Очерки межпланетной экономики
Шрифт:
Космос и роботы
10 мая 2012 года
Прочитал тут книгу К.П. Феоктистова "Космическая техника. Перспективы развития". Книга очень серьезная, на отличном научном уровне, множество формул, расчеты и обоснования рассматриваемых вариантов. Практически нет "воды" и пустых рассуждений. Это неудивительно, Феоктистов – один из крупнейших в России специалистов в области космонавтики.
Он рассматривает перспективы ракет-носителей, пилотируемых и грузовых кораблей, спутников, орбитальных баз, орбитальных электростанций, базы на Луне и марсианской экспедиции. Все, как уже говорилось, с расчетами и обоснованиями. Конечно, такой подход имел и свои недостатки – далеко в будущее Феоктистов не заглядывает, и говорит только о том, что в принципе достижимо сейчас или в обозримом будущем. Серьезного философского и мировоззренческого обоснования космической деятельности у него также не дается.
Но ценность работы все равно очень велика, поскольку она обрисовывает передний край космонавтики, ее ближайшие технические возможности. И она вполне доказывает, что дальнейшее развитие космонавтики невозможно без серьезных изменений в земном хозяйстве.
Например, проект орбитальной солнечной электростанции. Идея не новая, выдвинута еще в конце 1960-х годов, но Феоктистов ее довольно тщательно обсчитал. В принципе, получается вполне по деньгам, и с довольно невысокой стоимостью электроэнергии в пределах 2,8 цента за квтч (в ценах 1996 года). Правда, расчет стоимости Феоктистова включает в себя теоретически максимальное число часов работы оборудования в году, чего почти нигде не наблюдается, так что реально цена будет примерно вдвое дороже – 5,6 цента за квтч.
Орбитальная электростанция мощностью в 10 млн кВт, представляет собой огромную ажурную конструкцию, с площадью плоской части в 100 кв. км., с толщиной в 600 метров, собранную из трубок диаметром всего 20 мм, на которую натянута пленочная солнечная батарея. Вес такой конструкции около 800 тонн.
Вся проблема в том, что реализация такого проекта технически не реализуема. Феоктистов пишет об этом с подкупающей откровенностью: "При создании СОЭС мы сталкиваемся еще с одной проблемой, без решения которой создание СОЭС как системы невозможно. Объем работ по строительству системы СОЭС в открытом пространстве на орбите так велик, а человек в скафандре в условиях невесомости столь беспомощен, что о строительстве СОЭС на орбите без роботов говорить бессмысленно… Создание космических роботов – одна из наиболее актуальных задач космической техники".
По существу, эта фраза – центральное место всей его книги. Только Феоктистов, почему-то эту мысль не развернул и не заострил, хотя книгу написал на основе лекций в МГТУ им. Баумана. Вот и надо ему было обратиться к студентам: "Нету у нас космических роботов, черт возьми!".
Добавим, что отсутствие космических роботов не позволяет нам сколько-нибудь существенно выдвинуться за пределы возможностей космонавтики, достигнутых в 1980-х годах. Все сколько-нибудь масштабные проекты в космосе, будь то создание базы на Луне, будь то орбитальные заводы, будь то полеты к Марсу, Юпитеру, Сатурну или еще куда, в той или иной степени предусматривают сборку на околоземной орбите каких-то конструкций. Это же очевидно, грузоподъемность ракет сильно ограничена, вот и вынуждает делить любую конструкцию на части. Скажем, марсианский корабль, вес которого по расчетам Феоктистова, должен составлять около 330 тонн, также должен быть собран на орбите. Без роботов это сделать нелегко или даже невозможно.
Спорить не будем, может быть на марсианский корабль и хватит возможностей ручной сборки на базе МКС. Но все остальное требует роботов и в большом числе. Пилотируемые полеты сильно ограничены огромной массой системы жизнеобеспечения экипажа, его радиационной защиты (об этом Феоктистов пишет самым подробным образом), а следовательно и огромной массой топлива. Роботы в этом отношении выглядят куда более предпочтительно: им не нужен кислород, не нужна вода, требуется только электроэнергия и отведение тепла. Роботы могут в известной степени сами себе добывать топливо для полетов или других нужд, перерабатывая вещество других небесных тел.
Потому, на мой взгляд, проблема автоматизации на земле и автоматизация в космосе, теснейшим образом взаимосвязаны между собой. Настолько, что одно без другого неосуществимо.
Развитие космонавтики, особенно в сторону хозяйственного назначения – орбитальных заводов, баз, сборки аппаратов и кораблей в космосе, потребует резкого увеличения мощностей по производству ракет-носителей. Скажем, для постройки в космосе 100 ОСЭС мощностью по 10 млн. кВт каждая, по подсчетам Феоктистова, требуется производство 2080 ракет-носителей. Сейчас в год с Байконура делается 40-45 запусков. При такой мощности система ОСЭС будет построена за 52 года. Потому нужны новые космодромы, и нужно научиться "делать ракеты, как сосиски", как некогда грозился один генсек-кукурузник.
Потом, создать роботов для космоса вряд ли возможно без предварительного опыта создания земных роботов соответствующей сложности и производительности. Тут требуется наработка совершенно нового опыта. Пока что, конструкторская мысль не выходит за пределы "механической руки" в той или иной ее разновидности. Для космоса этого слишком мало.
Для постройки той же ОСЭС требуется орбитальный завод. Возить трубки и крепеж на орбиту – нерационально. Нужно забросить туда слиток металла, и на орбитальном заводе его расплавить и экструзией вытянуть из него трубку или какой-то другой профиль, нарезать по размеру, изготовить крепежные детали, а потом все это собрать в конструкцию. Все это должно делаться полностью в автоматическом режиме и "механической рукой" сделано быть не может. Нужны другие идеи и другие конструкции. Кстати, а зачем крепеж и фитинги? Вот ведь инерция мышления у Феоктистова! Элементы конструкции можно скрепить сваркой, как горячей (лучевой или электрической), так и холодной (в вакууме металлические поверхности могут прилипать друг к другу).
Таким же образом может быть создана антенна мощного радиотелескопа для прослушивания космоса. По подсчетам Феоктистова, чтобы нам услышать возможные внеземные цивилизации, требуется строительство антенн в сотни километров диаметром. Такой масштаб достижим только в космосе.
Все хозяйственные проекты в космосе без роботов принципиально неосуществимы. С роботами, открывается простор для хозяйственного использования космоса. Например, строительство орбитальных солнечных электростанций, не только на околоземной орбите, но и на орбитах других планет или на околосолнечной орбите. Оборудованные системами накопления энергии, они могут стать энергетическими узлами как для земных, так и для космических нужд.
Строительство и сборка космических кораблей и аппаратов на орбите, добыча и переработка полезных ископаемых на других небесных телах, отправка комплексных исследовательских аппаратов на дальние планеты и их спутники – и так далее, и тому подобное. Скажем, строительство исследовательских аппаратов на дальних планетах может осуществляться путем заброски туда минимального комплекта роботов и сложных приборов, тогда как остальной материал для корпусов и частей, топливо – может быть добыто на месте.
Но для этого предварительно нужно создать автоматизированное хозяйство на Земле, поглубже изучить принципы полной автоматизации техпроцессов, накопить опыт, набить шишек, отработать технологии. После этого можно отправляться на хозяйственное завоевание глубин космоса.
Идея космической дозаправки
19 июля 2017 года
Kerbal Space
Очень хороший симулятор космических полетов. Мир там довольно условный, хотя и по образу и подобию Солнечной системы (например, у Кербала – аналога Земли, два спутника, меньше толщина атмосферы), но вся физика полетов и работы ракет построена по реальному образцу.