Техногенный фактор неумолим

Главная проблема космонавтики – энергетическая.
Н.Кольчицкий. Заправка межпланетного корабля на спутнике. Источник: К.А.Гильзин. Путешествие к далеким мирам. М., 1956

Человек устремил взор в космос задолго до того, как смог подняться в воздух. О целях и темпах реальной космонавтики в беседе с журналистом Николаем ДОРОЖКИНЫМ рассказывает доктор технических наук, профессор, заместитель начальника комплекса Центрального научно-исследовательского института машиностроения Георгий УСПЕНСКИЙ.

– В ряду всех технических систем космонавтика развивается наиболее быстрыми темпами. Как вы думаете, с чем это связано?

– Это связано с ее высочайшей значимостью для человечества – она охватывает практически все стороны жизни людей, переводя их на существенно новый качественный уровень. Так, в атомной промышленности от открытия радиоактивности до создания атомной бомбы, а затем появления атомных электростанций прошло более 50 лет. В космонавтике от запуска первого искусственного спутника Земли до полета Юрия Алексеевича Гагарина прошло всего четыре года; через восемь лет была создана ракета большой грузоподъемности «Протон», а через 14 лет – первая космическая станция «Салют».

– Такие темпы, вы полагаете, могут служить основанием для прогнозирования достижений космонавтики?

– По существу, не реже чем через каждые 25 лет в космонавтике реализуются качественные скачки новых технологий и техники, и нет оснований полагать, что эта тенденция изменится. Так, к 2025 году ряд космических стран планирует осуществить пилотируемые полеты на Луну. В России будет создан носитель грузоподъемностью более 40 тонн; на околоземной орбите будет построена станция нового поколения с соответственно новыми задачами по сборке и обслуживанию сложных автоматических и пилотируемых комплексов. К 2050 году предполагается создать ракету-носитель грузоподъемностью порядка 100 тонн, построить посещаемую базу-станцию на поверхности Луны, осуществить пилотируемую экспедицию на Марс.

– Но для этого нужны соответствующие прорывы в энергетике┘

– Конечно, попутно будут созданы качественно новые энергетические системы в виде мощных (до 0,5 мегаватта) изотопных генераторов и ядерных реакторов мощностью порядка 25 мегаватт. К этому времени смогут быть созданы ядерные двигатели с удельной тягой порядка 800 секунд на килограмм и тягой в несколько тонн, а также электрические двигатели с удельной тягой 10 тысяч секунд на килограмм и тягой каждого 3–5 килограммов. Такие двигатели позволят сократить, например, время марсианской экспедиции до 150 суток за счет повышения скоростей полета к Марсу и обратно к Земле. При этом потребуется суммарная характеристическая скорость порядка 70 километров в час.

– Итак, каковы же дальнейшие шаги космической цивилизации?

– К 2075 году на Луне могут появиться первые поселения и промышленные производства для самообеспечения колонистов. Усовершенствуется транспортная система Земля–Луна–Земля, будет создана окололунная орбитальная станция для обслуживания транспортной системы, то есть для осуществления пересадки космонавтов, прибывающих с Земли на лунные посадочные корабли и стартующих с Луны к Земле для их пересадки в спускаемые в атмосфере Земли корабли.

На Марсе может быть построена посещаемая станция для кратковременного, порядка месяца, пребывания космонавтов на поверхности планеты. Будут совершены пилотируемые полеты на астероиды и кометы юпитерианской группы как наиболее доступные, с целью выявить целесообразность их использования. К концу текущего столетия помимо поселений на Луне и Марсе будет построено первое орбитальное поселение в виде тора (на 30–50 человек) с искусственной тяжестью.

– А затем наступит XXII век┘

– XXII столетие ознаменуется широким практическим использованием Луны и глубокими исследованиями Марса. Лунные поселения будут построены не только на поверхности планеты, но и на глубине десятков метров, что сделает стабильным температурный режим и надежно защитит от радиации. На Марсе будут также созданы поселения – на поверхности (под надувными куполами) и под поверхностью.

Но главное, человечество в XXII столетии задумается над преобразованием климата ближайших планет – Марса и Венеры. Основным ключом будет использование воды комет юпитерианской группы, наиболее удобной и с точки зрения частоты их прохождения через орбиты этих планет, и с энергетической точки зрения. Дело в том, что в апогее эти кометы имеют сравнительно небольшую скорость (около 5 километров в секунду). При наличии мощной энергетики и двигателей большой тяги возможна такая коррекция этой скорости, чтобы кометы массой 1015 килограммов в конце концов «упали» на Венеру и Марс. На Венере они охладят атмосферу и изменят ее химический состав, а на Марсе наполнят атмосферу молекулами воды, которые сформируются в виде облаков, и заработает водяной цикл – облака, осадки, реки, океаны, испарение – по отработанному на Земле круговороту.

– Но перед человечеством все настойчивее будет вставать проблема самосохранения при техногенных и природных катастрофах┘

– С техногенными проблемами мы уже столкнулись и видим, как начал меняться климат. Ожидать снижения техногенного фактора нереально – техника неуклонно расширяет фронт давления на природу.

Космонавтика расширит зону обитания, и значительная часть населения Земли, а с ним и вредного производства будет переселена с нашей планеты. Но темпы роста населения и индустриализации так высоки, что вряд ли это наверняка спасет положение: при потеплении климата растают льды Гренландии и Антарктиды, произойдет затопление низменностей суши – основных житниц и мест проживания основной части населения. При похолодании атмосферы Земля покроется снегом, моря и океаны – льдом, пойдет прогрессивное оледенение Земли.

Уже полвека назад космос казался вполне доступным. Н.Кольчицкий. Марс в небе его спутника Деймоса Источник: К.А.Гильзин. Путешествие к далеким мирам. М., 1956

– А если не удастся улучшить климат Марса и Венеры для их заселения?

– Тогда единственный выход – это Луна (поверхность и подповерхностные жилые объемы) и орбитальные поселения на десятки и сотни тысяч человек. Эти поселения станут особенно актуальны в XXIII столетии, когда космическая технология, особенно в части энергетики и двигателей, достигнет такого уровня, при котором орбитальные поселения смогут активно перемещаться между планетами, а затем и за пределы Солнечной системы. Это ознаменует новый этап освоения Космоса – выход к другим звездам и планетным системам.

Этот этап важен и с точки зрения выживания при катаклизмах Солнца. Известно, что в сравнительно близкой окрестности, на расстоянии около 100 парсеков (примерно 326 световых лет), от нашего светила находится несколько тысяч белых и коричневых карликов, сформировавшихся из звезд типа Солнца. Нашему светилу необходимо иметь существенные отличия от его сородичей, чтобы не перейти в структурную форму карлика, и надо быть совсем уникумом, чтобы «прожить» еще миллиарды лет.

На самом деле структурный переход нашего Солнца может произойти в любое «удобное» для него время: через 5х109 лет, 3х109, 109, 106, 103 лет┘ Какие особенности его «поведения» проявляются перед этим переходом – никто не знает.

– Какие признаки вы имеете в виду?

– Например, резкое изменение солнечной постоянной, числа солнечных пятен, «смазывание» проявлений 11-летних циклов, изменение полярности магнитного поля и т.д. Поэтому так важно всесторонне изучать Солнце – проводить непрерывный мониторинг его поверхности и происходящих на ней процессов, понять механизм формирования пятен и на основе этих наблюдений попытаться сформировать представление о внутренних процессах.

Прежде всего это особенности движения нагретых газов в центральной части к периферии, характер взаимодействия широтных слоев при вращении Солнца – при огромных размерах светила (радиус 0,7х106 километров) это формирует весьма большие линейные скорости на экваторе (около 2 километров в секунду) при нулевых на полюсах. Эти и другие механизмы позволят глубже понять взаимосвязь внешних проявлений с внутренними процессами, что может помочь спрогнозировать время фазового перехода, губительного для жизни на Земле.

– А если взять другой случай?

– Наихудший вариант для землян, если все происходит неожиданно, без изменения каких-либо внешних признаков. Поэтому в обоих случаях спасение человечества – в орбитальных поселениях и подпочвенных городах. Так, орбитальные поселения, во-первых, могут двигаться не только вокруг Земли, а «уходить» за пределы Солнечной системы и даже к другим звездам, подобным нашим, а если очень повезет, то и найти подходящую для жизни планету, похожую на Землю. Но это надо быть очень везучими. Во-вторых, при хорошей радиационной защите орбитальных поселений возможно будет «уйти» от Земли опять же к другим звездам в условиях весьма интенсивной радиации.

Подпочвенные города смогут сохранить жизнь их населению при солнечной катастрофе, но постоянно жить без Солнца, в замкнутом объеме, людям высокотехнологичных времен будет недостойным делом. Они будут иметь про запас корабли, способные транспортировать часть населения к другим звездам, а может быть, это будут туристические поездки в другие миры.

Так или иначе, будущее человечества и его выживаемость будут неразрывно связаны с космонавтикой, поэтому и наступающая новая эра должна называться «Эрой космонавтики», а сама цивилизация – Космической.