«План Циолковского» и наши перспективы
Окончание. Начало в № 528
Практическая отдача «первого уровня»
Ресурсы — это всегда проблема, а уж сейчас тем более. Могут справедливо упрекнуть: стоит задача повышения эффективности пилотируемых программ, снижения их стоимости, а здесь предлагается нечто диаметрально противоположное… В самом деле, всё описанное даст практическую отдачу даже не через десятилетия, а столетия. Но сегодня не существует организационно-экономических систем, способов реализации сложных и ресурсоемких научно-технических программ такой длительности (кстати, это тоже очень важная тема научных исследований). Значит, космонавтика должна что-то дать обществу в ближайшее время, и это «что-то» должно быть достаточно убедительным, чтобы общество одобрило выделение ресурсов для дальнейших работ.
Наиболее важное, конечно, то, что названо выше — металлы и энергия. Собственно, с самого начала проработок, с рубежа 1960-х/1970-х годов, предполагалось, что энергия, вырабатываемая на солнечных космических электростанциях, будет передаваться на Землю. Однако более эффективно (и, кстати, более безопасно) использовать эту энергию там же, на месте, а сюда везти уже готовые изделия, ну хотя бы металлоемкие детали, которые можно собирать уже здесь. И такие металлические изделия не окажутся дороже произведенных из металлов, добытых на Земле, — если посчитать все затраты, включая рекреацию карьеров, нейтрализацию отходов и т. д.
«Совокупный Запад» с начала 1970-х годов пытался решать экологические проблемы именно так — выносом промышленных производств, наиболее энергоемких и грязных, в страны «третьего мира» с «гибким» природоохранным законодательством и необязательным исполнением законов. И надо сказать, в какой-то степени Запад у себя проблему решил: на рубеже 1960-х/1970-х годов мир обошли кинокадры, как водой, зачерпнутой из Рейна, проявляли фотопленку, а в нулевых в том же Рейне появилась какая-то рыба… Но даже если мы забудем про порожденные этим действием социально-экономические последствия (сейчас именно они вылезли на первый план), проблему это решает только временно: ветры, течения, миграции животных ничего не знают про государственные границы. Промышленные отходы, газы, аэрозоли, выброшенные где-нибудь в Индии или Бразилии, дойдут до Западной Европы несколько позже, но, безусловно, дойдут! Но раньше до «развитых стран» доберутся мутировавшие микроорганизмы — результат воздействия этих отходов на биосферу.
Поэтому только вынос в космос производства — не одних отходов, есть и такие проекты, а производства в целом — и будет настоящим решением экологических проблем. А не вся эта вот «зеленая повесточка». Решением, снимающим все материальные ограничения на рост и развитие человечества. И это не какое-то отдаленное будущее. Многократно посчитано, что реальное сокращение загрязняющих промышленных выбросов можно получить уже через 3–5 десятилетий после начала широкомасштабной программы.
Уже сказано о значении для сельского хозяйства и, шире, для всей биологии (а значит, и медицины) результатов вышеописанных исследований по замкнутым экосистемам и оптимизации их отдельных элементов. Но и сами замкнутые экосистемы найдут немалое применение на Земле — и в подводных, и в подземных, и в полярных, и в пустынных объектах. Кстати, напрашивается решение о совместном финансировании этих работ всеми заинтересованными ведомствами.
А такие вполне коммерческие вопросы, как развертывание и поддержание группировок спутников прикладного назначения или глобальный скоростной (40 минут в любую точку Земли) транспорт, будут решены попутно.
Как повысить эффективность пилотируемой космонавтики?
Эффективность — численно измеряемая и вычисляемая категория. Любое обсуждение эффективности всегда нужно начинать с определения ее критериев. Как без стратегической цели можно формулировать критерии эффективности пилотируемой космонавтики?
И если производить всё необходимое технологическое оборудование вполне можно из местного, например лунного, сырья (что наглядно показал уже упомянутый Ю. М. Еськов в изданной им в 2005 году на собственные (!) средства книге «Экологически чистая мировая электроэнергетика и космонавтика в XXI веке»), то без участия человека при этом никак не обойтись. Да и вообще, мы на десятилетия запоздали с признанием и техническим оформлением одного факта, оказавшегося неожиданным для первопроходцев космонавтики.
Если поднять многочисленную литературу о полетах человека в космос, включая открытые статьи и ранее секретные отчеты С. П. Королева, выяснится, что, как правило, космонавт рассматривался как оператор, вся работа которого сводится к восприятию и осмыслению информации и… нажатию соответствующих кнопок. Практика оказалась иной. Космонавт в полёте активно работает руками. Космонавт монтирует и налаживает научные приборы, которые приходят на станцию в упаковке. Космонавт регулярно обслуживает бортовые системы, прежде всего — те, что входят в систему обеспечения жизнедеятельности. Космонавт ремонтирует и другие бортовые системы, буквально оживляя гибнущие космические аппараты. Но… делать это космонавту трудно.
Помимо сложностей самого космического полета (например, при работе в скафандре подвижность кистей рук крайне ограничена), проблему составляет сама конструкция космических кораблей и орбитальных станций. Да, сегодня на околоземной орбите работает по крайней мере пятая модификация «Союза», очень сильно отличающаяся от того, что летало уже более полувека назад, как по системе управления, так и по конструкции двигательной установки. Но базовое «железо» осталось тем же, что проектировалось для полета вокруг Луны в составе «ракетного поезда» «7К+9К» в 1963 году. Корабли, изначально рассчитывавшиеся на две недели полета, сегодня висят пристыкованными к станции более полугода. Но компоновочные решения, расположение многих агрегатов, исключающее доступ к ним в полёте, остались такими же, как и 50 лет назад, и так же не приспособлены для обслуживания и ремонта в космосе.
Такая же ситуация и с орбитальными станциями. Модули «Заря» и МЛМ ведут свою родословную от «транспортного корабля снабжения», а модуль «Звезда» — от орбитального модуля пилотируемой космической станции «Алмаз», чья разработка началась тоже более полувека назад. В. Н. Челомей начал создавать станцию с продолжительностью пребывания экипажа в несколько месяцев тогда, когда рекорд продолжительности пребывания человека (В. Ф. Быковского) в космосе не достигал и 5 суток. И, разумеется, в их конструкции невозможно было учесть то, чего еще не было — опыта практической деятельности человека в космическом полете. К сожалению, когда этот опыт был накоплен и осознан, развитие космонавтики резко замедлилось, и только сейчас в нашей стране создаются принципиально новые модули орбитальных станций. Насколько в их конструкции учтена необходимость обслуживания и ремонта бортовых систем, мы пока не знаем…
Кстати, опыт эксплуатации пилотируемых орбитальных станций показал, что концепция многоцелевого лабораторного комплекса, принятая еще королёвским ОКБ-1 при создании первого «Салюта» и сохранившаяся вплоть до МКС, еще как-то работала на этапе «Салютов», но дальнейшей перспективы не имеет. Если еще как-то можно совместить в одной жестко связанной конструкции астрономические наблюдения и съемку земной поверхности, то эксперименты с космическими технологиями (очистка биопрепаратов, выращивание полупроводниковых кристаллов и др.) требуют совсем других динамических условий, а обязательные в длительных полетах занятия физкультурой не сочетаемы вообще ни с чем.
Задачи для РОС
Отсюда вырисовываются задачи для РОС — российской орбитальной станции (бывшее первоначально в названии слово «служебная» уже опущено — сейчас увидим, что преждевременно):
- проведение научных и технических экспериментов и испытаний в интересах дальнейшего освоения космического пространства. Замкнутые экосистемы, искусственная тяжесть, защита от радиации, принципиально новые конструкции радиаторов (очень «горячая» тема), новые скафандры, инструменты, способы организации работы в космическом полете — всё это нужно испытывать именно в космосе и обязательно при участии человека. Кстати, оказалось, что несмотря на бурное развитие спутников для съемки земной поверхности, в этой области остаются задачи, которые лучше решают космонавты, даже съемкой «с рук»;
- послепусковое развертывание, регулярное обслуживание и утилизация по окончании эксплуатации автономных космических аппаратов различного типоразмера (от микроспутников до 25-тонных, а дальше, может, и 100-тонных модулей), выполняющих целевые задачи в автономном полете. Для этого они не обязательно должны стыковаться со станцией — для обслуживания могут использоваться специальные межорбитальные аппараты, причем как пилотируемые, так и дистанционно управляемые. Но робот здесь будет не вместо, а вместе с человеком;
- использование пилотируемой космической станции как орбитального космодрома. Идея старая, но реализации своей пока не нашла, потому что на данный момент она не нужна. Баллистические расчеты показывают, что использование орбитальных станций как элементов транспортной инфраструктуры бессмысленно при использовании термохимических ракетных двигателей (т. е. тех, на которых в основном доныне всё и летает) с запасами топлива, доставляемыми с Земли, и при редких, разовых полетах. Но если хотя бы одно из этих условий меняется, орбитальные космодромы становятся необходимыми.
И о роботах
Интересно, что перечень «прорывных технологий для полетов в дальний космос» Ю. Борисов начал с робототехники. Споры, причем публичные, на тему «робот или человек будет осваивать космос», идут более полувека, но практика добавляет интересные аргументы.
Летчик-космонавт СССР П. Р. Попович, выступая в 1989 году на открытии студенческих «Гагаринских чтений», высказал мнение, что советская лунная программа провалилась потому, что в ней слишком много внимания было уделено автоматизации и у космонавтов было слишком мало возможностей для управления полётом и бортовыми системами. Мнение небесспорное, но к Павлу Романовичу стоит прислушаться: он не только советский космонавт № 4, но и первый командир экипажа военной станции «Алмаз» («Салют-3»), на которой космонавты успешно решали практические задачи по разведке и съемке наземных объектов, наблюдению за спутниками других стран, вручную управляли высокоточным маневрированием и сложными техническими системами.
15 лет назад мы с большим интересом следили за работой американских марсоходов «Дух» и «Благоприятная возможность». Это уникальное техническое достижение, но в потоке славословия (заслуженного!) американской технике всплыл и объем — в байтах — информации, которую собрали и передали на Землю эти роботы за 10 лет. Оказалось, что примерно столько же соберет планетолог в скафандре и с геологическим молотком за 6–8 часов работы на поверхности Марса. Это, собственно, и решение старого спора: никуда не торопясь изучать космос можно и посредством роботов, но осваивать его будет человек!
