Заглянем в завтра

Сейчас много пишут о грядущей ракетно-космической технике. Помечтаем и мы, опираясь на увлекательные сообщения печати. Назревает сближение космической и авиационной техники. Все шире используются аэродинамические свойства в космических летательных аппаратах, что проявилось в конструкции последней ступени американского " Спейс-Шаттла" и нашего " Бурана". С другой стороны, самолеты в погоне за скоростью оборудуются мощными реактивными двигателями, в них находят применение конструкционные материалы, используемые в космической технике (например, обладающие повышенными теплозащитными характеристиками).

Все больший вес обретает идея горизонтального запуска космических аппаратов как с поверхности Земли, так и со специально оборудованных самолетов-носителей. (Напомним, что она была высказана еще Цандером.) Какие преимущества дает горизонтальный старт?

Прежде всего, отпадает необходимость в весьма сложных стартовых позициях и точной привязке по времени каждого старта. Если же старт космического аппарата осуществляется с самолета-носителя, то достигается значительная экономия топлива. Кроме того, может быть выбрана оптимальная точка старта на трассе самолета-носителя. Возможность установки космического аппарата на самолете практически доказана недавней доставкой советским самолетом " Мрия" на выставку во Францию " Бурана". Этим заинтересовались такие крупные английские фирмы, как " Бритиш аэроспейс" и " Роллс-Ройс", имея в виду вывод на орбиту своего " Хотола" массой 250 т. Конечно, для этой цели потребуется специальное оборудование, однако его нельзя сравнить с наземным стартовым комплексом.

Преимущества горизонтального старта хорошо усвоили конструкторы немецкой фирмы " Мессершмитт-Бельков-Блом", которые разработали в деталях проект космоплана " Зенгер", названного в честь выдающегося немецкого авиаконструктора Ойгена Зенгера. (Он знаменит тем, что еще в 1944 г. разработал оригинальный проект аппарата с ЖРД, способного облететь Землю за счет многократного рикошетирования от верхней границы плотной атмосферы.) Генеральный директор конструкторского отдела фирмы доктор Эрнст Хегенауэр считает, что использование двухступенчатого " Зенгера" позволит Европе осуществлять собственные космические старты, что весьма проблема- тично или даже невозможно при использовании вертикального пуска одноразовых ракет. (Правда, исключение делается для ракеты-носи- теля " Ариан".)

По габаритам и массе " Зенгер" подобен американскому самолету " Боинг-747". Его длина 8 м, общая масса 330 т, в том числе 90 т приходится на верхнюю ступень. Первая ступень используется в качестве самолета-" разгонщика", вторая представляет собой стартующий с него на орбиту " челнок". Обе ступени возвращаются на Землю и могут многократно использоваться.

Предусматриваются две модификации " челнока": " ХОРУС" и " КАРГУС". Первая из них - крылатый аппарат, способный перевозить четырех пилотов-операторов и 4 т полезной нагрузки. Вторая, обладающая собственным ЖРД, может доставлять на низкую орбиту 15 т груза, а на 30-километровую геостационарную орбиту - 2, 5 т. (Английский космоплан " Хотол" рассчитан на полезную нагрузку 7 т.)

Старт " Зенгера" с Земли и старт " челнока" с самолета-" разгонщика" осуществляются в направлении вращения Земли, что позволяет заметно сократить расход топлива. Двухступенчатая система " Зенгер" быстро набирает высоту свыше 10 км, преодолевая звуковой барьер. На высоте 19, 5 км включаются прямоточные воздушно-реактивные двигатели (ПВРД), разгоняющие систему до скорости 4, 4 М (М - число Маха). На высоте более 30 км при скорости полета 6, 8 М " челнок" стартует с " разгонщика", возвращающегося на Землю, и направляется на космическую орбиту.

Особенностью " Зенгера" является тщательная инженерная проработка конструкции и режимов полета. Стоимость четырехлетних исследований составила 220 млн марок. Доводка займет (по плану) пятилетие, и в 1998 г. предполагается начать летные испытания. Широкую эксплуатацию фирма намечает на начало следующего столетия.

По мнению доктора Хегенауэра, " Зенгер" сможет выполнять ежегодно б полетов стоимостью до 20 млн долларов каждый, тогда как один полег общеевропейского космоплана " Гермес" вдесятеро дороже.

К проекту " Зенгер" не остались равнодушными японцы, предложив свой вариант " разгонщика" - тележку на электромагнитной подвеске.

Конечно, нельзя забывать, что все перечисленные проекты пока что далеки от воплощения в реальность. Освоение космоса - дело крайне хлопотное и дорогостоящее. Еще десятилетие назад космический бюджет США достиг 29, 6 млрд долларов, а наш (в пересчете) - 6, 9 млрд. Но уже в прошлом году только космические исследовния по определению природных ресурсов Земли принесли доход 0, 8 млрд рублей, по материаловедению - 0, 4 млрд рублей, а в сумме с другими видами работ - 3, 2 млрд рублей.

Заметьте при этом, что получить сверхчистые кристаллы для нужд радиоэлектроники и биологии, например, на Земле невозможно. По свидетельству же генерального конструктора НПО " Энергия", за три года на борту орбитальной станции " Мир" было изготовлено и доставлено на Землю несколько сот килограммов таких сверхчистых кристаллов, без которых не может развиваться ни радиоэлектроника, ни генная инженерия. Вот почему, в частности, нельзя согласиться с теми, кто считает бесполезным финансирование развития ракетно- космической техники.

Сейчас наблюдается процесс коммерциализации освоения космического пространства. Так, программы совместных (с участием иностранцев) полетов на советской орбитальной станции " Мир" преследуют отнюдь не пропагандистские цели, они обещают определенный валютный доход. Например, плата за непродолжительный полет японского космонавта составляет несколько миллионов рублей.

Следует ли сократить размеры финансирования космических исследований? Международная статистика показывает, что это абсурдно даже с чисто денежной стороны, так как в результате этого прервется глобальная звуковая и видеосвязь, резко подорожают и осложнятся геологические разведочные работы, рыболовецкие и спасательные операции в океане, застопорится процесс микроминиатюризации и повышения КПД электронных устройств и т. д. Список возможных потерь огромен.

Освоение околоземного пространства, как и вся человеческая деятельность, породило экологические проблемы. Первыми задумались над ними американцы, которые задержали старт первого МТКК " Спейс-Шаттл", опасаясь загрязнения атмосферы и прорыва надатмосферного озонового слоя. Специалисты считали, что прорыв этого слоя, защищающего от ультрафиолетового излучения Солнца, может нанести непоправимый ущерб сельскому хозяйству Калифорнии. Расширяющаяся " озоновая дыра", основной причиной появления которой называют попадание в атмосферу фреона, не безразлична к космическим стартам.

Космические летательные аппараты, отслужив свой срок на расчетной орбите, искусственно и естественно разрушаются, порождая скопление орбитальных обломков. По данным Службы наблюдения за космосом США, в настоящее время там находятся более 7500 отработавших свой срок спутников, обломков ракет-носителей и других искусственных тел. Среди последних американцы упоминают и утраченные в невесомости предметы личного снаряжения астронавтов, выходивших в открытый космос. Но это не единственная опасность.

На околоземной орбите в космосе с огромной скоростью вращается громадное количество очень мелких крошек искусственного происхождения, общая масса которых в полтора десятка раз превышает массу частиц естественного происхождения разного размера. Масса космического " мусора" имеет тенденцию к умножению под влиянием взаимных самоударений частиц, что может к 2050 г. попросту закрыть доступ на околоземные орбиты. Почему?

Ответ станет ясен, если вспомнить об огромных скоростях соударения этих частиц. Считается, что удар алюминиевого обломка с поперечником всего в 1 см равносилен для космического корабля встрече с бронированным сейфом весом около четверти тонны, разогнанным до скорости порядка 100 км/ч. Подобное, увы. не выдумка. В 1983 г. пришлось заменить иллюминатор " Челленджера", почти рад рушенный кусочком засохшей краски размером около 1 мм. Поэтому приходится принимать разнообразные меры для защиты корпуса орбитальных станций, что, естественно, вызывает крайне нежелательное, но неизбежное увеличение их массы. НАСА разрабатывает наземную систему радиолокационного слежения, позволяющую обнаруживать частицы размером до 1 см, находящиеся на орбитах с высотой 300-600 км. Пока что размер реально обнаруживаемых частиц вдесятеро больше. Но и это еще не все.

Сегодня над Землей кружится около полусотни ядерных энергоустановок космических кораблей. Чтобы отработавшие, но не ставшие от этого безопасными реакторы не свалились на Землю, их приходится переводить на высокие стационарные орбиты. Однако они и там излучают " злую" радиацию, распространяющуюся на сотни километров.

Серьезную проблему представляет радиационная защита астронавтов, особенно в периоды повышенной солнечной активности. Если на Земле облучение естественным фоном составляет около 0, 1 бэра (экологический эквивалент рентгена), то на орбите высотой 200- 400 км доза облучения возрастает на два-три порядка. Принятая в настоящее время допустимая годовая норма (доза облучения) специалиста-атомщика составляет 5 бэр, опыт же длительных (до года) советских космических экспедиций показал, что космонавты получают около 15 бэр. Подобные же значения называют и американцы. Обстановка резко ухудшается при пиках солнечной активности и в более глубоком космосе, что, конечно, ограничивает проникновение в эти глубины. По выражению одного из научных обозревателей, космическая радиация может надолго загнать космонавтику в прокрустово ложе околоземного пространства. Запланированные полеты к Марсу покажут, насколько справедлив этот горький прогноз.

Обширные площади вокруг знаменитого Байконура усеяны обломками летательных аппаратов, побывавших в космосе. Практика искусственного разукрупнения больших обломков путем их подрыва привела к тому, что земли вокруг космодрома стали практически непригодными для сельскохозяйственных работ. Оленеводы Севера лишаются ягельных пастбищ. Протесты местных властей дошли наконец и до Главкосмоса, который недавно приступил к механической очистке засоренных угодий от металлических осколков космических аппаратов, создав для этого специализированные отряды. Насколько эффективна их работа, покажет будущее.

До последнего времени лишь ракетный двигатель позволял проникать в космос. Но вот недавно американский журнал " Бизнес уик" сообщил, что специалисты из национальной лаборатории " Сандиа" ведут разработку электромагнитной пушки для доставки за пределы земной атмосферы грузов с массой до 200 кг. Однако перевод их на космическую орбиту будет осуществлять все же ракетный двигатель. Груз может быть любым, но должен выдерживать огромные перегрузки. Это сообщение невольно возвращает к фантастике Жюля Верна, но оно не фантастично, хотя пока еще и не реализовано.

Еще более экзотичным источником энергии для проникновения в космос является... солнечный ветер - давление, создаваемое потоком протонов и других частиц, излучаемых Солнцем. Плотность кинематической энергии солнечного ветра достигает 7 10(-10) Дж/м, а скорость в периоды минимума солнечной активности составляет 300 - 400 км/с. Среднее направление его отличается от радиального, будучи сдвинуто к востоку от Солнца на полтора градуса. Наиболее распространенными элементами солнечного ветра являются водород и гелий.

Идея использования солнечного ветра для движения в космическом пространстве высказывалась у нас еще Цандером. А само явление давления света было открыто выдающимся русским физиком П. Н. Лебедевым (1866 - 1912), за что в 1899 г. он получил докторскую степень минуя магистерскую.

Современные исследователи предлагают применять для движения летательных аппаратов в космическом пространстве под давлением солнечного ветра специальные паруса, изготовленные из тонкой полимерной пленки, алюминированной со стороны Солнца. Впервые такой парус успешно использовался для точной стабилизации полета по курсу и тагнажу на американском космическом летательном аппарате " Маринер". Предполагается вывод таких аппаратов с набором солнечных парусов на орбиту традиционным путем, т. е. ракетойносителем, после чего они должны буксироваться парусами в направлении от Солнца к глубинам Вселенной.

Всемирный космический фонд в Пасадене (США) планирует посылку за пределы нашей Галактики нескольких каравелл с солнечными парусами: " Колумб", " Нинья" и " Пинта". Эти корабли должны представлять Европу, Америку, Азию. Предполагается " забросить" их на орбиту, удаленную от Земли на десятки тысяч километров, где и будут развернуты солнечные паруса. За три месяца разгон каравелл достигнет такой скорости, что они покинут околоземную орбиту и перейдут через полтора года на орбиту Марса.

Университет Джона Гопкинса в Балтиморе предлагает проект " Санфлауэр" (" Подсолнух"). В нем предусмотрено использование солнечных парусов в виде дисков диаметром около 200 м из высокопрочного полимерного материала с напылением алюминия. В проекте Массачусетского технологического института (США) паруса имеют звездовидную поверхность с длиной лучей до 4 м. Есть проекты, где фигурируют шестиугольные паруса, а также паруса с квадратной поверхностью площадью чуть менее 1000 м. Среди стран, ведущих разработки солнечных каравелл, - Канада, Италия, Великобритания, Франция, Япония, Китай и СНГ. В качестве возможных средств доставки на рабочую орбиту рассматриваются популярная французская ракета " Ариан" и советская " Протон".

Полет может длиться очень долго. Сможет ли выдержать его человек? Годичный срок - это пока экспериментально проверенный предел. А дальше? Использование оранжерейной растительности для получения необходимого количества воды и стимулирующих биопрепаратов сможет, по-видимому, несколько удлинить этот срок. Но если этот срок несоизмерим с требующимся для проникновения в отдаленные глубины Вселенной? Это проблема не только техническая и биологическая, но и философская. Недаром философскому осмысливанию космоса было уделено основное внимание на традиционных научных чтениях имени Циолковского, происходивших в Калуге осенью 1990 г.

Недавно известный специалист в области космонавтики, один из первых летчиков-космонавтов, д-Р техн. наук К. Феоктистов высказал ясно сформулированную мысль о возможности человеческого общения с инопланетянами, даже обитающими на планетах, удаленных от Земли на гигантское число световых лет. Феоктистов предлагает отказаться от транспортировки живых материальных объектов (пусть лаже погруженных в анабиоз, например замороженных), а вместо этого посылать пакеты специальной информации об этих объектах. Казалось бы, это чистейшая мистика, отделение души, мысли от материального тела. Но картина в корне меняется, если эту идею сопоставить с постоянно реализуемым отделением технической, материальной системы ЭВМ от ее " души" - программы математического обеспечения.

Если подобный пакет информации, являющийся полным аналогом Личности, " переписать" с ее оперативных полей, то такой пакет вполне можно передать, например по радиолинии, а там снова переписать, но уже на стандартный материальный носитель. Тогда указанная задача окажется решаемой. Ведь человеческое " Я" - это не только материальная оболочка, и потому нет ничего противоречащего нашему восприятию мира в подобной идее разделения индивидуальности и ее материального носителя. Поэтому, даже с грубо инженерной точки зрения, по Феоктистову, " можно сконструировать такой мир, где душу человека можно отделить от тела". " В таком мире человек может перемещаться из одного места в другое - скажем, в пределах Солнечной системы - практически мгновенно" (1).

Но осуществимо ли такое действо? Главное (пока непреодолимое) препятствие - нравственное начало. Какой стимул жизни надо вложить в подобное существо? Не обладая духовным, социально чистым знанием, не стоит и браться за создание искусственного интеллекта - это чревато грозными последствиями.

Сама же акция передачи информации потребует строительства приемно-передающих станций в разных отдаленных уголках Вселенной. Однако даже при огромных скоростях носителей таких станций их развозка потребует сотен миллионов лет. Поэтому для осуществления связи с инопланетянами при жизни здравствующих землян Феоктистов предлагает не отказываться от мысли, что они уже побывали и есть сейчас на Земле.

Что же касается создания искусственного интеллекта, то эти работы ведутся сегодня достаточно усердно и эффективно, но для более прозаических целей, нежели галактические путешествия, а именно для изготовления роботов, способных выполнять разнообразные производственные работы, опасные или затруднительные для человека-оператора.

Итак, повествование заканчивается. Очень хочется, чтобы труд автора не остался безрезультатным, а удовлетворил бы закономерный интерес к одному из важнейших вопросов современности - освоению космического пространства.

(1) Феоктистов К. Отправляясь в путешествие, не забудьте тело оставить дома // Комсомольская правда. - 1990. - 31 окт.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Беляков А.И. Я был не только очевидцем // Энергия. - 1990. - №4.
2. Бурдаков В.П., Данилов Ю.И. Ракеты будущего. - 2-е изд. - М.: Энергоатомиздат, 1951.
3. Вессель Е.Х. Начальные основания артиллерийского искусства. - СПб.: 1818, 1831.
4. Глушко В.П. Развитие ракетостроения и космонавтики в СССР. - М.: Наука, 1987.
5. Глушко В.П. Ракетные двигатели ГДЛ-ОКБ. - М.: Изд-во АПН, 1975.
6. Глушко В.П. Жидкое топливо для реактивных двигателей. - М.: Изд-во ВВА им. Н.Е. Жуковского, 1936.
7. Глушко В.П. Путь в ракетной технике. - М.: Машиностроение, 1977.
8. Гулькин Е. Космонавты готовятся к старту // Эхо планеты. - 1989. - №35.
9. Данилевский В.В. Русская техника. - Л.: Газетно-журнальное и книжное изд-во, 1948.
10. Жеребцов А.А. Можно ли управлять взрывом? // Артиллерия: Сб. - М.: Воениздат, 1950.
11. Земля - наш дом во Вселенной. - Л.: Стройиздат, 1983.
12. Информационно-справочный материал по ракетно-космической технике. - М., 1990.
13. Исаченко И.И. Экономический эффект применения ракетно-космической техники // Вопросы экономики. - 1988. - №3.
14. Из истории авиации и космонавтики. - М.: Наука, 1970.
15. Кондратюк Ю.В. Завоевание межпланетных пространств. - Оборонгиз, 1947.
16. Кондратюк Ю.В. Тем, кто будет читать, чтобы строить. - Новосибирск, 1919
17. Каневский Н. Биография генерал-лейтенанта А.Д. Засядко второго // Артиллерийский журнал. - 1857. - №3.
18. Константинов К.И. О боевых ракетах / Пер. с франц. Колкунова. - СПб., 1864.
19. Лесота Э. Путевые записки. - СПб., 1873.
20. Лангемак Г.Э., Глушко В.П. Ракеты, их устройство и применение. - М.: Л.: ОНТИ НКТП, 1935.
21. Мазюкевич М. Жизнь и служба генерал-адъютанта К. А. Шильдера. - СПб., 1876.
22. Михайлов О. Устав ратных, пушечных и других дел, касающихся до воинской науки. - СПб., 16217.
23. Мазинг Г. Ю., Молчанов В. Д. Анализ энергетических характеристик ракетных порохов XIX в./Исследования по истории и теории развития авиационной и ракетно-космической науки и техники. - Вып. 6. - М., 1988.
24. Никифоров Н. К. Боевые ракеты // Артиллерия. - М., 1953.
25. Пионеры ракетной техники. - М.: Наука, 1972.
26. Победоносцев Ю. А., Кузнецов К. М. Первые старты. - М.: Изд-во ДОСААФ, 1972.
27. Рогожин Н. А. Пионеры реактивного движения. - Киев, 1929.
28. Родзевич В. Историческое описание СПб Арсенала за 200 лет, с 1712 по 1912 годы. - СПб, 1914.
29. Романов А. П., Губарев В. С. Конструкторы. - М.: Полит, лит., 1989.
30. Романов А. П. Ракетам покоряется пространство. - Полит, лит., 1976.
31. Сокольский В. Н. Ракеты на твердом топливе. - М.: Изд-во АН СССР, 1964.
32. Соколов В. С. Первый в мире электрический ракетный двигатель // Двигателестроение. - 1990. - № 4.
33. Соколов В. С. У истоков советского ракетного двигателестроения // Двигателестроение. - 1990. - № 10.
34. Соколов В. С. Драматургия ракетных топлив // Двигателестроение. - 1992. - № 2.
35. Суботович М. Развитие ракетной техники и космических исследований в Польше / Мат. XIII Междунар. конгр. по истории науки. - М., 1971.
36. Терзиоглу А. Рукописи из области техники и аэродинамики, а также первые попытки полета в IX-XII веках в странах тюрко-мусульманской культуры / Мат. XIII Междунар. конгр. по истории науки. - М., 1971.
37. Тихонравов М. К. Избранные соч. - М.; Наука, 1972.
38. Храмой А. В. Константин Иванович Константинов. - М.; Л.: Госэнергоиздат, 1951.
39. Цандер Ф. А. Проблемы полета при помощи ракетных аппаратов. - М., 1947.
40. Циолковский К. Э. Реактивные летательные аппараты // Собр. соч. - Т. 2. - М., 1954.
41. Шитов А. Ноев ковчег в Аризоне // Эхо планеты. -1991.- №42.