Александра Ильина, Александра Мещерякова и Владимира Сурдина о проекте полета к Марсу, предложенном американским предпринимателем и «космическим туристом»



жүктеу 124.69 Kb.
Дата20.04.2019
өлшемі124.69 Kb.
түріСтатья

На Марс — чтобы жить
Иван Соболев
Мы продолжаем дискуссию, начатую в № 125 ТрВ-Наука статьями Александра Ильина, Александра Мещерякова и Владимира Сурдина о проекте полета к Марсу, предложенном американским предпринимателем и «космическим туристом» Деннисом Тито [1].
В №125 ТрВ-Наука мы стали свидетелями дискуссии Александра Ильина, Александра Мещерякова и Владимира Сурдина о проекте полета к Марсу, предложенном американским предпринимателем и «космическим туристом» Деннисом Тито 27 февраля 2013 года. Тема марсианской экспедиции проявлялась и в других материалах номера. И это неудивительно, потому что предложение Денниса Тито действительно всколыхнуло околокосмическую общественность.

В основном при этом обсуждаются технические вопросы реализации такого полёта. Однако наряду с многочисленными «как?» и «почему?» неизбежно возникает самый сложный вопрос — о том, какого результата следует от него ждать. И даже принимая сторону космических романтиков, следует разобраться — действительно ли реализация проекта Тито приблизит нас к осуществлению великой космической мечты?


***
Наиболее привлекательной стороной обсуждаемого проекта является использование либо уже реально существующих технических средств, либо тех, появление которых ожидается в ближайшем будущем. Прототипом орбитального корабля служит недавно разработанный компанией SpaceX и испытываемый сейчас в полетах к МКС космический корабль Dragon, правда, модернизированный для входа в атмосферу со скоростью, превышающей вторую космическую. Бытовой отсек создается на основе надувного модуля, разрабатываемого Bigelow Aerospace. В качестве ракеты-носителя предлагается использовать тяжелую Falcon Heavy, которую обещает в ближайшее время создать тот же SpaceX. Что же касается экипажа, то его предполагается набирать из числа добровольцев.

Старт миссии Тито намечен на 5 января 2018 г. Эта дата должна быть выдержана предельно строго: ведь у Марса не предполагается даже торможения, а только гравитационный маневр, который изменит траекторию и направит корабль обратно к Земле. Облетев Марс на расстоянии нескольких сотен километров и пробыв в его окрестностях несколько часов, космонавты вернутся на Землю 21 мая 2019 г. В атмосферу Земли корабль будет входить дважды: в первый раз в ходе маневра аэрозахвата скорость Dragon снизится с гиперболической до эллиптической, и лишь на следующем витке корабль осуществит окончательное торможение и посадку. Если стартовать в назначенный срок не удастся, то следующая возможность полета по такой траектории откроется лишь в 2031 г.

Не будем вдаваться сейчас в рассуждения о том, насколько реально к 2018 г. отработать Dragon до нужной степени надежности, появится ли к этому времени РН Falcon Heavy, все ли этапы подготовки к полету пройдут гладко и без проблем и о многом другом, о чем уже неоднократно говорилось. Предположим, что все удается. И тогда неотвратимо встает жестокий вопрос — а что дальше?

Да, после долгих десятилетий ожидания первые люди побывают, наконец, если не на самой Красной планете, то хотя бы около неё. Но даже из приведенного выше краткого описания становится понятным, что речь может пойти, в лучшем случае, о демонстрационном полете. Если он пройдет успешно, можно будет только сказать: «Да, мы там были, человек может перенести полуторагодовое путешествие в межпланетном пространстве». Ибо понятно, что никакого развития с точки зрения практического применения при дальнейших полетах к Марсу предлагаемая схема иметь не может.

Впрочем, сам Деннис Тито и не претендует на какую-то особую результативность своей миссии и на пресс-конференции прямо заявил, что основная цель его проекта — «вдохновить юношество». Но таким ли путем надо подходить к этой, безусловно, благой цели? Действительно ли этот проект способен «вдохновить», причем не узкий слой космических энтузиастов и людей, задействованных в его реализации (которых и не нужно агитировать «за светлое космическое будущее»), а тех, кто еще только выбирает свой путь?

Можно, конечно, надеяться на то, что после старта экспедиции Тито общество отвлечется от своих сиюминутных интересов и обратит взор в звездное небо. На то, что, встречаясь по утрам в начале нового рабочего дня, люди будут обсуждать не чемпионат по футболу и не дачные хлопоты, а сводки из Центра управления полетом. Но вот рассчитывать на то, что это состояние продлится сколько-нибудь длительное время, увы, не приходится — именно из-за отсутствия у проекта каких-либо перспектив развития. Лично я не уверен даже в том, что все «болельщики» сумеют сохранить интерес к миссии до момента ее завершения.

Более того — красивое шоу, не имеющее практических результатов, соберет вокруг себя гораздо больше «тусовщиков», чем энтузиастов, окрыленных Великой Идеей. Представьте себе картину: экипаж переживает очередной день скучного и утомительного перелета, а недалекие «фанаты космоса» сидят в каком-нибудь «космобаре» и, потягивая пивко, через веб-камеры наблюдают за жизнью астронавтов. И делают ставки: поссорятся или нет? Долетят или нет? Вернутся или нет?

Вы хотите такого «вдохновения юношества»? Лично я — не хочу.

Наконец, все же несколько слов о техническим аспекте. В качестве основного аргумента «за» проект Тито выдвигается, как уже упоминалось, его реализуемость на основе уже без пяти минут существующей техники. Но давайте снова вспомним исходную посылку, высказанную Александром Ильиным, — проект марсианской экспедиции должен послужить локомотивом, который потянул бы за собой развитие полетов к Марсу и космонавтики в целом.

Ведь к Луне тоже можно летать и на несколько доработанных старых добрых «Союзах» — в конце концов, изначально они для того и создавались. Вот только насколько велик будет потенциал развития подобной программы и насколько много нового сможет она принести в космонавтику?



Точно так же не приходится ожидать и развития проекта Тито. Потому что для того, чтобы выйти на орбиту около Марса, а затем на отлетную траекторию к Земле, кораблю потребуется дополнительно, в зависимости от траектории, от 4500 до 7000 м/с характеристической скорости. Любой специалист поймет, что это означает фактически создание нового экспедиционного комплекса. И от первоначальной идеи при этом, в лучшем случае, останется только название и имя её автора.
***
Может быть, тогда стоит не торопиться с пролетом мимо Марса в 2018 г., а активизировать усилия по проекту марсианской пилотируемой посадочной экспедиции, над которым сейчас работают ведущие космические агентства мира?

Здесь ситуация уже более интересная. Такая экспедиция, с одной стороны, осуществима на сегодняшнем уровне развития техники, с другой — потребует развития новых технологий космических полетов, в частности, доведения до рабочего образца и практического освоения ядерного ракетного двигателя (в случае концепции с ЯРД) или ядерной энергоустановки (в случае концепции с электроракетной двигательной установкой, ЭРДУ). Проекты таких марсианских экспедиционных комплексов существуют и в США, и в России. Правда, никакой речи о старте в 2018 г. быть не может, но при наличии политической воли на границе 20–30-х гг. они вполне могут стать реальностью. Такой комплекс имеет гораздо больше возможностей по сравнению с космолетом Тито и теоретически сможет обеспечить высадку экспедиции, организацию напланетной базы и последующее ее снабжение. Безусловно, его полет будет иметь гораздо большую отдачу как в научном, так и в моральном аспекте, особенно если удастся удачно высадиться на поверхности и работать на ней. А первое прикосновение к другой планете и пусть даже тридцатидневная жизнь на ее поверхности вызовут несомненно больший прилив энтузиазма и общественного интереса, чем один лишь пролет мимо нее, длящийся несколько часов.

Но давайте снова посмотрим чуть дальше горизонта.

В случае, если экспедиция окажется неудачной — даже представлять не хочу, какой поток грязи будет вылит не только на ее организаторов, но и на саму идею межпланетных путешествий и колонизации других планет. Увы, но сторонников самоограничения цивилизации и замыкания ее исключительно в рамках своей планеты существует немало, в том числе и имеющих возможность влиять на решения, принимаемые государственными органами. И в этом случае необходимость продолжать попытки проникновения в космос придется доказывать в гораздо более острой полемике, чем даже сейчас.

Однако скрытую, но ничуть не меньшую, а, возможно, что и большую опасность таит в себе даже успех.

Представим себе: экспедиция завершилась и герои-космонавты с триумфом вернулись на родную планету. Торжественное заседание ООН, грандиозное турне экипажа вокруг света, телевизионщики не спят сутками и дерутся за возможность получить интервью, инженеры и конструкторы рассказывают о том, что «мы, наконец, это сделали!». Популярность космонавтики растет, конкурс в технические вузы подпрыгивает до невероятной отметки, дети во дворах играют в межпланетных колонистов. Просто идеальная картина для любого современного энтузиаста космонавтики. Цель достигнута?

Подождите, ребята. Праздники, даже самые радостные, имеют подлое свойство заканчиваться. И давайте представим продолжение этой истории: человечество на волне энтузиазма начинает строить второй корабль. В следующее стартовое окно он уходит к Красной планете и благополучно возвращается. И снова — успех и радость. Но — уже чуть меньшие... И если ничего нового происходить не будет, то после четырех-пяти полетов от былого энтузиазма не останется и следа.

Вот только нового происходить, увы, не будет. Потому что такой полет, хоть и осуществим, но все же находится на грани наших современных технических возможностей. Да, долететь до Марса, высадиться на нем и основать небольшую базу мы сможем. Но все эти операции уже будут «на грани риска», потому что даже просто отсрочка старта очередной миссии, а тем более ее потеря, будут означать и гибель колонии. Для преодоления этой грани необходима уже не просто новая идея, а фундаментальный прорыв. Такой, который позволит марсианской базе быть полностью автономной от Земли (и, конечно, с экипажем не в четыре человека, а хотя бы в десять раз большем). Идеалом, пожалуй, был бы прорыв в области перемещения в межпланетном пространстве, который позволил бы летать к Марсу хотя бы раз в полгода и при этом не тратить на дорогу «туда-обратно» по пятьсот и более суток. Но такие исследования потребуют значительно больших затрат. При этом других глобальных проблем, стоящих перед человечеством, тоже никто отменять не собирается.

Кроме того, марсианская космонавтика в этом случае повторит ошибку околоземной пилотируемой космонавтики 80-х гг. — отсутствие практически значимых, но не научных результатов, которые может ощутить население Земли. В случае очередного экономического кризиса (ведь изменений социально-экономического строя в ближайшее время ожидать пока не приходится?) новый старт к Марсу может и не состояться. И вовсе не факт, что после этого человечество снова захочет вернуться к марсианской программе. «Марс? А, мы там уже были», — скажут и обыватель, и государственный чиновник.

Есть и еще одно обстоятельство. На роль лидера в марсианских исследованиях сегодня претендуют Соединенные Штаты. Тот же Деннис Тито, представляя свой проект, прямо и открыто говорит: «Америка должна быть первой на Марсе». Очевидно и другое — если человечество в ближайшее время начнет реализовывать такой проект, то кандидатура лидера в нем, скорее всего, безальтернативна. Однако весьма вероятно, что после того, как в поверхность Марса будет воткнут американский (или — при головной роли Соединенных Штатов — земной) флаг, отношение Конгресса США к марсианским экспедициям, и без того довольно неоднозначное, может сильно поменяться, как поменялось в своё время отношение к освоению Луны.

Вспомним, что после полета «Аполлона-17» человечеству потребовалось более тридцати лет для того, чтобы вновь серьезно заговорить о возвращении людей на естественный спутник Земли. И даже в космической отрасли находится огромное количество специалистов, которые не одобряют эти планы.

Можно ли предугадать, на сколько лет остановится исследование Марса, а может быть, и космические амбиции всего человечества в целом, если с Красной планетой повторится тот же сценарий?

Думаю, что выводы напрашиваются самые печальные.
***
Что может в этой ситуации сделать Россия?

Перехватить инициативу и вступить в «марсианскую гонку»? Учитывая состояние нашей космической отрасли, сегодня в ней победить мы не сможем. И наивно думать, что с нашей страной кто-то согласится делиться славой «соучастника» — слишком велика ставка в игре.

Поэтому остается только одно — выступить инициатором другого крупного космического проекта. Возможно, не столь захватывающего, и не дающего столь большого повода для пиара, как марсианская экспедиция. Но такого, который потребовал бы постепенно загрузить и реорганизовать проектно-конструкторские предприятия, активизировать научные разработки, модернизировать производство. Такого, который не только поднял бы популярность космонавтики, но дал бы практически ощутимый результат — желательно, «в мировом масштабе».

И таким проектом могло бы стать строительство космической солнечной энергосистемы, основанной на использовании лунных ресурсов.

Сама идея космической энергетики рассматривается уже на протяжении четырех десятилетий, если вести отсчет от предложения Питера Глейзера (1968) и проекта Solar Power Satellite, рассматривавшегося NASA и компанией Boeing в конце 1970-х гг. В этом проекте энергоустановка спутника, располагавшегося на геостационарной орбите, должна была производить 5–10 ГВт электроэнергии, при этом считалась, что половину произведенной энергии удастся передать на поверхность Земли.

В нашей стране в 1991 году в Исследовательском центре им. М.В. Келдыша разрабатывалась концепция космического энергоснабжения Земли. Согласно выработанным предложениям, к 2020–2030 гг. предполагалось развернуть на низкой околоземной орбите от 10 до 30 спутников-электростанций, суммарной мощностью 1,5–4,5 ГВт. Если исходить из КПД передачи энергии на Землю в 50 %, то суммарная мощность у потребителя на Земле должна была составить от 0,75 до 2,25 ГВт. В ходе дальнейшего развития проекта к 2050 г. предполагалось увеличить количество станций до 800, а конечную мощность у потребителя до 960 ГВт.

В настоящее время в США консорциум, включающий такие предприятия, как Lockheed Martin, Boeing, JPL, Центр космических полетов им. Джорджа Маршалла, Исследовательский центр им. Джона Гленна, а также ряд университетов, планирует создать коммерческую космическую солнечную электростанцию (КСЭС) гигаваттного уровня к 2016 г. Российские специалисты предложили свой проект, и уже в этом году ЦНИИмаш выступил с инициативой создания КСЭС мощностью 1–10 ГВт с беспроводной передачей электроэнергии наземным потребителям.

Однако во всех случаях речь идет о спутниках-электростанциях гигаваттного класса. Дальнейшее наращивание мощности единичного КА проблематично, поскольку приведет к значительному увеличению габаритов орбитальной конструкции, усложнению динамики и управления, а, следовательно, и возрастанию вероятности аварии. Если же поставить задачу увеличить суммарную мощность космической энергетики хотя бы до нескольких тераватт, то потребуется флот из нескольких тысяч таких электростанций. Каждую из них нужно будет вывести на орбиту и обслуживать, обеспечивать нужную ориентацию и стабилизацию, а после снижения мощности ниже приемлемого значения — сводить, и на ее место выводить новую.

Именно поэтому весьма привлекательной выглядит идея размещения КСЭС не на орбите (хотя, возможно, что какое-то количество орбитальных КСЭС будет создано и развернуто), а на поверхности Луны.

Основное преимущество такого подхода — большая часть весьма крупногабаритной и массивной конструкции изготавливается из местного сырья, следовательно, не придется выводить с Земли всю массу огромных панелей. Сами панели при этом будут не висеть в пространстве, а закрепляться на поверхности небесного тела, что снимает большую часть проблем, возникающих при орбитальном базировании. Появляется возможность практически безгранично увеличивать площади фотоэлектронных преобразователей таких станций. Тем самым открывается путь к наращиванию космического сегмента энергопроизводства до мощностей, сравнимых с мощностями всех наземных электростанций, потребляющих невозобновляемые ресурсы.

И мы реализуем мечту, волновавшую пионеров космонавтики не в меньшей степени, чем полеты к Марсу, — о космонавтике, приносящей реальную народнохозяйственную пользу.

Напрашивается аналогия с освоением Советской Сибири в 1950–70 гг., когда основной целью было вовлечт в народное хозяйство ресурсы этого края. Одну из главных ролей в той программе играло именно развитие энергетики, которая потянула за собой развитие других отраслей промышленности и транспортной системы. Точно так же на новом этапе нашего присутствия на Луне создание солнечной электростанции повлечет за собой и добычу реголита с извлечением из него нужных химических элементов, и развертывание производства на их основе, и создание космической транспортной системы с возможностями, адекватными новым поставленным задачам.

Нам нужен интересный и захватывающий проект, национальный подъем, воодушевление молодежи и развитие техники? Тогда почему бы не повторить опыт советских первопроходцев и строителей, не потянуться к лунным ресурсам, не предложить цивилизации новую энергетику, достойную двадцать первого столетия?

Мне приходилось участвовать в пока очень предварительных проработках стратегии освоения Луны в рамках НИР, где в качестве одной из первых задач лунного производства рассматривалась именно выработка энергии. Основные этапы реализации такого плана в ней представлялись следующим образом:



      1. Развертывание «пионерской» базы на поверхности Луны.

      2. Создание и апробация технологических демонстраторов—реакторов. В первую очередь, нужно будет отработать в лунных условиях добычу воды, кислорода и, возможно, водорода, а также получение основного для осуществления проекта элемента — кремния.

      3. Освоение технологии производства панелей фотоэлектронных преобразователей на основе лунного кремния;

      4. Развертывание опытной электростанции, осуществление технологического эксперимента по передаче энергии на Землю;

      5. Увеличение мощности лунной СЭС, развертывание космических ретрансляторов, начало промышленной передачи электроэнергии на Землю;

      6. Сокращение энергопроизвоства на поверхности планеты, в первую очередь — энергопроизводства на тепловых электростанциях.

По уровню фантастичности этот проект вполне сопоставим с колонизацией Марса, но в случае успеха мы добьемся не просто возрождения космонавтики, а гораздо большего. Космонавтика станет полноправной отраслью народного хозяйства, тесно связанной с другими отраслями и с жизнью на планете. И тогда точка невозврата будет пройдена окончательно, потому что отказаться от космоса человечество уже просто не сможет.

И вот после этого можно будет всерьез подумать и о Марсе.

Куда мы, конечно же, полетим. Но не для того, чтобы воткнуть в красно-оранжевые пески чей-нибудь флаг и осуществлять грандиозные шоу, авантюрные с точки зрения технической реализуемости и весьма сомнительные с точки зрения ожидаемых результатов.

А для того, чтобы жить!


1. Подробнее см. в № 125 ТрВ-Наука 26.03.2013 http://trv-science.ru/2013/03/26
Каталог: uploads
uploads -> Английские слова и выражения в оригинальном написании a horse! a horse! MY KINGDOM FOR a horse! англ букв. «Коня! Коня! Мое царство за коня!»
uploads -> Викторина по пьесе В. Шекспира «Гамлет, принц Датский»
uploads -> Қазақстан Республикасы Қорғаныс министрінің 2016 жылғы 22 қаңтардағы №35 бұйрығымен бекітілген тиісті деңгейдегі білім беру бағдарламаларын іске асыратын Қазақстан
uploads -> 2018 жылға арналған Жарқайың ауданы бойынша айтақты және естелік күнтізбесі 24 маусым
uploads -> Ақмола оато үшін есікті қайта сатып алуды жүзеге асыру туралы хабарландыру 2016 жылғы 11 қазан Астана қ. Тапсырыс берушінің атауы мен пошталық мекенжайы «Ұлттық ақпараттық технологиялар»
uploads -> «Қостанай қаласы әкімдігінің білім бөлімі»


Достарыңызбен бөлісу:


©kzref.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет