Малое ночное светило

Идея собирать космические конструкции из отдельных блоков овладела умами людей довольно давно.
Рэй Пьеч, «Строительство орбитального города», 1956 г.

– Олег Алексеевич, вы не находите, что массовая эйфория от первых успехов космонавтики постепенно сменяется если не враждебностью к ней, то по крайней мере равнодушием. Неужели отечественная космонавтика обречена на угасание?

═

– Человек, обретя в ХХ веке путь в космос, вдруг ощутил себя не беспомощной частицей бесконечного мира, но действующим участником грандиозных процессов. И обретение этого понимания имеет огромный, не измеряемый житейскими понятиями смысл. А что касается отношения к космонавтике┘ Помню, на первом курсе авиационного института, услышав рассуждения однокашников о «вреде» космонавтики, я испытал тяжелое чувство разочарования в людях, тогда еще нечастого. Так что враждебность и равнодушие к космосу – явление не самое новое. Люди давно разделились на две категории, живут двумя цивилизациями, не понимающими друг друга. Время рождает рационалистов и иррационалистов. Оба качества полезны только в сочетании. Оба этих качества в людях необходимы. Но случаются времена, когда одно из них одерживает верх. И это плохо┘

═

– Даже само словосочетание «Космическая регата» несколько иррационально. Наверняка в Консорциуме создаются проекты, подтверждающие, что Россия – страна космическая┘

═

– В целом, мы – поисковая организация. С неординарным, если хотите, с романтичным взглядом на проблемы космонавтики. Есть, в частности, интересный проект, рожденный группой ученых разных специальностей – физиками-теоретикам, физиками-экспериментаторами, инженерами ракетно-космической техники, технологами, аналитиками-экономистами. В результате такого сотрудничества находятся технические решения, способные стать базовыми в целом ряде важнейших областей космонавтики будущего. Развитие конкретных работ непосредственно связано с вопросами земной и космической энергетики, изучения других планет, Вселенной, с созданием внеземных социумов человеческой цивилизации. Звучит возвышенно, но это так.

В нашем проекте ключевым направлением является создание больших отражающих, концентрирующих, несущих поверхностей – сотен и тысяч квадратных метров пространственных конструкций, выведение и развертывание их на околоземных орбитах. Ведь околоземное космическое пространство – неисчерпаемый природный энергетический бассейн. На площадку в 1 квадратный метр, расположенную вне земной атмосферы, ежесекундно поступает 1,36 кВт лучистой солнечной энергии. Очевидно, что тысячи таких площадок в космосе с отражающими и концентрирующими поверхностями позволяют передавать лучистую энергию на астрономические расстояния, собирать ее в компактных ресиверах, переводить в универсальное электричество и аккумулировать на борту космических объектов. Космическое пространство в очень недалеком будущем станет областью промышленного производства энергии. Но осуществление этой идеи – дело весьма сложное и дорогостоящее. Необходимо найти оптимальное решение.

═

– Вы готовы ограничить задачи проекта поставкой энергии?

═

– Я пока говорил только о «рациональной» составляющей нашего проекта. Разумеется, большое место в проекте отводится научным, исследовательским задачам. Оптические системы, выводимые в космос, обладают уникальными, недоступными для наземных средств возможностями изучения фундаментальных законов Вселенной, ее устройства и развития. Отсутствие атмосферы, возможность эксплуатации сложнейших крупногабаритных систем в невесомости, работа по объектам во всей наблюдаемой Вселенной позволяют поднять научные исследования на качественно новый уровень.

═

– Каково современное состояние проблемы создания и размещения в космосе крупногабаритных конструкций с зеркалами?

═

– В настоящее время этими работами занимаются многие фирмы в России и за рубежом. Те или иные проекты регулярно публикуются в научных и популярных журналах. Оптические зеркала, заявляемые в проектах, имеют диаметр до 12 метров. Требования по точности образуемой поверхности практически всегда специфичны и зависят от назначения целевой аппаратуры. Стоимость проектов – до нескольких миллиардов долларов. Значительная часть этих затрат связана именно с созданием крупногабаритных зеркал. Высокой стоимостью обладает и собственно целевая аппаратура.

═

– Вы предлагаете что-то новое в технологии создания космических зеркал?

═

– На сегодняшний день космические зеркала создаются в целом по земным технологиям. Это высококачественные стекла из силумина для точной оптики. Либо металлизированные панели, пленки, сетки – для концентраторов радиодиапазона. Конечно, эти конструкции адаптируются к условиям космического полета. Но в основе – наземный опыт и прототипы. Мы же ищем особый – космический – путь создания зеркал. Это использование передовых композитных материалов, блестяще зарекомендовавших себя в космосе, а, главное, – создание таких адаптивных систем развертывания, которые позволяют не только неограниченно менять геометрические размеры конструкции, масштабировать ее до неограниченных размеров, но и менять физический смысл самой конструкции, подстраивать ее назначение от проекта к проекту. Один и тот же тип конструкции может служить и энергетическим концентратором, и телескопом, и солнечной батареей, и элементом двигателя. При этом система полностью автоматизирована. При необходимости она может модернизироваться уже в космическом полете, причем полностью меняя свое назначение┘

═

– И насколько эти строгие требования удается соблюсти?

═

– Совместными усилиями специалистов НИИЯФ им. Скобельцына, Консорциума «Космическая регата» и ОИЯИ поиск такого рода конструкций привел в 2004 году к созданию натурного прототипа и системы развертывания, а также элементов композитных зеркал, которыми конструкция должна оснащаться. Одна из возможностей создания действующей конструкции – обсуждаемая сегодня разработка спутника РКК «Энергия» с функцией малого ночного светила, сопоставимого по яркости с полной Луной. Реализация проекта должна производиться поэтапно.

Первый этап – проведение эксперимента по развертыванию спутника и его совместному функционированию в связке с грузовым кораблем «Прогресс» после выполнения последним своей миссии, в автономном полете перед затоплением. После отделения «Прогресса» от станции выдачей специальной команды с борта МКС производится автоматическое выдвижение платформы со спутником и автоматически раскрывается сегментированное зеркало-отражатель. Это – жесткая крупногабаритная конструкция из композитных материалов, совокупность 37 шестигранных «сот» (максимальный размер каждой – 660 мм), соединенных электромеханической системой развертывания. Общая площадь зеркала-отражателя более 10 кв. м, что вполне достаточно для целого ряда экспериментов. Такое зеркало способно с высоты 350 км осветить отраженным солнечным светом подспутниковый район с уровнем освещенности, соизмеримым со светимостью полной Луны в безоблачную ночь.

═

– Какая площадь на Земле будет освещаться вашим зеркалом?

═

– Самое яркое освещение будет в круге диаметром 7 км, то есть площадью в 43 кв. км – это несколько больше территории такого города, как подмосковный Королев. После Солнца и Луны это будет самое яркое небесное светило.

Второй этап – автономный полет. По команде с Земли проводится отделение спутника и закрутка его вокруг главной оптической оси. За счет закрутки аппарат сохранит в течение длительного времени требуемую ориентацию. Она выбирается таким образом, чтобы главная оптическая ось зеркала-концентратора была направлена на Солнце. При этом накануне разделения в его фокальной плоскости устанавливается контейнер с рабочим телом для газовой двигательной установки. В качестве рабочего тела мы предполагаем использовать обычную воду, чтобы двигательная установка работала на водяном паре.

═

– То есть фактически запустить космический паровоз?

═

– «Паровоз» у меня ассоциируется с копотью, углем, дымом, сажей, дровами... У нас же вместо топлива – целое Солнце! Чистота – стерильная. Да и воды, судя по последним исследованиям, в космосе предостаточно. А в пилотируемых полетах она и вовсе необходима на борту! Я бы предпочел ассоциацию с кометой, которая меняет свою траекторию под воздействием солнечного излучения, испаряющего ее ледяную сердцевину...

В нашем конкретном случае двигатель – это шар-баллон с 20 литрами воды, снабженный двумя парами исполнительных органов, ориентированных вдоль главной оптической оси по направлениям «плюс» и «минус».

═

– Ваш двигатель может менять параметры орбиты?

═

– Таким вот образом и будет организован регулярный двухимпульсный маневр аппарата с постоянным подъемом орбиты. В результате спутник может выйти на орбиту длительного существования (выше 500 км). Ну а если воды взять побольше, то, приобретя вторую космическую скорость, при достаточных запасах рабочего тела спутник может покинуть околоземное пространство.

На орбите длительного существования спутник может наблюдаться с Земли, а по отраженному солнечному свету можно оценивать эффективность работы его зеркал. При нахождении аппарата в межпланетном пространстве сам факт полета с использованием концентратора энергии на астрономические расстояния является свидетельством нового технологического достижения.

═

– Запуск и работу спутника, о котором идет речь, можно рассматривать как генеральную репетицию экспериментов следующего этапа. Каких именно?

═

– Это прежде всего создание орбитальной установки для регистрации излучений, в том числе космических лучей предельно высоких энергий (постановщик – НИИЯФ им. Скобельцына). Проект предусматривает проведение этого эксперимента на борту МКС, имеющей ряд существенных преимуществ перед размещением на автономном аппарате. Возможно также создание специализированного летающего аппарата на базе корабля «Прогресс», если разместить вместо грузового отсека пакет из 37 сот с диаметром каждого элемента 2 м. После раскрытия на рабочей орбите площадь отражателя на таком аппарате достигнет 190 кв. м. На таком аппарате могут отрабатываться системы энергоснабжения в космосе.

Еще один пример – марсианская экспедиция. Как известно, серьезная проблема ее организации – обеспечение корабля достаточной электроэнергией. Она нужна и для экипажа, и для работы электрореактивных двигателей. Здесь межпланетный корабль может быть оснащен двумя крупногабаритными установками, каждая из 19 сот с диаметром соты по 6 м. Отражаемое ими солнечное излучение, нагревая рабочее тело в баках, обеспечивает работу нескольких газотурбинных установок – генераторов электроэнергии, которая поступает, скажем, на электрореактивную двигательную установку. При необходимости провести экстренные маневры кораблем перегретый пар может быть использован напрямую в реактивных двигателях.

═

– Значит, для вас необходимость полета на Марс несомненна?

═

– Помню, один рационалист со снисходительной усмешкой спрашивал меня, зачем человеку лететь на Марс – чтобы привезти оттуда тонны золота, алмазов или убедиться, что жизни там нет? Не уверен, что он понял меня: лететь надо, чтобы просто уметь летать в Солнечной системе. Полет на Марс – обретение нового уровня свободы, новых возможностей. Именно в обретении этих качеств и состоит основной вектор развития цивилизации.