Новая Космическая Программа


Новая космическая программа возникла из руин старых. Новое поколение за
щитников темы космоса, инженеров и предпринимателей, теперь стремится с
делать космос границей, которой он должен был быть с самого начала Ц мес
том для развития и использования, не для пустых политических жестов. они
уверены в успехе, потому что развитие космического пространства не треб
ует прорывов в науке или технологии. Зато человеческая раса могла бы зав
оёвывать космос, применяя технологии двадцатилетней давности, а избега
я пустых полётов, мы могли бы вероятно делать это с прибылью. Различная де
ятельность в космосе не обязательно должна быть дорогой.
Рассмотрите высокую стоимость выхода на орбиту сегодня Ц тысячами дол
ларов за килограмм. Откуда она происходит? Наблюдателю запуска челнока,
потрясённому рёвом и напуганному пламенем, ответ кажется очевидным: топ
ливо должно стоить кучу денег. Даже авиалинии платят примерно половину с
воих операционных издержек за топливо. Ракета напоминает лайнер Ц она с
делана из алюминия и начинена двигателями, системами управления и элект
роникой Ц но топливо составляет почти всю её массу, когда она стоит на вз
лётном поле. Таким образом можно ожидать, что на топливо приходится поря
дком более половины операционных издержек ракеты. Но это ожидание ошибо
чно. В полёте на Луну на стоимость топлива, которое было необходимо, чтобы
достичь орбиты, приходилось менее чем миллион долларов Ц несколько дол
ларов за килограмм, отправленный на орбиту, лишь малая доля процента все
х затрат. Даже сегодня топливо остаётся незначительной частью стоимост
и космического полёта.
Почему полёт в космос стоит настолько дороже, чем авиарейс? Отчасти, пото
му что космический корабль не делается серийно; это вынуждает изготовит
елей покрывать их затраты на разработку из продаж только нескольких еди
ниц, и делать те немногие единицы вручную по высокой стоимости. Далее, бол
ьшинство космических кораблей выбрасывается после одного использован
ия, и даже челноки летают только несколько раз в год Ц их стоимость не мож
ет быть распространена на несколько рейсов в день в течение многих лет, в
то время как стоимость воздушных лайнеров может. Наконец, затраты космоп
орта сейчас распределяются только на несколько полётов в месяц, тогда ка
к большие аэропорты могут распределять свои издержки на многие тысячи. В
сё это сходится воедино, чтобы сделать полёт в космос обескураживающе до
рогим.
Но исследования аэрокосмической компании Боинг (это Ц люди, которые обе
спечили большую часть мира недорогими реактивными транспортными средс
твами) показывают, что флот, состоящий из челноков действительно многокр
атного использования, на которых летают и которые поддерживаются подоб
но воздушным лайнерам, снизил бы стоимость выхода на орбиту в 50 раз и боле
е.
Космос предлагает обширные возможности для промышленности. Хорошо изв
естны преимущества спутников связи и наблюдений с орбиты за космически
ми и земными объектами. Будущие спутники связи будут достаточно мощны, ч
тобы связываться с ручными станциями на земле, принеся окончательную мо
бильность в телефонных услугах. Компании уже предпринимают усилия, чтоб
ы извлечь преимущество нулевой гравитации для выполнения тонких проце
ссов сепарации, чтобы делать улучшенные фармацевтические препараты; др
угие компании планируют выращивать улучшенные электронные кристаллы.
За годы до того как ассемблеры вступят в производство материалов, инжене
ры будут использовать космическую среду, чтобы расширить возможности б
алк-технологии. Космическая промышленность будет обеспечивать растущ
ий рынок для услуг запуска кораблей, снижая издержки по запуску. Падение
издержек по запуску в свою очередь будет стимулировать рост космическо
й промышленности. Ракетный транспорт на земную орбиту наконец станет эк
ономически оправданным.
Космические проектировщики и предприниматели уже смотрят далее земной
орбиты на ресурсы солнечной системы. Однако в дальнем космосе ракеты бы
стро станут слишком дорогим средством транспортировки Ц они будут сжи
рать топливо, которое само должно было транспортироваться ракетой в кос
мос. Ракеты на сжигаемом топливе стары как китайские фейерверки, намного
старше "флага, усыпанного звёздочками". Они развились по естественным пр
ичинам: компактные, мощные и полезные для военных, они могут пробиваться
сквозь воздух и противодействовать сильной гравитации. Однако космиче
ским инженерам известны альтернативы.
Транспортным средствам не требуется огромных взрывов энергии, чтобы дв
игаться через свободный от трения вакуум космоса. Маленькие силы могут м
едленно и устойчиво разгонять транспортное средство до огромных скоро
стей. Поскольку энергия имеет массу, солнечный свет, попадающий в тонкое
зеркало Ц солнечный парус, обеспечивает такую силу. Притяжение гравита
ции Солнца обеспечивает другую силу. Вместе давление света и гравитация
могут носить космические корабли в любое место Солнечной системы и обра
тно. Только жар вблизи Солнца и сопротивление атмосфер планет будут огра
ничивать путешествия, заставляя паруса избегать эти места.
НАСА изучило солнечные паруса, разработанные, чтобы их везти в космос в р
акетах, но они должны быть довольно тяжелы и прочны, чтобы выдержать нагр
узку запуска и разворачивания. В конце концов инженеры будут изготавлив
ать паруса в космосе, используя структуры с высоким отношением прочност
и к массе для поддержки зеркал из тонкой металлической плёнки. Результат
ом будет "световой парус", высокоэффективный тип солнечного паруса. Посл
е ускорения в течение года световой парус может достичь скорости сто кил
ометров в секунду, оставляя самые быстрые сегодняшние ракеты далеко поз
ади.
Если вы вообразите сеть графито-волокных нитей, сплетаемую паучью сеть
шириной в километры, с промежутками между нитями размером с футбольное п
оле, вы будете на правильном пути, чтобы представить себе структуру свет
ового паруса. Если вы изобразите промежутки, соединенные тонкими светоо
тражающими плоскостями из алюминиевой фольги тоньше чем мыльный пузыр
ь, вы будете иметь неплохое представление, как он выглядит: большое колич
ество отражающих поверхностей, прочно связанных друг с другом и образую
щих обширную слегка колеблющуюся мозаику зеркал. Теперь изобразите гру
з, висящий на сети как парашютист с парашюта, в то время как центробежные с
илы держат подвешенные на сети зеркала натянутыми и плоскими в вакууме,
и вы получите почти достоверную картину.
Чтобы построить световой парус с помощью балк-технологии, мы должны нау
читься делать их в космосе; их обширные отражатели будут слишком тонки, ч
тобы пережить запуск корабля в космос и разворачивание. Нам придётся стр
оить структур каркаса, производить тонкую плёнку отражателей, и использ
овать удалённо управляемые манипуляторы в космосе. Но проектировщики к
осмических программ уже намереваются овладеть созданием конструкций,
производством и робототехникой для других космических приложений. Есл
и мы построим световой парус в начале космического развития, в этом начи
нании будут использоваться эти умения и при этом не будет требоваться за
пуск в космос большого количества материала. Хотя каркас и будет занимат
ь огромную площадь, он (вместе с материалами для большого количества пар
усов) будет достаточно лёгок, чтобы вывести его на орбиту за один или два п
олёта космического челнока.
Средства производства паруса произведут паруса дешево. Паруса, если их о
дин раз построить, использовать будет дёшево: у них будет немного критич
еских движущихся частей, небольшая масса, и нулевое потребление топлива
. Они будут крайне сильно отличаться от ракет по форме, функции и стоимост
и эксплуатации. На самом деле вычисления подсказывают, что издержки буду
т отличаться в пользу световых парусов приблизительно в тысячу раз.
Сегодня большая часть людей рассматривает остальную часть солнечной с
истемы как огромную и недоступную. Она и правда обширна; также как и Земле
, будут требоваться месяцы, чтобы сплавать с парусом туда и обратно. Однак
о её очевидная недоступность меньше относится к расстоянию, чем к стоимо
сти перемещения с помощью ракет.
Световые паруса смогут преодолеть барьер стоимости, открывая дверь в Со
лнечную систему. Световые паруса будет делать другие планеты более дост
ижимыми, но это не сделает планеты намного более полезными: они останутс
я смертоносными пустынями. Гравитация планет будет препятствовать све
товым парусам спускаться на их поверхность и будет препятствовать разв
итию промышленности на их поверхности. Вращающиеся космические станци
и могут имитировать гравитацию, если это необходимо, но привязанная к пл
анете станция избежать её не способна. Что ещё хуже, атмосферы планет бло
кируют солнечную энергию, распространяют пыль, подвергают металл корро
зии, нагревают холодильники, охлаждают печи и сдувают все вещи. Даже безв
оздушный Марс вращается, создавая препятствие для солнечного света в те
чение половины времени, и имеет достаточно гравитации, чтобы почти полно
стью задерживать солнечный свет. Световые паруса быстры и могут работат
ь без устали, но не прочны.
Огромная и непреходящая ценность космоса находится в его запасах вещес
тва, энергии и пространства. Планеты занимают место и задерживают энерги
ю. Материальные ресурсы, которые они располагают, размещены неудобно. Ас
тероиды, напротив, Ц это летающие горы ресурсов, которые имеют орбиты, пр
оходящие через всю солнечную систему. Некоторые пересекаются с орбитой
Земли; некоторые даже столкнулись с Землей, оставив на ней кратеры. Разра
ботка астероидов на полезные ископаемые выглядит реальной. Нам могут по
надобиться ревущие ракеты, чтобы выводить что-то в космос, но метеориты д
оказывают, что целые горы могут сваливаться из космоса, и, подобно космич
еским челнокам, объекты, падающие из космоса, не обязательно сгорают по п
ути вниз. Отправка посылок с материалами с астероидов на Землю с приземл
ением на соляных отмелях будет стоить немного.
Даже маленькие астероиды велики в человеческих понятиях: они содержат м
иллиарды тонн ресурсов. Некоторые астероиды содержат воду и вещество, по
хожее на нефтяной сланец. Некоторые состоят просто из обычного камня. Не
которые содержат металл, содержащий редкоземельные элементы, элементы,
которые погрузились так глубоко, что их трудно достать, очень давно, в пер
иод формирования металлического ядра Земли: эта сталь из метеоритов Ц п
рочный, стойкий сплав железа, никеля и кобальта, обладает значительным с
одержанием металлов платиновой группы и золота. Кусок шириной в километ
р этого материала (а их много), содержит драгоценных металлов стоимостью
на несколько триллионов долларов, вперемешку с таким количеством никел
я и кобальта, чтобы обеспечить земную промышленность на много лет.
Солнце заливает космос легко собираемой энергией. Каркас размером в ква
дратный километр, содержащий отражатели из металлической плёнки, собер
ет более чем миллиард ватт солнечного света, там нет ни облаков, ни ночи. В
невозмутимости космоса, где не бывает погодных явлений, тончайший колле
ктор будет прочен как дамба гидроэлектростанции. Так как Солнце выделяе
т столько же энергии за микросекунду, сколько всё человечество сейчас ис
пользует за год, энергия ещё на протяжении некоторого времени не будет о
граниченным ресурсом.
Наконец, сам космос предлагает пространство для жизни. Когда-то люди пон
имали жизнь в космосе как жизнь на планетах. Они воображали куполообразн
ые города, построенные на планетах, мертвые планеты, медленно преобразуе
мые в планеты, подобные Земле, и планеты, похожие на Землю, до которых доле
тают за годы звёздных полётов. Но планета Ц это как покупка комплекта то
варов Ц обычно они предлагают не ту гравитацию, атмосферу, продолжитель
ность дня и местоположение.
Свободное космическое пространство предлагает лучшее место для строит
ельства. Профессор Джерард О'Нейлл Принсетонского университета привлё
к к этой идеи общественное внимание, помогая восстановить интерес к косм
осу после неудачи с Аполлоном. Он показал, что обычные строительные мате
риалы Ц сталь и стекло, могли бы использоваться для строительства обита
емых цилиндров в космосе, километрами длиной и в окружности. По его проек
ту прослойка грязи под ногами защищает его жителей от естественного изл
учения космоса, также как жителей Земли защищает воздух над их головами.
Вращение создаёт ускорение, равняющееся земной гравитации, а широкие зе
ркала и оконные панели заливают солнечным светом всё внутри. Добавьте по
чву, ручьи, растительность и воображение, и земли внутри могли бы посопер
ничать с лучшими долинами на Земле, если их рассматривать как места для ж
изни. Только с ресурсами астероидов, мы будем способны построить практич
ески эквивалент тысяч новых планет Земля.
Приспосабливая существующую технологию, мы могли бы открыть космическ
ие просторы. Перспектива ободряющая. Оно показывает нам понятный способ
обойти земные ограничения роста, уменьшая одно из опасений, которое омра
чало наше взгляд в будущее. Таким образом перспектива космических прост
оров может мобилизовать надежду людей Ц ресурс, которого нам потребует
ся очень много, если мы собираемся иметь дело с остальными проблемами.

Космос и продвинутая технол
огия

Приспосабливая имеющуюся технологию, мы могли бы действительно открыт
ь космические просторы Ц но мы этого делать не будем.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47