Космос будущего

gordon0030@yandex.ru

Архив выпусков | Участники

↓№ 253↑

15.05.2003 Хронометраж

42:52

Стенограмма эфира

Являются ли известные достижения космической техники покорением космоса или лишь неудачной попыткой приспособиться к условиям взаимного сосуществования? И так ли важны космические исследования для основной массы жителей Земли — не есть ли это выбор небольшого числа энтузиастов и учёных? О космических проектах, их сложном содержании, возможном развитии в ближайшем и обозримом будущем, достижимых пределах функционирования людей и автоматов, о том, что получает и чем платит Земля при этом, — доктора физико-математических наук Георгий Гречко и Александр Платонов.

Из интервью с космонавтом Ю. Усачевым//Новости космонавтики. 2000. № 8.

— А каково первое впечатление об МКС?

— В общем, разное. Первое, что приходит в голову: то, где мы были — это еще не совсем станция. Сейчас это вагон — складское помещение и большой переходной отсек. Ни иллюминаторов, ни систем жизнеобеспечения... Это склад, а не станция. На ней надо будет пожить, поработать. «Мир» — это жилая станция, ведь 14 лет на ней работают люди. Есть иллюминаторы, свой характер...

Первое, что мы сделали, когда открыли люк в МКС, занялись вентиляцией, чтобы не было потом проблем, как у предыдущего экипажа. Они сделали все, как по бортовой документации, а по жизни надо было сделать немного по-другому. Видимо, у них было недостаточно занятий. А мы все на тренажере отработали, все операции. Методику выполнения одной из важных задач по вентиляции, которую предложили хруничевцы, она хорошо отработала, благодаря чему на орбите все было легче делать.

После открытия люка в МКС: сухо, чистенько... Сначала был какой-то технический, нежилой запах, как будто пахнет разогретый металл. У американцев кто-то сказал, что пахло ацетоном. Ерунда это. Я думаю, что это непонимание термина или неправильный перевод. Мы после полета обсуждали: это не химический запах. Часа через три, после того, как мы наладили вентиляцию, запах исчез совсем. Сухо, тепло... Даже за панелями никакой плесени, никакого грибка. Мы даже фунгистатом не пользовались, который у нас был на случай необходимости обработки. Корпус теплый, хороший. В общем о ФГБ впечатление осталось хорошее. Правда, подзабили грузами хорошо, но места еще много. Для склада вполне хватает места.

Node имеет непривычный для нас большой объем. Там можно развернуться, покрутиться, немного не так, как в нашем. Но, с другой стороны, он сделан бестолково, причем это отмечали сами американцы. В нашем модуле все стены покрыты тканью «велкро». Инструмент, бортовую документацию можно просто ткнуть в стену — и она прилипнет. А там просто не к чему крепить. Вроде бы и поручни, и крепления есть, а неудобно... Он не приспособлен к работе. И теплозащита в нем недостаточная. Node просто недоработан. В наш влетаешь — все понятно: где пол, где потолок... В Node развернулся — и уже непонятно, где правый, а где левый борт. Немножко не продуман.

— Каково впечатление от шаттла как от корабля?

— Тоже двоякое. Во-первых, отработанная, хорошая, надежная машина. Хорошо отработанная технология. Объем немного больше, чем в «Союзе». Но с другой стороны, когда семь человек собираются в одном месте, на миддеке например, — очень тесно... Семь человек для такого корабля многовато. Понятно, что это продиктовано коротким полетом, нужно много и быстро все делать. Конечно, и ритм работы на шаттле другой. На «Мире» все размеренно, работа и жизнь одновременно... Здесь по-другому. Вот есть сок, а есть концентрат сока. Так вот, полет на шаттле — это концентрат полета. Надо бы разбавить... Это не жизнь в космосе, это только работа... Вахтовый метод...

— А старт, посадка намного отличаются от «союзовских»?

— Конечно, отличается, поскольку масса разная, мощность разная, разный профиль перегрузки. У нас перегрузка пилообразная: первая ступень отработала, провал небольшой, со второй и с третьей ступенями то же самое. А здесь, грубо говоря, только две ступени. Пока твердотопливные работают — тряска, вибрации. Как только они ушли, продолжается плавный и очень затяжной набор скорости. Те же 9 минут, но на «полку» выходит и долго-долго тянется... Выведение объективно переносится тяжелее, чем на «Союзе». Ну а спуск совсем другой. На «Союзе» — тряска, вибрация, когда парашюты выходят... А здесь мягко, максимальная перегрузка — полторы единицы. Во время посадки мы были наверху (на командной палубе), когда началась плазма, посмотрели на это эффектное зрелище и только тогда спустились вниз и привязались.

— Насколько удобен модуль «Спейсхэб»?

— «Спейсхэб» — изделие замечательное. Я только одну ночь, когда на выходе люк в «Спецсхэб» закрывали, спал в шлюзовом отсеке. Но там холодно было, несмотря на то, что я оделся, все равно пришлось мешок перетащить в другое место. А так спал в «Спейсхэбе». Там хорошо, и по температуре сбалансировано, и места много. Очень комфортно...

— Многие космонавты, особенно при первом полете, страдают от укачивания. Как решают эту проблему астронавты в коротких полетах, когда привыкать и адаптироваться просто нет времени?

— Для нейтрализации эффекта укачивания у них есть три средства: укол, таблетки и свечи. У меня на «Союзе» никогда проблем с укачиванием не было, а тут, видимо из-за большого объема, когда я поработал в невесомости минут 15–20, то почувствовал некий дискомфорт. А работы еще много... Я, ни в коей мере не стесняясь, подошел к Джиму — он достал шприц и сделал мне укол. И через 20 минут все неприятные ощущения исчезли, и я забыл про это до конца полета. У них эта методика очень хорошо разработана, и я не знаю, почему мы не применяем ее до сих пор. Когда мы летали, ничего такого не использовали, хотя, говорят, и у нас есть аналогичные наработки. Ведь если человеку плохо, то уже не до работы. Есть отличные медикаменты, берите и пользуйтесь... Зачем сумасшедшие вестибулярные тренировки проводить перед полетом, когда все можно подавить медикаментозно?

— Может быть, при медикаментозном подавлении вестибулярных расстройств не наступает адаптации к невесомости и придется глотать таблетки или колоться весь длительный полет?

— Нет, ты не прав... Они нужны только на первом этапе полета. Через день-два ничего уже не нужно. Самочувствие приходит в норму.

— А что еще нам хорошо бы перенять у американских коллег?

— А еще они широко используют дайперсы, по нашему памперсы... Вот, например, меня вторым после командира привязывали к креслу перед запуском, так как я дальше всех на миддеке сидел. И мне пришлось четыре часа сидеть... Представляешь ситуацию? Как бы там не регулировал водопотребление, а все равно в туалет захочешь. И они этими памперсами пользуются запросто. Это вещь настолько удобная...

У нас, как только вышел на орбиту, стараешься как можно быстрее бытовой отсек открыть и расконсервировать туалет... А здесь... сколько хочешь. Вещь очень удобная. Никакой нагрузки на мочевой пузырь, не дай бог, там что случится... А тут воспользовался, потом в мешок упаковал и все...

— При полетах на «Союзе» последние лет 30 запуск не переносился ни разу. Тебе же на шаттле пришлось трижды подвергнуться процедуре отмены старта. Какие впечатления от этого?

— Профессионально причины переноса старта вполне понять можно — безопасность экипажа превыше всего, но по-человечески это тяжело. Ну вот, оделись, сели, погода хорошая, можно стартовать... Все говорят: «Go, Go...», а один говорит: «No...». Что такое? Ветер большой... Ну ладно, второй раз сели... опять ветер большой. Третий раз сели, но опять не улетели. Сказали, что в резервных местах посадки — в Испании — идет дождь, в Африке ветер большой. Тут уж я не выдержал: «Джим, как же мы будем к станции лететь?». На четвертый раз стартовали.

— Как эвакуируют космонавтов, вернувшихся на «Союзе» после длительного полета, мы писали. А как это происходит на мысе Канаверал? — Посадка была ночной. Приземлились, переоделись и примерно через час мы вышли в костюмах к народу... Командир сказал: «Ребята, постарайтесь как можно больше людей поблагодарить, пожать руки...». У них так принято. И мы ходили, немного пошатываясь, приветствовали огромное число людей... А вообще все проще и быстрее, чем у нас. Полет ведь короткий. Медобследование, реадаптация, отчеты все быстрее. Поэтому через две недели я уже дома. Теперь наслаждаюсь отпуском...

Из статьи: Г. М. Тамкович, В. Н. Ангаров, А. Н. Зайцев. Применение сверхмалых космических аппаратов для науки и образования//Земля и Вселенная. 2002. № 2.

Космос сегодня — среда активной практической деятельности человека. Результаты освоения космоса используются во многих направлениях науки и техники. В последнее время назрела необходимость их внедрения в образование на разных ступенях, начиная со школы. Программа создания научно-образовательных микроспутников — одно из возможных решений этой проблемы.

ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ МИКРОСПУТНИКОВ. Изготовление и запуск малых и сверхмалых космических аппаратов в последнее десятилетие стало достаточно распространенным явлением благодаря огромным достижениям микроэлектроники, информатики, массовому производству и доступности элементов космических систем, из-за сокращения централизованного финансирования всей космической индустрии и стремительной коммерциализации деятельности в космосе. По этим причинам наибольший интерес представляют малые космические аппараты с массой, не превышающей 100 кг, относящиеся к классу микроспутников. Их весовая классификация следующая: наноспутники (1–10 кг) и пикоспутники (менее 0,1–1,0 кг). Опыт работы с микроспутниками показывает, что при учете не только весовых, но и системных характеристик необходимо ввести подкласс декаспутников массой 10–50 кг. Декаспутники, в отличие от нано- и пикоспутников, способны решать важные самостоятельные задачи фундаментальных и прикладных космических исследований. При весе КА 50–100 кг можно решать задачи, требующие привлечения большего количества разнообразных приборов.

К настоящему времени созданы десятки микроспутников для научных исследований. Программы нано- и пикоспутников разрабатываются во многих организациях и университетах США и Европы.

Определенный опыт по разработке микроспутников имеется и в России.

Важный элемент программы — развертывание портативных школьных наземных комплексов управления (ШНКУ). Они просты по конструкции, базируются на применении стандартных комплектующих, выпускаемых серийно и используемых в современной радиолюбительской аппаратуре, что существенно расширяет круг участников программы. Один из компонентов ШНКУ — малогабаритная компактная телеметрическая станция (МКТС) любительского радиодиапазона. МКТС является оптимальным средством для приема (и передачи в случае укомплектования передатчиком) сигналов в любой точке земного шара с радиолюбительских спутников и спутников по программе «Космос-детям, дети — космосу», если точка установки находится в зоне радиовидимости. Станция портативна, устанавливается в рабочее положение за 2 ч, автономно используется в течение 4 ч, у нее автоматизированная система ввода и обработки информации с возможностью передачи последней по телефонным каналам связи, включая спутниковые. В состав станции входят съемная камера, вращающаяся на 360°, и датчик изображения на приборах с зарядовой связью, высокопроизводительная ПЭВМ типа «ноутбук» и навигационный приемник системы GPS/ГЛОНАСС. Скорость передачи данных по радиолинии «Космос-Земля» — 32 кб/с; возможно ее увеличение в будущем в 3–4 раза. Связь станции с Центрами управления, где бы они ни находились, осуществляется с помощью мобильных телекоммуникационных систем, в том числе спутниковых и сотовых.

Из статьи: Роботы в космосе//Не счесть у робота профессий. М., 1987.

Недавно были опубликованы предложенные НАСА планы «освоения» Луны с помощью роботов. Этот проект рассматривается как основной этап в расширении деятельности человека в космосе при минимальных начальных затратах. Первый шаг на этом пути — создание серии автоматических вездеходов, которые будут перевозить научные приборы на расстояния до 1900 км в пункты сбора и анализа образцов лунного грунта. Пять вездеходов предполагается оборудовать автоматическими лабораториями для исследования лунного грунта. Кроме того, специалисты намерены установить на вездеходах возвышающиеся телекамеры, с помощью которых операторы на Земле могли бы планировать перемещения аппаратов. Вездеходы должны работать на солнечной энергии, три четверти времени пребывая в движении, а остальное время занимаясь отбором проб. В точке Лагранжа (на обратной стороне Луны) предполагается «подвесить» орбитальную станцию, выполняющую роль ретранслятора информации для вездеходов, работающих на той же стороне Луны. Шестой вездеход (возможно, последний в этой серии) будет «инженером по гражданскому строительству»; он займется перевозкой грунта и выполнением других заданий с целью получения исходных данных, необходимых для подготовки строительных проектов.

На следующем этапе разработок, который достигнет апогея к 2007 г. — пятидесятилетнему юбилею космической эры, — планируется доставить на Луну лабораторию с шестью вездеходами-строителями, которые, используя элементы конструкций космических станций, должны построить лунную базу на двенадцать человек — люди, разумеется, прибудут не сразу. Сначала следует построить автоматизированную фабрику для получения кислорода из лунных минералов (поэтому крайне важен подробный анализ больших участков поверхности Луны). Из ильменита-магнетита, в котором на три молекулы кислорода приходится по одной молекуле железа и титана, эти составляющие можно получить сравнительно в чистом виде. Базальтовые породы, также распространенные на Луне, могут поставлять кислород и кремний. Удобнее всего использовать для этих операций солнечную «печь». Наличие водорода в сколько-нибудь значительных количествах на Луне маловероятно (хотя, согласно некоторым гипотезам, он может быть скован в полярных районах, где температура поверхности обычно низка). Кислород на Луне найдет двойное применение — для дыхания экипажа станции и как компонент ракетного топлива, которое понадобится для отправки космических кораблей на Землю.

Со временем небольшая лунная база может вырасти в оснащенное по последнему слову техники «предприятие», где наивысшие достижения робототехники и искусственного интеллекта будут использоваться для создания «фабрики самовоспроизведения», о которой Джон фон Нейман мечтал еще в конце 40-х годов. На Луне представляется вполне возможным заложить основы механического существа, «питающегося» за счет ресурсов этого безжизненного естественного спутника Земли и производящего копии самого себя; последние в свою очередь также будут создавать себе подобных. При соответствующих инструкциях такой роботизированный комплекс со временем смог бы изготавливать специализированные роботы для «экспорта» на околоземную орбиту, где они использовались бы на сборке спутников из добытых на Луне материалов, работающих на солнечной энергии, или кораблей-роботов, предназначенных для исследования других планет.

Применение роботов для изучения и использования ресурсов Солнечной системы, а затем и всей Галактики давно уже стало популярной темой научной фантастики. Однако ученые начали серьезно задумываться над этим вопросом лишь в последние годы. Наиболее крупное исследование по этой теме было проведено летом 1980 г. под эгидой НАСА и Американского общества технического образования в университете г. Санта-Клара (шт. Калифорния). Этому исследованию предшествовал серьезный анализ, проведенный Георгом фон Тизенхаузеном и Уэсли Дарбро, которые изложили свои выводы в сообщении под названием «Самовоспроизводящиеся системы — системотехнический подход». Они разработали проект лунного самовоспроизводящегося комплекса (ЛСВК) — некой «машины новогодних подарков», бесплатно поставляющей любые товары массового спроса.

Необходим большой скачок от подобного эксперимента в лабораторных масштабах (который, несмотря на его невероятную сложность, наверное, сравним с цирковым трюком) до создания действующего «зародыша» ЛСВК массой 100 т. Для построения ЛСВК с наиболее совершенной конфигурацией кроме манипуляторов, колесных транспортных средств и компактных источников энергоснабжения новейших типов понадобится высокоорганизованная система управления и контроля, а также система памяти огромного объема для хранения полного технического описания зародыша. Согласно оценке, для описания зародыша и программы воспроизведения необходимо примерно 10¹³ бит информации, что почти на два порядка превышает количество информации, заложенной в генетическом коде одной клетки тела человека, и лишь на два порядка меньше объема информации, содержащейся в человеческом мозге.

На третьей стадии функционирования ЛСВК роботы будут получать «полуфабрикаты», с помощью которых строятся компоненты роботов-дубликатов и других изделий. На четвертой стадии предусматривается превращение сырья в промышленные запасы. Это наиболее сложный этап, поскольку здесь придется широко использовать химико-технологические процессы и продемонстрировать способность приспосабливаться к изменениям в составе сырья.

Только после этого закладывается возможность для создания зародыша ЛСВК. По расчетам специалистов, целесообразная масса зародыша составляет 100 т; она определена исходя из полезной нагрузки, которую может нести американская ракета-носитель «Сатурн V» (за один рейс она способна доставить на Луну 25 т груза), и оценки существующих и прогнозируемых возможностей промышленности.

Осуществление описанной программы начнется с подробного картографирования лунной поверхности — с целью выбора наиболее подходящего места для установки зародыша. После автоматической посадки роботы выйдут на Луну и возведут «солнечный купол» для получения электроэнергии и отчасти для защиты «зародыша». Затем те же роботы приступят к тщательному исследованию района и на основе добытых таким путем сведений сделают окончательный выбор места для ЛСВК. Движущиеся роботы установят три импульсных радиоответчика, которые должны обеспечить безопасную и точную навигацию подвижных механизмов в районе строящегося ЛСВК. Роботы-шахтеры и роботы-дорожники разровняют и укрепят поверхность в центре строительной площадки для возведения платформы диаметром 120 метров. На ней, словно станки на заводе, будут размещены различные компоненты «зародыша». Когда платформа достигнет достаточно больших размеров, роботы перенесут главный компьютер в вырытую под ней нишу, защитив его таким образом от воздействия солнечных и космических лучей, а также метеоритов. В заключение роботы смонтируют весь солнечный купол, и ЛСВК — через год после доставки «зародыша» на Луну — будет готов к пуску.

ЛСВК будет иметь восемь основных секторов: центральный пункт управления, химическое производство (где лунный грунт перерабатывается в полуфабрикаты), технологическую линию (на которой из полуфабрикатов изготавливаются компоненты робота), участок сборки (там из компонентов монтируются роботы), роботизированную систему добычи полезных ископаемых, строительный комплекс (в рамках которого роботы-строители будут возводить платформу под зародыш и прокладывать дороги для роботов-шахтеров) и сеть импульсных радиоответчиков. ЛСВК будет разбит на две одинаковые части, в каждой из которых имеется сектор химического производства, технологическая линия и склад, расположенные по радиусам от центра платформы. Добычу ископаемых на Луне предполагается вести рядом с указанными секторами, что будет содействовать их росту, причем отходы и шлак должны сгребаться в насыпь, обеспечивая тем самым расширение платформы.

На первом этапе перед ЛСВК будет поставлена задача создать свой дубликат, чтобы случайная катастрофа не свела на нет огромные затраты, связанные с изготовлением оригинала. Достаточно построить копию — и число таких предприятий начнет расти экспоненциально.

Производственные компоненты. Главная проблема рассмотренного проекта связана с «самообеспечением» компонентами. По мнению авторов проекта, в первое время на самом предприятии можно будет изготавливать лишь 90–96% компонентов ЛСВК. Остальные 4–10% компонентов — «витаминные добавки» (которые здесь необходимы так же, как дополнительные вещества в рационе человека). «Витаминными добавками» ЛСВК могут стать прецизионные или миниатюризованные изделия, например сверхбольшие интегральные схемы и высокоточные подшипники, изготовление которых первоначально будет не под силу ЛСВК, хотя со временем эти возможности появятся. Вероятно, потребуется и определенное участие человека. Даже при современных пилотируемых космических полетах порой возникают непредвидимые ситуации, выход из которых требует изобретательности.

ЛСВК и его «потомки» нацелены на производство широкой номенклатуры изделий: готовые химикаты и чистые вещества (включая кислород), которые можно использовать как топливо для космических аппаратов; элементы строительных конструкций; солнечные батареи и электронные компоненты для околоземных спутников; компьютеры с характеристиками, которые недостижимы в настоящее время; радио- и оптические телескопы с чрезвычайно большой апертурой. Не исключено, что со временем появится возможность изготавливать промышленное оборудование или (в перспективе) готовые изделия для отправки на Землю.

Создание самовоспроизводящихся систем (СВС) возможно не только на Луне. «Вполне вероятно, что самовоспроизводящиеся устройства станут единственным достаточно мощным „рычагом“ для исследования и в конечном счете для использования (разумеется, с достаточной осторожностью) огромных ресурсов Солнечной системы, — писали авторы проекта ЛСВК. — Без таких развитых автоматических предприятий большинство наиболее многообещающих проектов использования ресурсов Солнечной системы представляются в лучшем случае нерентабельными, а в худшем — нереальными».

Марс и Венера могут стать обитаемыми благодаря изменению их природной среды, а именно переделке ее на «земной лад». «Зародыш» самовоспроизводящегося комплекса, доставленный на Марс, используя материалы, имеющиеся на этой планете, мог бы изготавливать 1–10 тыс. вездеходов с колесами и крыльями для разведки ресурсов планеты и установки удаленных метеорологических и сейсмических станций. После картографирования Марса началось бы самовоспроизведение «зародыша», сопровождаемое высвобождением кислорода из кремнезема. Через 36 лет «зародыши» могли бы создать на Марсе кислородную атмосферу, сходную с земной на высоте 4875 м, — разреженную, но пригодную для дыхания (что могут подтвердить индейцы, живущие в Андах). Более сложным будет переустройство «тепличной» природной среды Венеры, где кислород придется добывать из атмосферы, состоящей из углекислого газа. Исследователи пришли к заключению, что при широком использовании СВС в течение одного столетия возможно осуществить «переустройство» этих ближайших к нам планет.

На далеких планетах СВС можно было бы также применять (по крайней мере в течение некоторого времени) для сборки КА, предназначенных для исследования Солнечной системы. Зародыши таких систем можно было бы доставлять и на астероиды, содержащие редкие, нужные на Земле металлы. СВС построила бы на астероиде мощные двигатели, которые за несколько десятилетий перебазировали бы это небесное тело на высокую околоземную орбиту, тем самым сделав его доступным для промышленной системы Земля — Луна.

С помощью СВС можно было бы построить автоматические исследовательские КА, способные воспроизводить себя в системе каждой звезды, которую они посетят. Это, несомненно, помогло бы человечеству выйти за пределы Солнечной системы. В 1978 г. Британское общество межпланетных полетов опубликовало проект «Дедал» — исследование, в котором рассматривался план постройки (главным образом руками людей) гигантского беспилотного космического корабля для экспедиции к звезде Барнарда в поисках внеземной жизни.

Подобный космический корабль, функционирующий в глубинах космоса на протяжении пятидесяти лет, нуждается в высокой степени автоматизации. Учитывая временную задержку сигналов, последние команды, управляющие его входом в систему звезды, придется послать с Земли за семь лет до этого момента. Такой космический корабль «...должен иметь иерархическую компьютерную систему, обеспечивающую управление всем экспериментальным оборудованием КА и системами энергопитания. Компьютерные программы также имеют иерархическую структуру и в зависимости от меняющихся внешних условий должны быть способны изменять цели оперативных заданий, заложенных в их память. Компьютеры обязаны не только управлять всеми находящимися на борту корабля ремонтными средствами, но и ремонтировать самих себя, не прекращая работы, т. е. должны быть рассчитаны на безотказное, надежное функционирование». Авторы данного проекта предусмотрели наличие двух автономных роботов («слуг»), которые будут передвигаться по этому огромному кораблю, использующему энергию термоядерного синтеза, проводя необходимые ремонтные работы; они даже смогут собирать небольшие радиотелескопы, которые можно будет развертывать на значительном расстоянии от КА для проведения интерферометрического анализа.

Вслед за проектом «Дедал» в 1980 г. Роберт Фритас в общих чертах разработал план постройки беспилотного межзвездного корабля «Репро», предназначенного для исследования просторов космоса и способного к самовоспроизведению. При массе 10,7 млн т он будет значительно крупнее «Дедала», поскольку на нем предлагается разместить космическое предприятие и запасы топлива для тормозных двигателей, которые придется включить при приближении к звезде — цели путешествия.

По прибытии в планетную систему звезды «Репро» ищет планету, подобную Юпитеру, с поверхности которой он в дальнейшем должен извлечь 10,1 млн т ядерного топлива и 560 тыс. т других нужных материалов. «Зародыш», составляющий почти половину полезной нагрузки корабля, доставляется на один из спутников выбранной планеты. «Зародыш» массой 443 тыс. т предназначается для постройки и запуска межпланетных исследовательских КА на протяжении последующих 500 лет. Но самое важное, что за этот же период робот должен воспроизвести себе подобных. На той далекой планете будет создано и задействовано множество разнообразных роботов: химиков, аэростатных зондов, шахтеров, металлургов, вычислителей, технологов и сборщиков, роботизированных складов, гусеничных вездеходов, танкеров, обслуживающих машин и т. д. Эти роботы построят предприятие, на котором будут собраны новые корабли «Репро».

Неконтролируемый робот? Ключом к успеху этой программы должна стать долговечность «сверхнадежной кэш-памяти» — буферного запоминающего устройства с чрезвычайно высоким быстродействием; записанная в нем информация должна быть эталоном для проверки всех данных, получаемых системой. Спутник (размером 100 км) какой-либо планеты той звездной системы может предоставить достаточно сырья для создания 40 тыс. кораблей «Репро». По мнению автора проекта, новый корабль не должен сразу стартовать с этой планеты — он может остаться там и начать производственную деятельность. В таком случае каждые 2–3 года можно будет строить новый «Репро», и вещества естественного спутника хватит на 35 лет. Фритас пошел еще дальше, предложив план «полового воспроизводства» — периодического соединения кораблей «Репро», что позволит сравнивать и корректировать содержимое памяти вновь возникших вариантов структуры с целью нахождения новых оптимальных решений. «Возможна узкая специализация, и не исключено также, что в далеком будущем здесь может сформироваться машинная экологическая среда со своими «хищниками» и «жертвами», — считает он.

Проекты создания кораблей типа «Репро» в пределах галактики порождают множество проблем этического характера. В частности, насколько это справедливо, что самовоспроизводящийся межзвездный корабль, проникнув в иную планетную систему, потребит часть ее массы и энергии для своих нужд?.. (Потеря массы при этом, возможно, будет незначительной.) Вряд ли человечество было бы довольно, если бы на один из спутников Юпитера, например на Гамалию или Элару, высадился инопланетный звездолет и принялся без нашего на то согласия создавать себе подобных.

Но наиболее важна проблема контроля над подобными созданиями рук человека. По мере увеличения сложности и числа самовоспроизводящихся роботов они могут выйти из-под контроля человека. «Если возникнет хоть малейшее опасение такой перспективы, для нас будет крайне важно детально выяснить, какие именно характеристики машин могут позволить СВС перейти ту тонкую грань, за которой теоретически начинается неконтролируемость», — предупреждают специалисты. Возможно, потребуется создать роботов-хищников, чтобы они «нападали» на устаревшие или ненужные виды машин, разбирая их на запасные части для других роботов. СВС можно проектировать с расчетом на «бесплодие» после нескольких лет или поколений — тогда им придется возвратиться на базовое предприятие для переработки.

Основной вопрос не в том, будут ли в действительности созданы самовоспроизводящиеся роботы и комплексы. Как показывает история человечества, новая техника неизбежно развивается и находит применения. Суть вопроса в следующем: будем ли мы пытаться решить проблемы контроля и управления компьютерами и роботами своевременно, т. е. уже сейчас, или возьмемся за них, когда, возможно, уже будет поздно?

Из интервью В. И. Севастьянова//Н. Стрельцова. Раздумья о будущем. Диалоги в преддверии третьего тысячелетия. М., 1987.

— Космонавт, в моем представлении, — это человек, уже в силу своей профессии устремленный в будущее. Откуда в вас эта тяга к минувшему?

— Не случайно, конечно, существуют эти выражения: древо жизни, древо познания. Как бы высоко ни поднималась крона познания, корни остаются в культурной почве прошлого. Обрубите их, и крона лишится питающих ее соков, смысла познания и жизни. Как бы далеко ни зашел человек в приобретении нового знания, он не должен отрываться от своей истории. Я остро почувствовал это в космосе.

Казалось бы, какая разница — путешествовать, скажем, в автомобиле или на космическом корабле? Та же машина для перемещения в пространстве. Оказывается, разница принципиальная. И дело не в скорости. В космосе человек начинает забывать. Его организм начинает забывать земные условия существования, даже физиологически: идет вымывание солей из организма, уменьшается сердце, атрофируются мышцы, нарушаем сердечно-сосудистая деятельность. Но это еще полбеды.

Одновременно как бы раздваивается сознание человека. С одной стороны, он уже перестает чувствовать себя жителем какой-то определенной географической точки на планете. С чем связываем мы свое представление о собственном месте в мире? С вещами вполне конкретными, с теми привычными вещами, которые нас постоянно окружают на Земле, — с домом, улицей, рощей, полем. Мы — это мы плюс окружающий нас мир привычных и дорогих нам вещей. Без них мы тоскуем. Чувство ностальгии людям было известно и до выхода в космос — тем, кто надолго оказывался оторванным от родных мест. В космосе, где исчезают все привычные земные ориентиры, чувство это в сто раз острее. Оно нападает неожиданно, и начинаешь тосковать по траве, по которой можно пройти босиком... Однажды я был в Мозамбике. В Мапуту мне показали березку, ее привез из Подмосковья и посадил один работающий там товарищ. Березка принялась в чужой почве и растет. Но, удивительное дело, цветет она дважды в году: по местному календарю и когда весна у нас, в России. Помнит. И мучается.

— То, что вы говорите, неожиданно для меня. Наша беседа принимает совсем не тот оборот, к которому я готовилась. Я собиралась расспрашивать вас о космических станциях где-нибудь за орбитой Плутона, о поселениях землян на других планетах. Но теперь вынуждена спросить: вы не верите в космическое будущее человечества?

— Не будем драматизировать. Человек будет летать в космос, он будет исследовать его и использовать его ресурсы себе на благо. Будут и длительные космические экспедиции, они побывают на других планетах. Но человек всегда будет возвращаться на Землю. Когда я вернулся на Землю после первого полета в космос, я написал статью, которую так и назвал: «Земные связи космонавта». Это, конечно, моя субъективная точка зрения, она, может быть, консервативна, но думаю я именно так.

— Но в таком случае нужно ли нам так стремиться в космос, если будущее человечества все равно на Земле?

— На этот счет не может быть двух мнений. Прорыв человечества во Вселенную был необходим и неизбежен. Это этап на пути естественного развития человеческого рода. И наступил этот этап вовремя. Понимание этого пришло не сразу. В начале развития космонавтики был период, когда многие, мне кажется, большинство, и среди них даже люди, непосредственно причастные к космическим делам, думали: ну вот, в космос вышли, теперь дело пойдет на убыль, а потом, возможно, и вовсе прекратится. Это было время, когда прорыв в космос рассматривался, я бы сказал, как самоцель, как покорение вершины. Но вот высота взята, и можно спускаться вниз. Не тут-то было. За этапом покорения и завоевания начался этап исследования.

Из статьи: Ю. М. Еськов. Топливо из лунного сырья//Земля и Вселенная. 2001. № 4.

В первой четверти XXI века с помощью космонавтики предстоит решить такие задачи, как удаление радиоактивных отходов, очистка околоземного пространства от техногенного мусора и создание систем экологически чистого энергоснабжения Земли из космоса. С ростом грузопотока на околоземную орбиту изменится и структура полезных нагрузок ракет-носителей. Большую их часть будет составлять ракетное топливо — до 70–80%. Автор предлагает один из способов промышленного получения топлива для двигательных установок космических аппаратов и носителей из дешевого лунного сырья.

НЕОБХОДИМОСТЬ РАЗРАБОТКИ ЛУННЫХ РЕСУРСОВ. При удельной стоимости выведения на околоземную орбиту грузов даже перспективными носителями (не ниже 700 долларов/кг) ежегодные затраты на запуски только ракетного топлива после 2030 г. составят примерно 5 млрд долларов. Их, вероятно, можно снизить, если, например, ракетное топливо (для двигателя КА) вырабатывать из лунного сырья и доставлять на околоземную орбиту. Стоимость лунного топлива будет, по крайней мере, на порядок ниже. Ежегодная экономия на космические транспортные операции составит примерно 4,5 млрд долларов.

Общая масса топлива, доставленного с Луны на орбиту за эксплуатационный цикл основных элементов системы — лунного топливного завода, транспортных космических аппаратов и топливозаправочной станции, — должна превысить их массу в 10 раз. Предлагаемая идея (изготовление топлива на Луне и доставка на околоземную орбиту) уменьшит это соотношение, по крайней мере, в 20 раз и сделает систему рентабельной.

Радикально удешевит космические полеты использование на автоматических многоразовых транспортных КА двигателей, работающих на топливе, произведенном из лунного сырья и доставляемом на околоземную орбитальную станцию. Работая на коммерческой основе, станция обеспечит дешевым топливом (до нескольких тысяч тонн в год) космические аппараты, межорбитальные буксиры и разгонные блоки ракет-носителей для выполнения любых программ практического освоения космоса.

ЛУННОЕ СЫРЬЕ. Поверхностный слой Луны глубиной до 2,5 м образован в основном базальтами, в которых, как и на Земле, преобладают пироксены. В «лунной» промышленности наиболее пригоден реголит — тонкая пылевая фракция обломков коренных пород. Частицы реголита размером от 10 мкм до 1 мм покрыты тонким слоем элементов, имплантированных солнечным ветром (протоны, альфа-частицы и более тяжелые элементы).

Прочность сыпучего реголита (несколько сотен кПа), делает возможным возведение крупных промышленных сооружений и использование транспортных средств. В программе «Аполлон» (в последних экспедициях «Аполлон-15–17») успешно эксплуатировался двухместный луноход (масса конструкции — 211 кг, масса заправленного аппарата с двумя пассажирами и оборудованием — около 700 кг), развивавший скорость до 18 км/ч при мощности электродвигателей 720 Вт. Таким образом, можно создать, например, грузовой транспорт с мощностью энергопитания 7 кВт, массой перевозимого грунта до 5 т и радиусом перевозок около 10 км. Предлагаемое транспортное средство массой около 2 т за год может перевезти до 30 тыс. т лунного грунта.

ПРОИЗВОДСТВО ЛУННОГО ТОПЛИВА. Разумеется, топливный завод сначала нужно доставить на Луну, используя «лунное топливо», изготовленное на Земле (кислород и алюминий). Товарное топливо, выработанное на заводе, доставляют на околоземную топливозаправочную станцию транспортные аппараты, работающие на этом же топливе. Следовательно, компоненты топлива определяют выбор двигательной установки.

ЛУННАЯ ТРАНСПОРТНАЯ СИСТЕМА. Система заправки топливом (из лунного грунта) любых космических аппаратов на околоземной орбите включает: лунный топливный завод, двухступенчатую космическую транспортную систему и топливозаправочную станцию (ТЗС) на низкой околоземной орбите.

При строительстве топливозаправочной станции используется крупногабаритный кислородно-водородный бак второй ступени ракеты-носителя «Энергия» или «Спейс Шаттл» массой примерно 50 т и объемом до 2000 м³. Бак оснащается ракетными двигателями для выведения на орбиту базирования высотой 450–500 км, системами ориентации, энергопитания, стыковки, а также системой активного термостатирования жидкого кислорода с помощью рефрижератора. Такой бак доставляется на орбиту в качестве попутного груза при некотором снижении массы запускаемого коммерческого груза (космический аппарат или автоматическая станция).

Транспортная система может состоять всего из двух автоматических многоразовых аппаратов: лунной ракеты и межорбитального буксира. Наиболее выгодно расположить завод недалеко от лунного космодрома, находящегося в районе экватора. Ракета доставляет лунное топливо на низкую окололунную орбиту, где стыкуется с буксиром, заправляет его топливом и возвращается на лунный космодром. Буксир после нескольких рейсов ракеты заправляется топливом, летит к Земле, где перекачивает топливо в станцию, затем возвращается на окололунную орбиту. На лунной ракете применяется ЖРД, работающий на алюминиево-кислородном топливе тягой около 50 тс со скоростью истечения из сопла 2,5 км/с. На буксире используется ЭРД малой тяги (около 10 кгс) со скоростью истечения 80 км/с. Заправленные топливом ракета и буксир имеют массу по 200 т.

Двухкорабельная транспортная система функционирует следующим образом. Заправленная на лунном заводе 180 тоннами топлива ракета стартует с космодрома на Луне и через 50 мин выходит на окололунную экваториальную орбиту высотой 100 км. Затем из нее перегружают 58 т топлива (полезная нагрузка) в «дежурящий» на орбите буксир, а на оставшемся топливе (20 т) осуществляют торможение, сход с орбиты и посадку на тот же космодром вблизи топливного завода. Следующий старт возможен через 7 суток — длительность автоматизированного обслуживания между полетами. После трех рейсов ракеты буксир полностью заправлен товарным топливом (140 т) и рабочим телом ЭРД-буксира (25 т). Полет буксира с окололунной орбиты на околоземную (с перегрузкой 140 т товарного топлива на топливозаправочную станцию и возвращение на окололунную орбиту) продолжается 7,1 мес., и цикл повторяется. Особенностью полета буксира с ЭРД малой тяги, обеспечивающей ускорение всего 0,4 мм/с², являются многовитковые спиральные траектории выхода на орбиту Луны и Земли.

Космодром на Луне, находящийся в экваториальной области, и кислородно-алюминиево-кремниевый топливный завод при расширении масштабов и дооснащении его производством железа станут основой солнечной космической электростанции. Перспективна система экологически чистого энергоснабжения Земли по микроволновому лучу.

Элементы космической транспортной инфраструктуры, созданные для коммерческой заправки космических аппаратов топливом, изготовленным из лунного сырья, как самостоятельные многоцелевые универсальные транспортные модули помогут решить практически любые задачи освоения космоса с относительно небольшими затратами.

Библиография

Брыков А. В. К тайнам Вселенной. М., 1993

Венера раскрывает тайны. М., 1969

Еськов Ю. М. Топливо из лунного сырья//Земля и Вселенная. 2001. № 4

Иванов А. Первые ступени (Записки инженера). М., 1970

Келдыш М. В., Маров М. Я. Космические исследования. М., 1981

Минчин С. Н., Улубеков А. Т. Земля-Космос-Луна. М., 1972

Оберт Г. Пути осуществления космических полётов. М., 1948

Основы современной цивилизации. М., 1992

Роботы в космосе//Не счесть у робота профессий. М., 1987

Рынин Н. А. Межпланетные сообщения. Теория космического полета. Л., 1932

Соколовский Ю. И., Шилов В. И. Фотонный звездолёт: О возможностях и трудностях полета за пределы солнечной системы. Харьков, 1960

Стрельцова Н. Раздумья о будущем: Диалоги в преддверии третьего тысячелетия. М., 1987

Тамкович Г. М., Ангаров В. Н., Зайцев А. Н. Применение сверхмалых космических аппаратов для науки и образования//Земля и Вселенная. 2002. № 2

Цандер Ф. А. Проблема полёта при помощи ракетных аппаратов. М., 1947

Циолковский К. Э. Путь к звёздам: Сб. научно-фантастических произведений. М., 1947

Штернфельд А. Я. Межпланетные полеты. М., 1956

Тема № 253

Эфир 15.05.2003

Хронометраж 42:52

www.ntv.ru

Сайт управляется системой uCoz