно, искусственная сила тяжести не понадобится. Современный опыт работы в открытом космосе (помните ремонтную операцию, проведенную Рюминым и Ляховым?) позволяет надеяться на эффективное участие человека и в непосредственных сборочных операциях.

— Надо полагать, огромные панели, находясь на высокой орбите, не будут затенять большие площади на Земле?

— Это совершенно исключено.

— А наземные приемные антенны? С ними не будет проблем? Большие площади, огромные концентрации энергии…

— Проработки показывают, что все проблемы лежат в области реального.

— И последний вопрос: не потому ли вам нравится эта идея, что, как вы сами рассказывали, в детстве вы думали о передаче энергии без проводов? Кстати, тогда вас смущало, что на микроволновый луч может наткнуться самолет и сгореть. А как теперь?

— Идеи космических электростанций меня привлекают потому, что они способны внести существенный вклад в земную энергетику. Создание их — один из самых перспективных путей получения от ракетно-космической техники весомой отдачи в интересах всего человечества, превращение космонавтики в высокорентабельную сферу хозяйственной деятельности землян. И еще потому, что реализация этой цели — интереснейшая проектная задача. Хотя наверняка осуществлять ее: будут те, кому сейчас на двадцать-тридцать лет меньше, чем мне. Что же касается самолетов, то им придется летать подальше от приемной станции.

Остается добавить, что наличие в космосе огромного наличия энергии и реальность ее утилизации несомненно приведет к развертыванию в нем промышленного производства. Проведенные на «Салюте-6» технологические эксперименты показывают, что получение на орбите уникальных сплавов, сверхчистых кристаллов, оптических стекол, биологических препаратов и многого другого может оказаться весьма выгодным в больших масштабах.

В будущем на высокие околоземные орбиты можно было бы вынести особо «вредные» производства — некоторые виды металлургии, химической промышленности, атомную энергетику и отдельные технологические процессы.

Наличие мощных источников энергии в космосе позволит при необходимости в разумных пределах влиять на земной климат.

Конечно, космическое производство и вся крупная хозяйственная деятельность на орбите будут максимально автоматизированы. Но для развертывания и поддержания их в космосе понадобятся люди. А это значит, нынешние усилия по созданию орбитальных станций и проведение на них разнообразных комплексных исследований — необходимый задел на будущее.

Не хочется, чтобы дело представлялось так, что «рентабельный космос» возникнет только после создания солнечных электростанций. Уже сейчас значительная часть всей космической деятельности приносит достаточно высокий экономический эффект. Весомость в этом отношении спутников связи, метео- и навигационных спутников, исследование природных ресурсов и многих других направлений весьма значительна. Длительные экспедиции на станции «Салют-6» приносят по нескольку десятков миллионов рублей экономического эффекта. Некоторые практические результаты, которые дают космические средства, вообще нельзя получить никакими другими способами.

Вообще-то дело иногда представляют так, что на космос тратятся слишком большие средства. На самом деле это не совсем так. Если разложить затраты любой страны, занимающейся космическими исследованиям.;, на всех ее жителей, получится лишь по нескольку рублей на человека в год. Ну и потом давно известно — не каждый научный результат можно оценить в рублях…

В этом разделе было немало различных цифр. Но мы надеемся, что читатель нас простит. Тема рентабельности — это из области экономики, а экономика не может быть без цифр.