Text
                    КОСМОНАВТИКА
XXI ВЕКА
Попытка прогноза развития до 210! года
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
Попытка прогноза развития до 2101 года
Под редакцией академика РАН Б.Е. Чертока
Москва Издательство «РТСофт» 2010
УДК 629.7 ББК39.6 4 50
Издательство выражает благодарность Федеральному космическому агентству за всестороннюю поддержку в издании книги, а также ООО «Страховой центр «Спутник»» за оказание материальной помощи в осуществлении данного проекта.
Ч 50 КОСМОНАВТИКАХХ1 ВЕКА. — Москва: Издательство«РТСофт», 2010. — 864 с., ил. ISBN 978-5-903545-10-0
Книга посвящена научно-техническому прогнозированию развития мировой космонавтики как комплексному проекту. Для формулирования сверхдолгосрочного прогноза используются экспертные методы научно-технического прогнозирования, методы анализа взаимовлияния событий, методы компьютерного моделирования и др. Приводится комплексный системный прогноз на XXI век.
Для специалистов в области космонавтики, а также для всех интересующихся методологией прогнозирования в различных отраслях.
УДК 629.7
ББК39.6
Ответственный редактор Б. Е. Черток Научный координатор проекта Ю. М. Батурин
Авторский коллектив: Черток Б. Е., Аполлонов В. В., Арин О. А., Афанасьев В. О., Афанасьев И. Б., Байгозин Д. А., Бармин И. В., Батурин Ю. М., Воронцов Д. А., Газенко О. Г., Даниличева П. П., Доброчеев О. В., Долговесов Б. С., Ерёмченко Е. Н., Жук Е. И., Жуков Г П., Жуков С. А., Закутняя О. В., Захаров А. В., Зеленый Л. М., Казанский И. П., Клименко А. С., Клименко С. В., Коробушин В. В., Кричевский С. В., Крючков Б. И., Лисов И. А., Меньшиков В. А., Модестов С. А., Никитин И. Н., Никитина Л. Д., Никитский В. П., Первушин А. И., Петрухин В. А., Райкунов Г. Г, Серебров А. А., Санько Н. Ф., Сумкин Д. А., Тугаенко В. Ю., Уразметов Т. Ф., Фролов П. В., Шаров В. Ю., Шаров П. С., ШуровА. И., Юровицкий В. М.
ISBN 978-5-903545-10-0	© Черток Б. Е. Идея и общее руководство проектом
© Батурин Ю. М. План проекта и составление
© Авторы статей
© Издательство «РТСофт», 2010
Издано при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям в рамках Федеральной целевой программы «Культура России»
Содержание
Краткое предисловие..............................................13
Космическая эра. Прогноз до 2101 года (Б. Е. Черток).............15
1.	Ошибки в прогнозах...........................................15
2.	Государства и космонавтика..................................20
3.	Геостационарная орбита (ГСО).........,......................23
4.	Звёздные войны..............................................25
5.	Луна........................................................26
6.	Марс........................................................28
7.	Революционные открытия......................................29
8.	Фантастический прогноз......................................30
Часть 1. ПОДХОДЫ И ОГРАНИЧЕНИЯ
Методология сверхдолгосрочного прогноза (О. А. Арин).............33
1. Предвидение-предсказание-прогноз.............................33
2. Западные прогнозы развития науки и техники...................37
Космополитика XXI века и прогноз развития космонавтики (Е. И. Жук)... .41
Можно ли сделать сверхдолгосрочный научный прогноз (Ю. М. Батурин) ..51
1.	Русло прогноза...............................................51
2.	Научно-техническое прогнозирование..........................53
3.	Постановка задачи...........................................54
Часть 2. НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ КОНТУРЫ КОСМОНАВТИКИ В XXI ВЕКЕ
Утро. XXI век. Солнечная система: исследование и освоение (Л. М. Зеленый, А. В. Захаров, О. В. Закутняя, Н. Ф. Санько).....61
3
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
Частный взгляд инженера-конструктора на развитие космонавтики в XXI веке (И. В. Бармин).........................................77
1.	Прикладные работы..............................................78
1.1.	Космические системы с использованием космических аппаратов (КА) дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ).......................78
1.2.	Координатно-временное обеспечение.........................79
1.3.	Космические информационные системы (КИС)..................79
1.4.	Система предупреждения астероидной опасности..............80
1.5.	Система борьбы с космическим мусором......................80
1.6.	Системы передачи солнечной энергии из космоса на Землю и освещения отдельных приполярных районов.....................80
1.7.	Космические технологии и производство.....................81
1.8.	Ударные космические системы...............................82
2.	Научные исследования.........................................82
2.1.	Астрономические и астрофизические исследования............82
2.2.	Исследования Солнечной системы............................83
2.3.	Космическая биология и медицина...........................87
2.4.	Физика «невесомости»......................................87
2.5.	Предсказание глобальных катастроф.........................87
2.6.	Пилотируемая космонавтика.................................87
3.	Технические проблемы развития космонавтики...................88
4.	Заключение...................................................90
Полёты человека в космос в XXI веке (Б. И. Крючков).................91
1.	Эффективность функционирования пилотируемых КА.................94
2.	Луна или Марс?.................................................96
3.	Жизнеобеспечение человека в космосе............................99
4.	Массовые полёты в космос......................................102
5.	Частный пилотируемый космос...................................105
6.	Космонавты—профессионалы......................................107
7.	Принятые сокращения...........................................108
Перспективы космонавтики (В. М. Юровицкий).........................109
1.	Будущее человечества — в космосе..............................109
2.	Три этапа развития космонавтики................................НО
3.	Двигатель весомой космонавтики................................114
4.	Энергетика будущего...........................................119
5.	Внеземные поселения...........................................121
6.	Заключение....................................................122
7.	Литература....................................................122
Вперёд к Циолковскому! Реактивное движение по лазерному лучу и другие приложения (В. В. Аполлонов)..............................123
1.	Реактивное движение по лазерному лучу.........................124
1.1.	Новый класс ракетных двигателей............................124
4
Содержание
1.2.	Параметры искры вЛРД.....................................128
1.3.	Механизм резонансного объединения УВ в Л РД..............130
1.4.	Л РД на основе резонансного объединения УВ для МР........130
1.5.	Резонансные свойства системы «Лазер — КА»................132
1.6.	Лазеры для программы «Импульсар».........................133
2.	Энергетика атмосферы........................................137
2.1.	Энергетика атмосферы и управление климатом...............137
2.2.	Энергетика электрических разрядов........................138
2.3.	Молнии в природном конденсаторе «Земля-Облако» ...........141
2.4.	Молнии в природном конденсаторе «Облако — Ионосфера»......146
2.5.	Орбитальная электрическая цепь...........................148
3.	Сверхдлинный токопроводящий канал...........................150
3.1.	Лазерные методы создания проводящих каналов...............150
3.2.	Мощные пучки для создания проводящих каналов.............154
3.3.	Технология «Импульсара» — новый подход к созданию проводящих каналов большой длины...................156
Беспроводная передача электрической энергии в космосе и из космоса: возможности и перспективы (В. Ю. тугаенко) ......................161
Военные операции из космоса (Б. Е. Черток).......................171
1.	Универсальная космическая платформа.........................171
2.	ЯЭУиЭРДУ....................................................172
3.	Оружие будущего — «электромагнитные снаряды»................173
4.	Альтернатива — совместная система ПРО.......................174
Аэрокосмическая деятельность в XXI веке: междисциплинарный прогноз (С. В. Кричевский).....................175
1.	Технический аспект..........................................177
2.	Социальный аспект...........................................179
3.	Социоприродный аспект.......................................179
4.	Универсально-эволюционный аспект............................180
5.	Заключение..................................................184
Системы визуализации и виртуального окружения в задачах исследования космоса: настоящее и будущее (В. О. Афанасьев, Д. А. Байгозин, Ю. М. Батурин, П. П. Даниличева,Б. С. Долговесов, Е. Н. Ерёмченко, И. П. Казанский, А С. Клименко, С. В. Клименко, И. Н. Никитин, Л. Д. Никитина, В. А. Петрухин, А. А. Серебров, В. Ф. Уразметов, П. В. Фролов)...185
1.	Введение. От иллюзии космического полёта к реальным полётам с виртуальной поддержкой.........................................186
2.	Погружение в виртуальную реальность.......................187
2.1.	Общее представление о системах виртуального окружения....187
2.2.	Приложения технологии виртуального окружения ............189
2.3.	Аппаратные конфигурации систем виртуального окружения.....192
5
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
3.	Виртуальная астрономия........................................
3.1.	Визуализация в астрономии...................................
3.2.	Виртуальный планетарий......................................
4.	Виртуальная реальность для задач космонавтики.................
4.1	Визуализация магнитосферы Земли..............................
4.2.	Визуализация индуцированного виртуального окружения.........
4.3.	ИВО для орбитальных операций................................
4.4.	ИВО для задач десантирования на планеты.....................
4.5.	Визуализация «шагающих» манипуляторов и робонавтов..........
4.6	Виртуальная реальность в исследовании планеты Марс...........
5.	Космическая педагогика будущего...............................
5.1.	Уроки из космоса............................................
5.2.	Виртуальное повествование как инновационная образовательная технология....................................
5.3.	Завтрашний день космической педагогики......................
6.	Прогноз для виртуальных приложений в космонавтике.............
Благодарности....................................................
Библиография.....................................................
Космодромы XXI века (И. Б. Афанасьев, Д. А. Воронцов)...............
1.	Космодромы — состав и виды......................................
2.	Краткая характеристика современных космодромов.................
Российские космодромы............................................
Американские космодромы..........................................
Китайские космодромы.............................................
Японские космодромы..............................................
Индийский космодром..............................................
Французские космодромы...........................................
Английский космодром.............................................
Израильский космодром............................................
Итальянский космодром............................................
Бразильский космодром............................................
Космодром Республики Корея.......................................
Космодром Корейской Народно-Демократической Республики...........
Иракский космодром...............................................
Иранский космодром...............................................
Международные космодромы.........................................
3.	Основные тенденции и прогноз развития космодромов до 2100 года.
У кого будут космодромы?.........................................
Облик космодромов будущего.......................................
4.	Приложения.....................................................
Космический туризм (П. С. Шаров)....................................
1.	Кого можно считать «космическим туристом»?......................
2.	Туризм орбитальный..............................................
6
Содержание
3.	Туризм суборбитальный.......................................288
4.	Прогноз развития «космического туризма» в XXI веке..........290
Часть 3. ЗАДАЧИ РОСИЙСКОЙ КОСМОНАВТИКИ И ВЫЗОВЫ XXI ВЕКА
Развитие мировой космонавтики в XXI веке (Г. Г. Райкунов)........301
1.	Социальные и цивилизационные предпосылки развития космической деятельности................................301
2.	Система планирования и управления космической деятельностью в России . 304
3.	Прогноз технологического развития по основным направлениям космической деятельности........................................309
3.1.	Космическая связь и телевещание..........................309
3.2.	Дистанционное зондирование Земли из космоса..............315
3.3.	Пилотируемые космические полёты..........................317
3.4.	Фундаментальные космические исследования.................325
3.5.	Координатно-временное и навигационное обеспечение........332
3.6.	Средства выведения.......................................336
3.7.	Космодромы...............................................341
3.8.	Наземный автоматизированный комплекс управления..........344
4.	Развитие национального космического потенциала..............348
4.1.	Развитие ракетно-космической промышленности..............348
4.2.	Развитие системы использования результатов космической деятельности.....................................355
5.	Международное сотрудничество в космосе......................361
6.	Литература..................................................370
Военный космос в XXI веке (В. В. Коробушин, В. А. Меньшиков).....371
Международное космическое право и вызовы XXI столетия (Г.П. Жуков) .397
1.	Господство законности в космосе на века.....................397
2.	Международно-правовой режим космического пространства в XXI столетии...................................................401
3.	Запрет национального присвоения космического пространства, Луны и других и небесных тел.....................................402
4.	Проблема размещения в космосе оружия любого вида............403
4.1.	Российско-китайская инициатива по предотвращению размещения оружия в космосе..................................404
4.2.	Международно-правовые аспекты российско-китайской инициативы . 406
4.3.	Определения понятий, связанных с ПРОК....................406
4.4.	Ограничительные меры.....................................408
4.5.	Контроль за соблюдением государством своих обязательств поДПРОК.......................................................409
4.6.	Мирное разрешение споров относительно применения или толкования ДПРОК..........................................409
7
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
4.7.	Процедурные вопросы......................................410
4.8.	Оценка проекта...........................................410
4.9.	Международная реакция....................................411
5.	Международно-правовые аспекты космической безопасности......414
5.1.	Кодекс поведения ЕС — реакция на российско-китайскую инициативу....................................................414
5.2.	Два диаметрально отличных подхода к проблеме обеспечения космической безопасности......................................415
6.	Международно-правовые аспекты глобальной задачи предотвращения астероидной угрозы...............................416
7.	Международно-правовой режим Луны............................420
Часть 4. БУДУЩЕЕ КОСМОНАВТИКИ
КАК ФУНКЦИЯ МИРОВОГО РАЗВИТИЯ
Космическая программа Японии (И. Б. Афанасьев, Д. А. Воронцов)....423
1.	История японской космонавтики................................424
2.	Текущие проекты..............................................429
2.1.	Ракеты-носители...........................................429
2.2.	Космические аппараты......................................430
2.3.	Военный космос............................................431
2.4.	Пилотируемая программа....................................432
2.5.	Перспективные разработки многоразовых ракетно-космических систем....................................433
3.	Японская космонавтика в начале XXI века......................435
4.	0 прогнозе развития японской космонавтики в XXI веке.........437
Китай в космосе (И. А. Лисов).....................................439
1.	Начало: ракета — спутник — космический корабль...............440
1.1.	Рождение ракетной промышленности	КНР и первая ракета......440
1.2.	Первый спутник............................................442
1.3.	Первая пилотируемая программа.............................444
2.	Космические программы........................................445
2.1.	Военно-прикладные задачи..................................445
2.2.	Наземный комплекс.........................................448
2.3.	Освоение геостационара....................................449
2.4.	Метеоспутники.............................................450
2.5.	Возвращаемые спутники.....................................451
2.6.	Коммерческие программы....................................452
2.7.	Новые связные аппараты китайского производства............454
2.8.	Развитие космической метеосистемы.........................456
2.9.	Исследование природных ресурсов Земли.....................456
2.10.	Разведывательные аппараты................................457
2.11.	Создание системы космической навигации...................460
8
Содержание
2.12.	Экспериментальные аппараты.................................461
2.13.	Носитель КТ-1 и противоспутниковое оружие..................462
2.14.	Научные спутники, лунные и межпланетные аппараты...........463
2.15.	Программа «Шэньчжоу».......................................463
3.	Нормативный (программный) прогноз..............................468
3.1.	Начальные условия прогноза..................................468
3.2.	Ближняя перспектива.........................................469
3.3.	Новые ракеты. Новый космодром...............................472
3.4.	Околоземный космос..........................................474
3.5.	Дальний космос..............................................476
3.6.	Пилотируемая программа......................................476
4.	Исследовательский прогноз......................................479
5.	Заключение.....................................................481
Прогноз развития мировых отношений в XXI веке (О. А. Арин)..........483
1.	Западные прогнозы структуры международных отношений в XXI веке.483
1.1.	Краткое замечание о российских прогнозах....................483
1.2.	Официальные прогнозы Вашингтона ............................485
1.3.	Прогнозисты и футурологи США о будущем мира.................488
1.4.	Прогнозы Джорджа Фридмана...................................501
2.	Мир настоящий и прогноз будущего...............................519
2.1.	Геоэкономическая структура мира.............................519
2.2.	Геостратегическая структура международных отношений.........521
2.3.	Россия на фоне ведущих акторов мировой политики.............524
2.4.	Прогнозы перспектив структуры мировых отношений.............529
3.	Будущее освоение космоса.......................................538
3.1.	Земля разделяет государства, космос обязан сближать.........538
3.2.	США — космическая держава № 1 ..............................540
3.3.	Россия — великое прошлое, неопределенное будущее............544
3.4.	Деятельность КНР в космосе..................................548
4.	Библиография..................................................552
Геополитика космоса в XXI веке (С. А. Модестов).....................555
Глобальные волны технологических нововведений (О. В. Доброчеев)....571
1.	Мировая хозяйственная жизнь как несущая платформа глобальных технологических нововведений.........................571
2.	Глобальные волны социальной активности.........................573
3.	Высокочастотные гармоники глобальной волны.....................576
4.	Длинные волны экономики........................................579
5.	Динамика глобальной волны......................................581
6.	О природе длинных волн мирового развития.......................585
7.	Проект периодической таблицы критических событий космонавтики..587
8.	Литература.....................................................587
9
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
Часть 5. ПОПЫТКА ПРОГНОЗА
Обзор экспертных оценок (В. П. Никитский).........................589
Логика предстоящих событий (А. И. Шуров, Ю. М. Батурин)...........607
1.	Экспертные оценки авторов книги..............................607
2.	Несовпадение числа ответов экспертов и количества оцениваемых событий как источник дополнительной погрешности прогноза.........635
3.	Экспертные оценки «группы мудрецов»..........................636
4.	Сравнение прогнозов экспертов-авторов и экспертов-«мудрецов» по макрособытиям..................................................643
5.	Восстановление прогнозного графа по его блокам....................645
Статистическая обработка прогнозируемыхсобытий развития космонавтики и оценка их взаимовлияния (Д. А. Сумкин).............649
1.	Постановка задачи............................................649
2.	Подход к проблеме............................................650
3.	Статистическая обработка высказываний экспертов..............650
3.1.	Вид распределения и его характеристики....................650
3.2.	Весовые оценки экспертов..................................653
3.3.	Итоговое распределение событий............................654
4.	Оценка взаимовлияния событий.................................655
4.1.	Свойства множества высказываний экспертов.................655
4.2.	Шкала измерений...........................................657
4.3.	Мера близости ............................................658
4.4.	Принципы выбора решения...................................659
5.	Учёт фоновых оценок..........................................667
6.	Результирующая оценка прогнозируемых событий.................672
7.	Заключительные замечания.....................................673
Периодическая таблица критических событий космонавтики (Ю. М. Батурин, О. В. Доброчеев)..................................675
1.	Последовательные волны творческой и деловой активности............675
2.	Определение виртуальной точки начала космической эры человечества.679
3.	Матрица космического времени.................................681
4.	Возможные пути развития космонавтики после точки бифуркации..689
Часть 6. НЕТРАДИЦИОННЫЙ ВЗГЛЯД НА ПРОГНОЗЫ
Космические полёты в фантазиях человечества. К истории развития литературных идей космонавтики (О. Г. Газенко, В. Ю. Шаров).......711
1.	О моем соавторе и истории этой работы........................711
10
Содержание
2.	Введение.......................................................717
3.	На крыльях орлов и по воле богов...............................718
4.	Посредством гениев и монгольфьеров.............................722
5.	В пушечном снаряде, с помощью электричества и «антигравитации».729
6.	Силой мысли, ядерной энергии и реактивной ракеты...............739
7.	К звёздам на волнах космической оперы — за приключениями и полезными ископаемыми..........................................751
8.	Бегство с Земли в поисках спасения и... любви..................759
9.	Философия контакта и героика космоса...........................771
Загадка эффективности писателей-фантастов в научно-техническом прогнозировании (Ю. М. Батурин)................781
1.	Роль интуиции в прогнозах......................................781
2.	Обескураживающая сеть событий..................................783
3.	Художественное произведение о будущем как отражение настоящего.785
4.	Правдоподобные рассуждения и прогнозы..........................792
5.	Эффективные писательские эвристики.............................793
6.	Фантазирование как естественное прогнозирование................795
7.	Рецепт писательского предсказания..............................797
Полдень космической эры. Научно-фантастический очерк (А. И. Первушин)....................................................799
Этап 1. Под знаком Марса..........................................799
Этап 2. Орбитальный тупик.........................................803
Этап 3. Живые планеты.............................................805
Этап 4. Вакуумные цветы...........................................808
Этап 5. Стрела познания...........................................810
Отлучение. Научно-фантастическая повесть (С. А. Жуков)..............813
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Второй век космической эры глазами молодого поколения (П. С. Шаров). .833
1.	Государство и космонавтика........................................833
1.1.	Частно-государственное партнерство............................833
1.2.	Государственная политика воспитания молодого поколения........835
2.	Прогноз возможных вариантов развития космонавтики в XXI веке......837
2.1.	МКС...........................................................837
2.2.	Луна..........................................................838
2.3.	Марс..........................................................839
2.4.	Проблема космического мусора..................................840
3.	Демилитаризация космического пространства.........................840
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
4.	Революционные открытия..........................................840
5.	Фантастический прогноз..........................................841
Априорная история космонавтики. Прогнозный сценарий (Ю. М. Батурин)......................................................843
2010—2020 гт. Реальный космос — военный, а виртуальный — туристический . .844
2021—2030 гг. Закат МКС, восход китайской орбитальной станции......848
2031—2040 гг. Милитаризация космоса и неоцененное научное открытие..850
2041—2050 гг. Первая космическая война.............................852
2051—2060 гг. Война и мир. В космосе, на Луне и на Земле...........853
2061—2070 гг. Марс не даёт «Добро».................................856
2071—2080 гг. Одни отдыхают в лунном отеле, другие «кукуют» на астероиде.. 858
2081—2090 гг. Самый дальний космический пост человечества..........859
2091—2100 гг. Вторая космическая гонка.............................860
2101 год. В космос уходят Иные.....................................861
Авторы прогноза как часть сценария, или Извне и изнутри............862
КРАТКОЕ ПРЕДИСЛОВИЕ
В январе 2009 года, выступая на Королёвских чтениях, академик РАН Б. Е. Черток поставил задачу составления научно-технического прогноза развития мировой космонавтики на XXI век и пригласил к участию в проекту специалистов и... писателей.
Через год мы представляем читателю результаты этой работы в книге «Космонавтика XXI века (попытка прогноза развития до 2101 года)». Разумеется, прогноз на целый век — это фантастика. Но научная фантастика.
Книгу открывает вступительная статья академика Б. Е. Чертока.
Первый раздел посвящён методологии прогноза, который, по существу, является комплексным, потому что столь сверхдолгосрочный прогноз невозможен в принципе без учёта прогнозов геополитических, геоэкономи-ческих, прогнозов развития международных правовых регуляторов и т. д.
Второй раздел включает статьи специалистов в области практической космонавтики и космической науки. Все они высказывают свои частные мнения о будущем космонавтики, которые можно назвать экспертными оценками. При этом, например, говоря об альтернативных ракетам средствах выведения полезной нагрузки в космос, мы ограничились в книге малознакомым читателю лазерным стартом, полагая известной читателю научно-техническую литературу по ядерным и другим двигателям, безусловно, учитывавшимся при составлении прогноза. Такого же принципа мы придерживались и в описании других проблем.
Если в предыдущем разделе речь шла об исследовательском прогнозировании, которое исходит из современного состояния оцениваемого объекта и стремится увидеть его будущее, то третий раздел посвящён практическим задачам в гражданской и военной космонавтике с учётом вызовов XXI века. По-другому это называется нормативным прогнозом. При нормативном прогнозе сначала устанавливаются потребности, в соответствии с ними ставятся цели и только затем выбираются стратегии и намечаются меры по распределению ресурсов, расчёт сроков реализации и т. п. По существу, нормативный прогноз очень близок к планированию. Мы полагаем, что читателю будет интересно сравнить планы с итоговым исследовательским прогнозом.
К нормативному прогнозу примыкают и юридические рамки предстоящих действий в космическом пространстве. Специфика международного
13
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
космического права состоит в том, что оно призвано предвосхищать поведение отдельных государств в сфере космической деятельности на многие десятилетия и даже столетия вперёд. Соответственно, и установленный международно-правовой режим космического пространства признан всеми государствами и международным сообществом в качестве правила поведения на время много большее, чем глубина прогноза, являющегося целью нашей книги. Поэтому глава об ответах международного космического права на вызовы XXI столетия также помещена в третий раздел.
Четвёртый раздел открывается главами о космонавтике Китая и Японии как будущих ведущих космических державах. При этом, как и в предыдущем разделе, описания космонавтики США, России, объединённой Европы, ввиду огромного объёма материала и наличия хорошей литературы на эту тему, опускаются, хотя, разумеется, учитываются при составлении прогноза. Далее в нём представлены прогнозы в сфере геоэкономики, геополитики и геостратегии.
В пятом разделе демонстрируется процедура обобщения прогноза, включая корректировку динамики предвидимых событий.
А вот в шестом разделе читателя ждёт сюрприз — литературный блок, в котором исследуется неожиданная эффективность прогнозных попыток писателей-фантастов. Заключают раздел научно-фантастические произведения писателя А. И. Первушина и профессионального космонавта и литератора С. А. Жукова.
В завершении книги намеренно поставлена статья одного из самых молодых авторов данного издания П. С. Шарова. Любопытно сопоставить взгляд в будущее патриарха космонавтики Б. Е. Чертока с представлениями молодого поколения. Разница в возрасте авторов вступительной главы и заключения составляет примерно 70 лет, что по порядку величины совпадает с глубиной сделанного прогноза.
Наконец, излагается собственно прогноз в виде возможного сценария.
Логика изложения в книге, вообще говоря, требует последовательного чтения указанных разделов. Но специалисты по проблемам, затронутым в книге, в принципе, могут свободно ограничиться только теми главами, которые представляют для них профессиональный интерес.
Спасибо, что решили воспользоваться нашей «машиной времени»!
Космическая эра. Прогноз до 2101 года
Б. Е. ЧЕРТОК
Мечты, сказки, фантастические романы и теоретические исследования возможности полёта в космическое пространство, на другие планеты насчитывают более ста лет. Однако начало эры практической космонавтики отсчитывается от 4 октября 1957 года — даты запуска в СССР первого в мире искусственного спутника Земли (ИСЗ). За 51 год, а это менее чем продолжительность жизни одного поколения человечества, совершён прорыв в новую область деятельности. Создана совершенно новая отрасль науки, техники, промышленности, культуры.
Приоритетные достижения космонавтики относятся ко второй половине XX века. Всё, что происходит в настоящее время — первое десятилетие XXI века, пока базируется на открытиях и достижениях науки и техники XX века.
XX век дал человечеству теорию относительности, квантовую механику, ядерную энергию, выход в космос, необычайный прогресс авиационной техники, информатики, автоиндустрии, генной инженерии и много чего другого.
1.	Ошибки в прогнозах
Предсказать развитие науки и техники можно с большой достоверностью на ближайшие 10—15 лет. А на срок — до конца XXI века — необычайно трудно. Любое предсказание до известной степени предвзято и необъективно. В том числе и по космонавтике.
Для выхода в Космос с Земли человечество использует ракеты и пока ещё не создало других средств. Космические программы теснейшим образом связаны с наукой, экономикой, политикой государств, со стратегией использования наступательных и оборонительных видов вооружения.
© Черток Б. Е., 2010
15
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
Развитие космонавтики в XXI веке будет определяться не только её собственными предыдущими научными и технологическими наработками, но прогрессом во многих областях науки, технологии, экономики и мировой политики. Прогнозирование её развития следует относить к области футурологии — концепции будущего человеческой цивилизации. Научно-исследовательская деятельность по прогнозированию далёких перспектив для ученого и для человека с инженерным мышлением дело безответственное. За ошибки в прогнозах с авторов, как правило, не спрашивают. Ошибки в прогнозах мы прощаем не только любителям, но и великим учёным, выдающимся инженерам, социологам и политикам. Научное прогнозирование определяется опытом и личной интуицией автора.
Напомню несколько ошибок в прогнозах будущего науки и техники, которые допустили известные учёные.
Лорд Кельвин — знаменитый британский учёный-математик и физик, президент Британского королевского общества — за 15 лет до полёта братьев Райт заявил: «Создание летательных аппаратов тяжелее воздуха невозможно»; и кроме того: «будет доказано, что рентгеновские лучи фикция».
В 1926 году для всех радиоспециалистов и радиолюбителей был очень высок авторитет профессора Ли де Фореста — изобретателя первых электронных ламп, сделавших революцию в радиотехнике. Среди учёных появились предложения по межпланетной радиосвязи. Я увлекался радиотехникой и мечтал принять сигналы с Марса. Ли де Форест между тем заявил: «Только мечтатель вроде Жюля Верна может говорить о том, что возможно поместить человека в многоступенчатую ракету, запустить его в гравитационное поле Луны, а затем вернуть на Землю. Подобный пилотируемый полёт невозможен, несмотря ни на какие будущие достижения науки».
Эрнест Резерфорд был первым учёным, которому удалось расщепить атомное ядро. За 15 лет до взрыва первой атомной бомбы он сказал: «Энергия, которая получается в результате ядерного распада, настолько незначительна, что любой, кто рассчитывает на получение дополнительного источника энергии от ядерной реакции, предается пустым мечтам».
Практически такую же позицию занимал и великий Эйнштейн, автор формулы Е=тс2.
Формулы Циолковского V = W jи Эйнштейна Е=тс2, опубликованные впервые в 1903 и 1905 годах, через 50 лет материализуются в виде первой ракеты-носителя атомной бомбы.
В 1965 году после триумфальных полётов «Востоков» и «Восходов» С. П. Королёв оставался великим трезвомыслящим главным конструкто
16
Космическая эра. Прогноз до 2101 года
ром. Но его до конца жизни не покидали чувства романтической увлечённости. Не в шутку, а всерьёз он говорил, что лет через десять-двадцать за выдающиеся заслуги трудящиеся будут летать в космос по профсоюзным путёвкам.
В том же 1965 году выдающийся конструктор ракет Вернер фон Браун в интервью прессе сказал, что в недалёком будущем билет для путешествий на Луну будет стоить 5000 долларов. Не только великие главные, но и весьма трезвые американские руководители промышленности, собравшись на симпозиуме по перспективам космонавтики в 1966 году, обсуждали доклады, в которых доказывалось, что до конца века на Луне будет создана постоянно действующая станция, начнётся строительство постоянной базы на Марсе, будет совершён пилотируемый полёт к Венере и начата разработка ценнейших минералов на Меркурии. Основой энергетики для межпланетных перелётов прогнозировалось использование управляемого термоядерного синтеза.
Академик Игорь Васильевич Курчатов в 1956 году считал, что управление термоядерной реакцией будет освоено через 10—15 лет.
Если бы в 1955 году министров обороны США или СССР спросили, когда можно будет запускать межконтинентальные ракеты с ядерным зарядом из-под воды с атомных подводных лодок, они оба ответили, что пока это фантастика, на которую не стоит тратить время. А всего через ЗОлет в 80-х годах прошлого века Советский Союз и США имели на вооружении сотни атомных подводных лодок, на каждой из которых стояло по 16 (в СССР) или по 20 (в США) межконтинентальных ракет. Залп только одной подводной лодки, если все ракеты достигнут целей, способен практически уничтожить государство величиной с Англию. А потребовалось для реализации этой фантастики всего 30 лет со дня пуска первой ракеты с дизельной подводной лодки.
Никто из учёных не спорил с прогнозом Циолковского, который он сделал в начале XX века, что человечество не останется вечно в своей колыбели на Земле, а расселится по всей солнечной системе.
В 1966 году в США на упомянутом симпозиуме Американского астронавтического общества, учёные и специалисты США выступили с докладами, содержащими прогнозы развития космической техники. Наибольший интерес представляет общий доклад одного из бывших теоретиков нёмецкого ракетного центра в Пенемюнде К. А. Эрике «Полёты к планетам солнечной системы». Эрике рассматривал события ближайших 35 лет и рисовал реальные, с точки зрения американских учёных, достижения космической техники до 2001 года.
«В конце 2000 года межпланетные полёты по трассам от Меркурия до Сатурна осуществляются комфортабельными пилотируемыми летательными аппаратами. При осуществлении всех этих полётов к дальним
17
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
планетам производилось непрерывное управление движением и регулирование условий на борту как пилотируемых, так и беспилотных аппаратов с помощью широкой сети установок, созданных на Луне. Кроме того, была создана сеть автоматических ракетных спутников в околоземном и окололунном пространстве, практически превратившая весь район между Землёй и Луной в гигантскую антенную систему, способную управлять движением космических кораблей в солнечной системе и даже за её пределами. Наши гелионавты побывали в самых разных областях солнечной системы, от выжженных Солнцем побережий планеты Меркурий, до ледяных скал Титана, спутника Сатурна. Прошло уже три года с тех пор, как была организована добыча и обработка металлической руды на Меркурии. На Марсе только что начаты работы по осуществлению долгосрочной программы внедрения в приполярных районах северного и южного полушарий для марсианских условий культур».
И далее много интереснейших прогнозов и предложений, не потерявших актуальности спустя 42 года, но пока очень далёких от осуществления1.
В начале 70-х годов XX века полным ходом шла разработка многоразовой транспортной системы «Спейс-шатгл». Учёные и экономисты считали, что использование опыта авиации позволит решить проблему многоразовое™ космических аппаратов и удешевит полёты в космос. Отметим, что во времена разрушительных и криминальных реформ 90-х годов наши российские государственные мужи не жалели денег на оплату консультаций «всемогущих» и «всепонимающих» американских экономистов. В действительности малограмотных хапуг. Но в Москве была великая рыночная эйфория!
Так вот, эти «многоопытные» американские экономисты, получив задание доказать преимущества многоразовости космических систем подсчитали, что вывод в космос 1 кг полезного груза на «Спейс шаттле» будет обходиться первое время в 5000 долларов, затем в 1000 долларов и при более 100 полётов в год дойдет до 100 долларов.
В действительности американцы намерены прекратить эксплуатацию «Спейс-шаттлов». Реальная стоимость по разным полётам составляет от 15 до 20 тысяч долларов за 1 кг полезного груза, доставляемого «Шаттлами» на Международную космическую станцию (МКС). Билет для полёта не на Луну, а на международную орбитальную станцию с помощью российского транспортного корабля «Союз», стоит не 5000 долларов, обещанные фон
' Цитата приведена с сокращениями по книге «Космическая эра. Прогнозы на 2001 год». Пер. с англ. Изд-во «Мир». М., 1970. Материалы симпозиума. Сборник избранных докладов, прочитанных на IV симпозиуме американского астронавтического общества.
18
Космическая эра. Прогноз до 2101 года
Брауном для Луны, а 30 миллионов долларов. Если инженер-конструктор или современный программист ошибаются в расчётах параметров и оценке технических характеристик создаваемых ими сложных объектов в два раза, то его наказывают или даже увольняют. А экономисты ошиблись в 100 и более раз! Это происходит по причине полной некомпетентности или в угоду коррумпированным чиновникам и политикам.
Для космонавтики начала XXI века стоимость вывода 1 кг полезного груза (по беспилотным программам) составляет 20—25 тысяч долларов, на геостационарную орбиту, соответственно, 30—50 тысяч долларов. Я не могу прогнозировать существенное удешевление вывода в космос полезных грузов в ближайшие 50 лет.
То, что мы называем «здравым смыслом», позволяет утверждать, что предполагаемое Циолковским расселение человечества по Солнечной системе в XXI веке получит начало только в виде лунной базы.
Современные беспилотные автоматические аппараты-телескопы, оснащённые приборами дистанционного исследования и системами передачи информации, за последние 30 лет обогатили человечество ббльшим количеством открытий в области планетологии, происхождения и строения Вселенной, чем оно имело за все предыдущие тысячелетия. Десятки современных государств, присоединившихся к «космическому клубу», считают необходимым иметь своего космонавта, свои спутники связи, а совсем хорошо — свои ракеты-носители и космодромы. При этом, к сожалению, остаются в тени имена учёных, которые используют достижения космонавтики для познания, исследования мира и открытий. СМИ передовых стран в области науки (в том числе США и Россия) расписывают полёты космонавтов и астронавтов на МКС, но очень редко упоминают о сенсационных открытиях учёных, обрабатывающих информацию с орбитального телескопа «Хаббл», автоматических аппаратов «Кассини» и многих других.
Современная наука и технологии подошли в XXI веке к рубежу, преодоление которого изменит очень многое в условиях жизни всего человечества. Этот рубеж — прямое технологическое вмешательство человека в строение вещества на атомно-молекулярном уровне.
Кто выдумывал, изобретал и отрабатывал «программное обеспечение» для взаимодействия атомов и молекул так, чтобы создать жизнь, — пока не известно. Романтики и космические фанаты не потеряли надежды на помощь внеземного разума. До конца XXI века вряд ли мы его обнаружим.
В XXI веке уникальность планеты Земля во всей обозримой Вселенной должна быть осознана человечеством для объединения усилий всех ведущих государств, с целью её сохранения. «Человек разумный» — яв
19
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
ление, совершенно исключительное, выпадающее из объёма наблюдений космическими аппаратами. Этот homo sapiens обязан использовать силу разума для надёжной защиты планеты от неразумности разумного человека.
2.	Государства и космонавтика
Будущее космонавтики может быть предсказано совместно с анализом национальной и государственной социально-политической стратегии.
США, при всех своих внутренних проблемах, до 30-х годов XXI века будет оставаться самой мощной державой мира в военном отношении и самой передовой в области науки и технологий. НАТО является надёжным инструментом, позволяющим США использовать не только свой, но и европейский научно-технический потенциал. Космической стратегией на ближайшие 20—30 лет будут приоритеты по программам самого широкого спектра.
За счёт транспортных систем России и Европы будет поддерживаться работа МКС. Сама по себе МКС для США уже особого интереса не представляет. Через 10—15 лет, побив 15-летний рекорд «Мира», МКС будет затоплена. Россия, Европа и Япония без экономической поддержки США обеспечивать работу МКС пока не способны.
Для России будущие программы новых технологий ракетно-космической отрасли — проблемы не только научные и экономические.
В результате либерально рыночных реформ российская оборонная промышленность лишилась многих тысяч квалифицированных рабочих и инженерных кадров. Зато мы обогатили профессиональными кадрами США и Европу. Режим «диктатуры пролетариата» в России более не возможен — эту диктатуру просто некому осуществлять.
«Золотые руки» высококвалифицированных рабочих и светлые мозги инженеров-энтузиастов будут для России проблемой, которой нет в США.
Программы на ближайшие 10 лет утверждены и в России, и в США, Китае и Индии. С поправками на глобальный кризис они будут выполняться.
Вместо знаменитой обсерватории «Хаббл», которая без профилактики с помощью «Спейс-шаттлов» просуществует ещё лет пять, будет выведена на орбиту новая обсерватория для изучения Вселенной. Новые автоматические аппараты продолжат исследования и обогатят науку широким спектром новых открытий на планетах солнечной системы и прежде все
20
Космическая эра. Прогноз до 2101 года
го на спутниках Юпитера и Сатурна. Мощный научный аппарат НАСА разрабатывает не только технику, но и стратегию будущего космонавтики. К сожалению, в России на государственном уровне нет аналогичного по интеллектуальному потенциалу аппарата.
Круглосуточная информация со спутников дистанционного зондирования Земли обеспечит долгосрочные и надёжные метеорологические прогнозы, предупреждения о чрезвычайных ситуациях, контроль за техногенными катастрофами, нарушением экологического режима и т. д. Контроль высокой разрешающей способности за стратегически важными районами будет осуществляться системами специализированных спутников военной разведки. Оптико-электронные цифровые системы гарантируют разрешение до единиц сантиметров при обработке в реальном масштабе времени. США первыми создадут системы, объединяющие информацию навигационных спутников «Newstar-GPS» с низкоорбитальными разведчиками, системами спутниковой связи и оперативного управления. Совместная обработка информации спутников трёх уровней: низкоорбитальных, навигационных и геостационарных — позволит оперативно управлять всеми видами войск: сухопутных, военно-воздушного и морских. Соответственно, и всеми видами мирного транспорта.
Американское государственное агентство НАСА облечено большими полномочиями. Все федеральные расходы на космонавтику, за исключением чисто военных, реализуются через или под контролем НАСА. Годовой бюджет НАСА в 2009 году превышал космический бюджет России почти в 10 раз. При таких начальных условиях нет сомнений, что в ближайшие 10—15 лет в США будут созданы новый сверхтяжелый носитель и пилотируемый корабль, хотя президент Обама и свернул лунную программу.
В течение ближайших 20—25 лет Китай будет вкладывать огромные средства под лозунгом «догнать и перегнать Америку и Россию в области космонавтики». Коммунистический Китай строит социалистическое общество с «китайской спецификой». Китайским коммунистам удалось в короткий срок превратить отсталую аграрную страну с голодающим, полуграмотным, почти полуторамиллиардным населением в государство, овладевшее всеми видами современной технологии и массовым производством конкурентноспособных товаров — от самых современных компьютеров до кроссовок. Главная стратегическая задача Китая — создать общество на базе «экономики знаний». Экономические и технологические задачи в последние 15 лет решались Китаем в масштабах и в сроки, недоступные другим государствам — Китай будет второй державой, способной осуществить реальное «господство в космосе». Одним из решающих факторов, гарантирующих феноменальные успехи Китая, является
21
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
идеологическое, политическое единство и не риторический, а подлинный энтузиазм в овладении знаниями и высокими технологиями.
Зайдите в любой российский салон-магазин современной электроники. Широчайший ассортимент на любой вкус и на любой карман. Но ни одного, даже простейшего, электронного прибора «сделано в России» не найдёте.
90 процентов — «сделано в Китае». Китайская стратегия создания передовых технологий является надёжным плацдармом для реализации в будущем принципа «господства в космосе».
Россия пока не имеет стратегии развития объединяющей общество. За 15 лет криминальных реформ под лозунгом всесилия свободного рынка в России была разрушена оборонная промышленность, машиностроение, сельское хозяйство, дезорганизована армия. Всё основное жизнеобеспечение основано на продаже своих природных богатств — прежде всего нефти, газа, леса. На сырьевых сверхдоходах возникла новая элита, класс сверхбогачей и махровый коррумпированный чиновничий аппарат. Зачем этой элите заботы о развитии отечественной космонавтики.
Для того чтобы Российская космонавтика вошла в будущем хотя бы в первую пятерку, необходимы радикальные жёсткие социально-политические реформы. И не только ради космонавтики.
Исходя из таких невесёлых размышлений, считаю, что до 2030 года Россия должна уделять основное внимание программам безусловной космической безопасности (спутники всех видов связи, дистанционному зондированию Земли (ДЗЗ), включая разведку, системы ПРО, ГЛОНАСС и метео-).
Космические программы по обеспечению безопасности и высокой обороноспособности страны должны иметь единого генерального руководителя, несущего ответственность не только за разработку и данные космических аппаратов, но за всю систему, вплоть до немедленного доклада высшему военно-политическому руководству страны реальных результатов использования космической информации.
Урок истории: космическая разведка позволяет в реальном масштабе времени вести наблюдение за танками, артиллерией, бронетранспортёрами и прочей техникой, которая концентрировалась на территории Грузии для нападения на Южную Осетию.
Где были наши славные оптико-электронные, всепогодные и круглосуточные средства разведки?
За эффективность системы в подобных случаях должен нести ответственность не разработчик космического сектора, а начальник «системы в целом»... если он существует. А если его нет, то это вина лично министра обороны и начальника генштаба.
22
Космическая эра. Прогноз до 2101 года
Космонавтика и ракетная техника связаны едиными производственными организациями, техникой испытаний, космодромами. Перспективные космические программы России будут во многом определяться сроками создания нового тяжёлого (вместо «Протона») и столь же надёжного носителя. На это уйдёт лет десять—двенадцать. США тяжёлый и сверхтяжёлый носитель создадут в ближайшие 8—10 лет.
3.	Геостационарная орбита (ГСО)
В XXI веке предстоит ожесточённая экономическая и политическая борьба за место спутников связи на ГСО. Космический аппарат, выведенный на ГСО, имеет период обращения, равный периоду вращения Земли, и плоскость орбиты практически совмещена с плоскостью Земного экватора. Подспутниковая точка имеет свою географическую долготу — рабочую точку — и нулевую широту.
Первые космические аппараты (КА) были выведены на ГСО в 60-х годах. Всего с тех пор на ГСО выведено около 800 КА и каждый год добавляет по 20—25 новых.
По данным на 2008 год, на геостационарной орбите находились более 1150 объектов. Среди них управляемых КА около 240, а остальные уже отказавшие разгонные блоки и другие объекты.
В среднем масса полезного груза, выводимого носителями на околоземные орбиты, составляет 3—4 % от стартовой массы носителя. Для геостационарных орбит масса КА составляет всего 0,3—0,5 % от стартовой массы носителя и разгонного блока.
Выведение КА на ГСО, как правило, производится трёхступенчатыми носителями с последующим использованием разгонных блоков.
Геостационарная орбита как наивыгоднейшее место для размещения систем спутниковой связи в ближайшие 20 лет исчерпает свой ресурс.
Неизбежна жёсткая международная конкуренция. Одним из возможных решений может оказаться создание на ГСО тяжёлых многоцелевых платформ. Обозревая почти 1/3 поверхности планеты, такая многоцелевая платформа будет способна заменить многие десятки современных спутников связи. Платформе потребуется мощная солнечная электростанция. Для замены десятков современных спутников связи платформе потребуется электрическая мощность от 500 до 1000 киловатт.
Большие антенны — параболические или активные фазированные решётки — способны создать у поверхности Земли любое заданное значение ЭИИМ (эквивалентная изотропная излучаемая мощность) и принимать информацию от Земных абонентов, использующих приборы по
23
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
габаритам, не превышающим лучшие современные мобильники. Возможность размещения на тяжёлых геостационарных платформах сотен ретрансляторов различных диапазонов позволит владельцам таких платформ торговать стволами связи любого назначения для любого района земли.
Тяжёлые многоцелевые платформы будут коммерчески выгодны и послужат глобальному информационному сближению народов. Разработка и создание подобных геостационарных систем необходима человечеству не в далёком будущем, а в ближайшие 25—30 лет.
Проблема создания и эксплуатации тяжёлых геостационарных платформ может быть быстро решена при кооперации космической техники России и Европы.
Однако космические станции на ГСО могут быть эффективно использованы и в военных целях, для подавления агрессора в локальных конфликтах и в ситуациях типа «звёздных войн». Об этом ниже.
В начале 90-х годов прошлого века в России был разработан реальный проект первой в мире тяжёлой универсальной платформы на ГСО. Масса предлагаемой платформы по проекту достигала 20 т. Вывод на орбиту обеспечивался прошедшей успешные лётные испытания ракетой носителем «Энергия». В 1989—1990 годах РКК «Энергия» при поддержке военно-промышленной комиссии Совета Министров СССРделала предложения Германии, Франции, Европейскому космическому агентству о сотрудничестве и совместной работе по созданию универсальной тяжёлой космической платформы на ГСО. В те годы только Россия, обладавшая уникальным носителем «Энергия», могла решить эту задачу. Весьма детальная разработка конструкции платформы и техники выведения вызвали большой интерес у ведущих немецких и французских корпораций. Начались совместные работы. Однако либерально-рыночные реформы 90-х годов разрушили организацию и лишили всякой государственной поддержки производство носителей «Энергия». Продолжение программы тяжёлой космической платформы после потери носителя стало бессмысленным.
В силу географического положения России, кроме использования геостационарной орбиты, не обеспечивающей связь с арктическими регионами, необходимо создание группировки из трёх спутников на геосинхронных эллиптических орбитах типа «Молния», что обеспечивает покрытие 100 % территории, включая Арктику.
Российский научно-технический задел пока ещё обеспечивает возможность реализации многофункциональной космической системы связи для любой точки страны. Необходимым условием будет создание нового носителя и транспортной системы для создания на ГСО многоцелевых платформ.
24
Космическая эра. Прогноз до 2101 года
4.	Звёздные войны
В горячие дни холодной войны во второй половине XX века американская пропаганда за «господство в космосе» ввела терминологию «звёздные войны». К реальным звёздам это понятие никакого отношения не имело. Различные средства массовой информации «звёздными войнами» именовали программы противоракетной обороны, борьбу с космическими средствами военного назначения и любые другие действия, использующие космическое пространство в военных целях. Открытые и совсекретные программы «звёздных войн» ограничивались околоземным космическим пространством, а в перспективе и созданием военных баз на Луне.
В качестве основных средств борьбы для достижения военного превосходства в космосе и уничтожения ракетно-ядерного потенциала противника предлагалось использование оружия на новых физических принципах. Достижения физики XX века позволяют утверждать, что гиперболоид инженера Гарина из замечательного романа Алексея Толстого действительно может стать реальным оружием «звёздных войн».
Почти 100 лет потребовалось, чтобы превратить увлекательную фантастику в реальность.
Ещё одним из эффективных средств ослепления и поражения наземных систем ПВО, ПРО, различных радиоэлектронных средств управления войсками будет использование мощных сверхщирокополосных излучателей.
Мощные генераторы направленной электромагнитной энергии могут быть установлены на геостационарных космических платформах, а в будущем, возможно, и на лунной военной базе.
Практически все виды современного оружия, системы управления движением самолётов, морских судов, наземных боевых средств, все виды передачи и обработка информации используют микроэлектронную аппаратуру. Электроника до конца XXI века будет основана на полупроводниковых приборах, оперирующих с низким уровнем напряжений и токов. Абсолютное значение токов и напряжений с прогрессом микроминиатюризации достигнет очень малых величин. При использовании ноотехно-логий для информационной техники значения токов и напряжений будут только уменьшаться.
Воздействие сверхщирокополосных электромагнитных импульсов приводит к возникновению наведённых токов сравнительно высокого напряжения во всех электронных приборах и практически выводит их из строя.
Известно, что мощные электромагнитные импульсы образуются при взрыве боевых атомных и термоядерных зарядов. Поэтому электрические
25
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
линии управления связи и всяческая электроника современных ракетных штатных пусковых установок имеет соответствующую защиту на случай ответного удара. Мощные остронаправленные электромагнитные удары могут быть нанесены из космоса без использования ядерного оружия. Защитить от них всю массу связной и управляющей электроники практически невозможно.
Оружием «звёздных войн» может быть также образование искусственных радиационных поясов вокруг Земли.
В конце 50-х годов и начале 60-х годов в США и в СССР были проведены экспериментальные ядерные взрывы в околоземном космосе (на высотах от 100 до 400 км).
Исследования, проведённые в США и Советском Союзе, показали, что одного взорванного на высоте от 125 до 300 км ядерного заряда мощностью около 10 кт достаточно, чтобы на много часов прекратить возможность всех видов радиосвязи по всем диапазонам на тысячи километров от места взрыва.
Ядерный взрыв в околоземном космическом пространстве приводит к образованию плазмы столь высокой концентрации, что на несколько часов исключается возможность использования радиолокации и радиосвязи. На несколько часов парализуется использование обычных вооружений.
Судя по опыту XX века, можно также утверждать, что в XXI веке появятся такие новые виды космического оружия, которые сегодня мы придумать не способны, как были неспособны создать в начале XX века системы, подобной GPS или ГЛОНАСС.
Однако создание лучевого, пучкового и электромагнитного видов оружия вполне реально для ближайших десятилетий.
5.	Луна
В 1986 году Конгресс и президент США создали национальную комиссию по разработке перспективной космической программы на ближайшие 50 лет. Основной рекомендацией этой комиссии был призыв к созданию постоянной (обитаемой) базы на Луне в первом десятилетии XXI столетия.
Первая декада XXI века заканчивается, а строительство лунной базы американцами ещё не начиналось. Пока объявлено, что корабли для Лунной базы будут созданы до 2020 года. По моим личным оценкам, если США будут строить базу в одиночку, а они на это способны, то реальное начало возможно в 2015 г. На создание постоянно действующей лунной
26
Космическая эра. Прогноз до 2101 года
базы со штатом в 8—12 человек, потребуется 8—10 лет. В лучшем случае такая база начнёт функционировать в 2025 году.
Россия проектировала в прошлом веке строительство базы, которая в шутку была названа «Барминград» по имени главного конструктора. Строительство на Луне не потребует каких-либо новых научных открытий. Современной технике колонизация Луны вполне по силам. Но есть проблемы социально-политические, экономические и международные, с которыми столкнётся любое государство, желающее иметь свою базу на Луне.
В этой связи можно прогнозировать, что Россия самостоятельно в ближайшие 20 лет не способна создать свою базу. Строительство лунной базы возможно, если это национальная многолетняя программа, по масштабам превосходящая превращение района Сочи в базу зимних олимпийских игр и курорт не хуже Лазурного берега. Вероятно, Китай создаст свою базу лет на 5 раньше России. Четвёртым колонизатором Луны будет Индия. Маловероятно, но теоретически возможно объединение технических и экономических средств России с участием Европы для строительства международной лунной базы. Примером такого объединения технологических и экономических средств является МКС.
Лунные базы, в отличие от МКС, могут иметь тройное назначение: научное, промышленно-технологическое и военно-стратегическое.
Создать единую для Земли Лунную базу можно, только преодолев разделение мира на военно-политические группировки.
Учитывая возможности стратегического использования Луны, не исключено объединение усилий стран, входящих в НАТО. Объединение ведущих государств Европы с лунными программами США может сократить сроки на 3—5 лет.
Луна — территория, принадлежащая планете Земля. Луна — это небесное тело, где люди могут жить, используя местные лунные ресурсы. Она вполне доступна для человечества и для этого не потребуются какие-либо новые научные открытия.
Три или четыре миллиарда лет Луна была связана с Землёй законами небесной механики. В XX веке 12 человек высаживались на Луну. В XXI веке впервые предстоит связать Луну с Землёй надёжной транспортной системой для доставки технологических грузов и постоянно действующей с двухсторонним движением пилотируемой транспортной системой.
В первой половине XXI века сохранится НАТО и, вероятно, появятся новые военно-политические группировки. С точки зрения «господства в космосе» для каждой такой группировки на случай «звёздных войн» заманчива перспектива сооружения на видимой стороне Луны базы, обладающей мощным лучевым и мощным сверхширокополосным импульсным оружием. Будущие оптико-электронные и радарные системы позволят ве
27
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
сти непрерывный контроль за всем, что творится на земной суше, в море, воздушном и околоземном космическом пространстве. При военных конфликтах с лунных баз могут быть нанесены локальные удары упреждающие использование ядерного оружия. Экономический кризис 2008—2010 годов показал, что современные государства способны по-хорошему договариваться и даже объединять экономические усилия. Может быть, лет через 5—10 они объединят усилия для колонизации Луны.
Для мировой астрономии и астрофизики весьма заманчиво создание обсерваторий на обратной стороне Луны. Луна будет служить экраном, защищающим аппаратуру обсерваторий от шумов, снижающих разрешающую способность современных наземных обсерваторий. Радиообсерватории на обратной стороне Луны будут оснащены сверхбольшими параболическими антеннами и антеннами типа фазированных решеток. Для энтузиастов поиска сигналов внеземных цивилизаций исследования будут перенесены на Луну.
6.	Марс
Современные средства массовой информации, а иногда даже известные учёные и политики заявляют о предстоящих в ближайшие десятилетия пилотируемых экспедициях на Марс. Полёты человека на Марс «марсианскими» фанатиками и амбициозными государственными чиновниками объявляются чуть ли не основной перспективой космонавтики XXI века. Надо признать, что с технологической точки зрения пилотируемые полёты на Марс действительно могут быть реализованы в XXI веке. Однако доказать необходимость включения в перспективные программы XXI века полёты человека к Марсу очень трудно. Действительно, зачем выкладывать не менее 300—500 миллиардов долларов, оплачивая труд сотен тысяч рабочих, инженеров, учёных, если на все интересующие землян вопросы уже способны ответить марсианские роботы, управляемые учёными с Земли. Автоматические аппараты — спутники Марса, путешествующие по поверхности марсоходы убедительно доказали, что жизни на поверхности Марса нет. До конца XXI века на Марсе высадятся по меньшей мере ещё 8—10 марсоходов. Они детально, не спеша исследуют атмосферу, динамику климата и грунт планеты. Новая информация будет получена без огромного риска для жизни членов экспедиции. Космонавты марсианской экспедиции должны провести почти год в невесомости по дороге туда. Сразу после посадки на Марс они будут готовиться к обратному, ещё более рискованному полёту. (В отличие от орбитальных станций Земля оказать помощь не может). Моё твёрдое убеждение — пилотируемые полё
28
Космическая эра. Прогноз до 2101 года
ты на Марс в XXI веке технически возможны, но не нужны. Амбициозная цель не оправдает огромные затраты и риск. Впрочем, есть фантастические проекты, доказывающие, что в экспедиции на Марс надо отправить не 6—12 человек, а тысячи мужчин и женщин. Зачем?
По причине неизбежных катаклизмов или катастроф (изменение климата, ядерная война, удар огромного метеорита) цивилизация на Земле быстро деградирует или вообще погибнет, как погибли динозавры. Человечество будет уничтожено. Вот на этот случай китайские учёные предлагают спасательную идею.
Китайская цивилизация должна сохраниться в виде резервации на Марсе. До возможной гибели всего человечества Китай успевает создать на Марсе поселения численностью не менее 1000 человек. Они привезут с собой технологию и средства, необходимые в будущем для возвращения на Землю.
Планета Марс не пригодна для длительной жизни людей. Но ничего более подходящего в пределах солнечной системы нет. Надо переждать на Марсе.
После восстановления на Земле приемлемых для жизни условий марсианские китайцы начинают возвращаться на Землю. Китайская резервация необходима для того, чтобы далеко за пределами XXI, XXII веков вернуть китайских марсиан на Землю. Человечество начнёт снова размножаться. Но вся планета и новая цивилизация будут китайскими.
Проект спасения человечества был опубликован вполне компетентными китайскими учёными.
Американские, российские и всякие прочие проекты марсианских экспедиций по сравнению с этим китайским проектом представляются мелкими любительскими сотрясениями воздуха. Вот только когда начать заселение китайской резервации на Марс? Думаю, что не ранее конца XXY века.
7.	Революционные открытия
Новые прорывные космические программы по срокам реализации, масштабам и своему вкладу в «общечеловеческие ценности» во многом будут определяться прорывными открытиями в других областях науки и технологии.
Для второй половина XXI века с большой степенью вероятности следует ожидать открытий, которые позволят осуществить управляемые термоядерные реакции, создать новые материалы и немыслимые ранее технические устройства. Источники энергии на основе термоядерных реакторов самых различных мощностей позволят все виды транспорта сделать полностью электрическими.
29
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
Потребление углеводородных топлив (нефти и газа) сократится в сотни раз. Соответственно наступит эпоха разработки и производства надёжных, дешёвых, доступных термоядерных источников электроэнергии самой широкой номенклатуры
Алхимики средних веков пытались получить золото, смешивая ртуть с медными опилками. Физико-химики XXI века создадут материалы, обладающие свойствами сверхпроводимости при высоких температурах. Это будет величайшая революция в электротехнике.
Одновременно будут созданы новые магнитные материалы. Электрические катапульты заменят ракетные твёрдотопливные и жидкостные двигатели при стартах с Земли и Луны. Электрические ракетные двигатели большой тяги, используя термоядерные источники энергии, заменят химические для многих задач космонавтики.
Революционные достижения в создании структуры фотопреобразователей солнечной энергии в электрическую повысят кпд с 10 % до 50—60%. Это позволит в случаях трудностей использования термояда создавать наземные мощные солнечные электростанции. Электрическая мощность, снимаемая с единицы площади солнечной батареи космического аппарата, будет повышена в 3—5 раз.
В конце XX — начале XXI века произошла технологическая информационная революция. Даже в середине XX века большинство учёных не верили, что любой человек может уместить в кармане устройство, способное хранить всю информацию Ленинской библиотеки, библиотеки Британского музея и конгресса США. Современные электронные средства позволяют любому желающему, не выходя из дома, прочитать и даже записать содержание книги главных библиотек мира. Для начала XX века это была в чистом виде фантастика.
Информационная революция конца XX века, так или иначе, коснулась каждого жителя Земли. Её масштабы не предвидели даже фантасты в начале XX века.
8.	Фантастический прогноз
Маловероятный оптимистический прогноз развития космонавтики для второй половины XXI века базируется не на науке, а на фантастике политической.
Передовые государства объединят свои научно-технические достижения и экономические ресурсы. Будет создано всемирное объединённое космическое агентство. Основной задачей этого агентства будет организация работ по спасению Земли от катастрофического
30
Космическая эра. Прогноз до 2101 года
потепления. Для спасения цивилизации будут разработаны космические системы управления климатом. Эта работа потребует интеллектуальной и технологической кооперации учёных и промышленности десятков стран. Одним из возможных вариантов станет создание солнечно-парусного корабля, и далее целого флота космических парусников. Они приводятся в зону, близкую к точке либрации гравитационного поля системы Солнце — Земля. Барражируя в пространстве и управляясь по отношению к световому потоку либо меняя площадь парусов, солнечный парусник способен менять поток солнечного излучения падающего на Землю. Для многолетнего строительства подобного щита, спасающего цивилизацию будущих веков, человечество использует Луну.
Мощная промышленная база на Луне начинает производство парусных космических кораблей и в XXII веке человечество получит возможность практического регулирования климата Земли из космоса.
Развитие космонавтики XX века обеспечивалось фундаментальными достижениями механики, автоматики, радиоэлектроники, электронно-вычислительной техники. Эти отрасли науки и техники тесно взаимодействовали. Целевые задачи космонавтики были своего рода локомотивом. В процессе синтеза достижений различных отраслей техники многие проблемы решались «на грани возможного». В начале XX века многое из того, чему мы сегодня не удивляемся, было уделом писателей-фантастов.
Темпы развития современных глобальных информационных и навигационных технологий, использующих космические системы, позволяют утверждать, что в ближайшие 15 лет будет обеспечена видеосвязь по принципу «каждый с каждым» во всём мире. Глобальные навигационные системы, определяющие место человека, автомобиля, самолёта, корабля с точностью до сантиметров станут столь же доступными и необходимыми, как наручные часы в XX веке.
Современные достижения информационных технологий даже без новых научных открытий позволят в XXI веке, если на то будет воля объединённого человечества, создать фантастическое информационнонавигационное пространство. Каждый вновь появляющийся на свет человек получит вместо бумажного свидетельства о рождении код в информационной базе данных. Глобальный контроль обеспечит мониторинг за здоровьем и местонахождением каждого из 10 миллиардов человек, которые будут составлять население Земли к концу XXI века!
Космические системы глобальной связи и навигации коммерчески очень выгодны только при массовом производстве наземных устройств. Этой современной, а не будущей промышленности в России нет. В XXI веке она должна быть создана либо Россия не будет великой самостоятельной державой.
31
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
Появление в России научного Совета по нанотехнологиям демонстрирует желания, а не силы. Нужны огромные средства и жёсткая политическая воля для ликвидации нашего отставания на этом стратегическом направлении техники XXI века.
Всеволновый оптический и радиомониторинг земли, океанов и воздушного пространства, объединённые с системой связи и навигации, меняют тактику и стратегию возможных боевых действий. Успех военных операций в XXI веке, если они потребуются, будет определяться искусством управления объединённых в едином информационном пространстве космических и наземных систем. Выбор и скорость принятия решений, темпы самих операций будут определяться средствами круглосуточной всепогодной оперативной космической разведки, обстановкой на земле, море и в воздухе.
Российской космонавтике необходима стратегическая перспектива. Однако до этого государство Российское обязано разработать общую стратегию, национальную идею, духовно объединяющую миллионы людей.
Нанотехнологии, обогатив инженерную генную биологию, добьются продления жизни человека. Кому-нибудь из сегодняшних школьников — будущих ветеранов космонавтики — представится возможность 12 апреля 2101 года проверить прогноз 2010 года.
Часть 1
ПОДХОДЫ И ОГРАНИЧЕНИЯ
Методология сверхдолгосрочного прогноза
0. А. АРИН
1. Предвидение-предсказание-прогноз
Делать прогноз на сто лет вперёд легко и одновременно очень сложно. Легко потому, что те, для которых делается этот прогноз, не смогут его проверить. Сложно потому, что с позиции науки его просто невозможно сделать. В этом убеждает не только сама научная логика, но и все предшествующие прогнозы, которые оказались доступными для прочтения. Красноречивым примером этой очевидной истины служат футурологические книги Германа Кана и его коллег, прогностические оценки которых не выдержали испытания временем даже на глубине 30 лет* 1. Правда, как справедливо писалось в советское время, западные учёные делали свои прогнозы на базе футурологии, которая фактически не имеет отношения к науке, а являет собой идеологизированный взгляд на будущее, в котором должен процветать не просто капитализм, а прежде всего американский капитализм, т. е. США.
Прогностика как наука стала развиваться именно в СССР. В неё были заложены определённые принципы и детально расписаны приёмы прогнозирования. Однако верные методологические посылки не сопровождались точными прогнозами социальных явлений, причина которых тоже заключалась в идеологии, только на этот раз идеологии коммунизма. В результате прогнозы советских учёных, даже на период в те же 30 лет, не оправдались.
Существует много вариантов видения будущего. И не меньше форм их изложения. В том варианте, в каких они излагались Нострадамусом или
©Арин О. А., 2010
1 See: Kahn Н., Wiener A. The Year 2000. A Framework for Speculation on the next thirty three years. NY: Macmillan Company. 1967; Kahn H. & others. The Next 200 Years. NY: William Morrow and C, 1976.
33
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
болгаркой Вангой, «прогнозировать» можно не только на сто, но и на тысячелетия вперёд. Такого типа прогнозы оставим для гадалок, астрологов, космистов и очередной «Ванге».
Некоторые прогнозисты исходят из «здравого смысла». Определённый «смысл» в таком смысле есть, поскольку он опирается на жизненный опыт и знания. Он может быть востребован для краткосрочных прогнозов на период, например, до семи лет. Но он в любом случае будет субъективен и определённо не будет работать на более долгие сроки, тем более что «здравый смысл» в различных странах существенно отличается друг от друга. Например, здравый смысл русского резко отличается от здравого смысла американца, а последнего — от здравого смысла японца.
Коль скоро в книге будет предпринята попытка дать всё-таки научный прогноз, требуется некоторая предварительная расшифровка. Чтобы не было путаницы, прежде всего определимся в терминах: предвидение, предсказание (prediction) и прогноз (prognosis, forecasting).
Самым общим понятием является термин Предвидение' и под него попадают все виды фиксации будущего.
Предсказание в советской версии определяется как предвидение таких событий, количественная характеристика которых либо невозможна (на данном уровне развития познания), либо затруднена1 2. Ещё и так: предсказание — это достоверное, основанное на логической последовательности суждение о состоянии какого-либо объекта (процесса или явления) в будущем3.
Американец Дэниел Белл интерпретирует этот термин следующим образом: предсказание (prediction) обычно имеет дело с событиями, это в значительной степени функция деталей внутри знания и выявление того, что вытекает из длительного вовлечения в ситуацию4. То есть, грубо говоря, это экспертная оценка специалистов в знакомых им областях знания.
Примем следующее определение: предсказание — фиксация вероятностного события без научного его обоснования.
Если иметь в виду американскую литературу на эту тему, то ббльшая её часть как раз и строится вроде бы на базе определения Белла. Действительно, учёные предсказывают явления, которыми они занимаются. Когда же знакомишься с «научным обоснованием» их предсказаний, то они, скорее всего, попадут в разряд предсказаний в смысле нашего определения.
1 Между прочим, имя Прометей с древнегреческого означает «предвидеть».
- См.: Лисичкин В. А. Теория и практика прогностики. — М., 1972, с. 87.
3 Рабочая книга по прогнозированию. — М., Мысль, 1982, с.7. Авторы данного определения не замечают, что предсказание не может быть «достоверным», т. е. 100-процентным в принципе.
4 Bell D. The Coming of Post-Industrial Society. NY: Basic Books, Inc., 1976, p. 3—4.
34
Методология сверхдолгосрочного прогноза
Прогноз' — более серьёзная вещь. В СССР прогноз определялся как высказывание, фиксирующее в терминах какой-либо языковой системы наблюдаемое событие и удовлетворяющее ряду условий:
-	в момент высказывания нельзя однозначно определить его истинность или ложность;
-	должно содержать указание на интервальное время и место осуществления прогнозируемого события;
-	этот интервал должен быть закрытым и конечным;
-	и некоторые другие1 2.
В США слово прогноз передаётся словом forecasting (планировать заранее) и он возможен там, где существуют закономерности и повторения феномена (которые редки) или где существует устойчивая тенденция, направление которой, хотя и в неточных траекториях, можно зафиксировать статистически во времени, или если она сформулирована как историческая тенденция. Чем больше временная глубина прогноза, тем большее вероятность ошибок3.
Можно предложить в обобщённом виде сформулировать понятие прогноз как научную форму предвидения на основе последних достижений науки и техники. Существуют различные варианты прогнозов4, но в рамках данной работы для целей прогноза развития мировых отношений в XXI веке (см. часть 4 настоящей книги) ограничимся одним — поисковым вариантом, который предполагает определение возможных состояний явления будущего (то есть, чтб вероятнее всего произойдет при условии сохранения существующих тенденций).
Как уже говорилось, научное предвидение основано на знании закономерностей развития природы, общества, мышления. Там, где будут зафиксированы закономерности, будут даваться прогнозы; где они отсутствуют или чётко не выявлены, будут даваться предсказания.
Надо иметь в виду, что, по классификации, сверхдолгосрочными прогнозами называются те, временной интервал которых выходит за пределы 30 лет. Необходимо принять во внимание, что есть и суперглобальные прогнозы. Это «прогнозы относительно объектов с уровнем организации выше девятого порядка, т. е. 1-Ю9 степени (например, мир в 2000 г.)»5. Именно на такой «порядок» нацелен данный прогноз. Осуществить его на индивидуальной основе невозможно. Тем более что прогнозы социально-экономического и международного характера, очевидно, принципиально вероятностны.
1 С греческого языка означает «знать заранее».
2 См.: Лисичкин В. А., с. 87.
3 See: Bell D., р. 3-4.
4 См. подробнее: Рабочая книга по прогнозированию, с. 10.
5 Лисичкин В. А., с. 110.
35
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
Необходимо отметить ещё один принципиальный момент, на который учёные-гуманитарии, как правило, не обращают внимания.
Трудности прогнозирования не ограничиваются проблемами понимания терминов прогноз или предвидение. Неменьшая проблема возникает с понятиями, которыми описывается прогноз. Проблема понятий — это проблема понимания сути происходящих процессов. Если учёные используют, скажем, слово «сила», не определив его на понятийном уровне, тогда описание силовых отношений, например, между великими державами, не будут иметь смысла из-за различного понимания термина «сила». То, что не определено, невозможно прогнозировать. Именно поэтому прогнозы американских «политических реалистов» никогда не сбывались, поскольку они не смогли определиться, какая разница между силой-power и силой-force. Или, например, с термином Азиатско-Тихоокеанский регион (АТР). Все ATP-поклонники в 1970-е годы прогнозировали, что к началу XXI века центр мировой политики сместится из Атлантики к Тихому океану. Прогноз не оправдался, в том числе и потому, что у всех учёных была различная интерпретация самого термина АТР. Он не был выведен на понятийный уровень. И это невозможно было сделать, поскольку за этим термином не стояло адекватного явления. Термин ложно интерпретировал события, происходящие в Восточной Азии.
Другими словами, если описание явлений происходит на основе именно слов и даже терминов — это не наука, это болтология о том, о сём, не годная для прогнозов.
Безусловно, сам понятийный аппарат есть производное не просто научной школы, но и идеологии. Совершенно иначе будут прогнозировать будущее приверженцы капитализма и сторонники социализма. У них будет разная методология и разный понятийный инструментарий. Это, конечно, не означает, что прогнозы, построенные на той или иной конкретной идеологии, имеют какие-либо преимущества. Однако надо иметь в виду, что сторонники социализма по крайней мере стремятся строить свой научный анализ настоящего и будущего на основе именно науки, заложенной в фундамент самой системы. Не всегда им это удаётся; нередко некоторым из них идеология затмевает мысль. Но в принципе, марксистско-ленинская идеология строится на базе исторической практики и диалектического материализма. Современная же идеология капитализма не имеет научной методологии, она, скорее, прикладная, и особенно это стало заметно с начала XXI века. Опьянённые «коллапсом коммунизма» практически все футурологические работы западных учёных стали сверхидеологизированы в пользу вечного капитализма. Это не означает, что среди буржуазных учёных нет серьёзных работ, посвящённых прогнозам будущего. Есть. Но их удачные прогнозы, если иногда и сбываются, касаются, главным образом, перспектив научно-технического
36
Методология сверхдолгосрочного прогноза
прогресса, но не социальных явлений будущего. Неслучайно даже экономическая наука свелась к идеологии, не позволяя объективно анализировать экономические процессы в системе капитализма. Отсюда и «неожиданные кризисы» 1998 г. и 2008 г.
Космонавтика — главная тема нашей книги. От чего будет зависеть её будущее? В каком направлении она будет развиваться? И от чего зависят направления и темпы её развития? Кто (какие страны) будет главным двигателем освоения космоса?
Частично на эти вопросы будут даны ответы, но только частично, причём в общих чертах. Соавторы данной коллективной работы будут дополнять и детализировать ответы в рамках своей специализации..
2. Западные прогнозы развития науки и техники
Развитие науки и техники в истории обычно предшествовало социальным переворотам, хотя эту закономерность трудно зафиксировать на коротких промежутках времени, даже в период уплотнения исторического времени. К примеру, создание единой теории силы в физике вряд ли повлияет на нынешний общественный строй в США. Однако революции в науке и технике достаточно быстро сказываются на положении и роли государств в мире, которые умудряются быстро реализовать их плоды на практике. А это тут же отражается на структуре мировых отношений, на возможностях одних государств контролировать и даже эксплуатировать другие. Классический пример: наукоёмкий первый мир успешно эксплуатируют трудоёмкий третий мир и отчасти второй мир. Поэтому в данной работе есть смысл хотя бы очень коротко коснуться перспектив науки и техники в XXI веке.
Существует большое количество литературы на эту тему из серии «предсказаний», которая поражает своей провальностью. В качестве примера можно привести книгу канадцев «Предсказания», опубликованную в 1980 г.1
В ней собрана коллекция прогнозов учёных далёкого прошлого и настоящего. Некоторые из них оправдались благодаря удобной интерпретации туманных прогнозов древних. Но чём ближе прогнозисты к современности, тем меньше их прогнозы сбываются. По прошествии очень короткого времени (с исторической точи зрения), на удивление, многие прогнозы не совпадали. Например, английский физик Фредерик Дэвис в 1979 г. прогнозировал вступление людей на поверхность Марса между
1 Fisher Joe with Peter Commins. Predictions. — Toronto: Collins, 1980.
37
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
1983—1985 г. По другим прогнозам, к настоящему времени Япония должна была объединиться с Китаем, Америка воевать с Китаем в 1981 г. и произойти ядерная война. И т.д. в таком же духе.
Казалось бы, в более серьёзном сборнике, составленном Джоном Брокманом1, с участим довольно известных учёных США и Канады, почти все прогнозы носят весьма туманный характер. Точнее, их трудно квалифицировать как прогнозы, поскольку в основном обсуждаются возможные темы и проблемы будущего науки. Причём в этом сборнике заметно проявилось и такое качество американских учёных — они не знают работ учёных из других стран.
В этом же сборнике представлены прогнозы Джона X. Холанда (профессор психологии и компьютерных наук из Мичиганского университета в г. Ан-Арбор /Ann Arbor/), некоторые из которых касаются общей темы данной работы.
Поначалу он выразил сомнение в том, что в ближайшее полвека будет создан «сознательный» робот, хотя и предполагает, что его неизбежно создадут1 2. Такой оптимизм: возможность в принципе создать «разумный робот», адекватный человеку, выражают многие учёные, которые работают в области компьютерной науки. Но что понимать под словом «разум»? В чём-то похожий на человеческий, разум создать можно. Но невозможно, чтобы он стал по-настоящему «человеческим». Точно так же, как невозможно создать перпетуум мобиле.
Холанд убеждён «почти определённо», что создадут «искусственную иммунную систему, которая сможет противодействовать живущим вирусам и компьютерным вирусам»3. Это возможно.
Он ставит 50 на 50, что создадут универсальную индивидуальную транспортную систему типа triphibious, средство передвижения по земле, воде и воздуху одновременно4. Вообще-то эта штука прогнозировалась к началу XXI века. Однако не получилось. Пожалуй, дело не в технической сложности, а в социальной. У такой машины должно быть слишком много противников из мира автомобиле-авиа-судостроения. Точно так же, как и с автомобилем на электродвигателе.
По мнению Холанда, после некоторого спада внимания к космосу оно вновь усилится. На это указывают такие причины: 1) мы вернулись к исследованию энергетической системы (видимо, ракетного двигателя), предназначенной для такой машины, как самолёт SCRAM, который нас будет выводить в космос; 2) стали яснее научные, военные и экономические преимущества для государства, которое может свободно маневри
1 Next Fifty Years, The Science in the First HalTof the Twenty-First Century.
2 Op. cit., p. 176.
3 Op. cit., p. 177.
* Op. cit., p. 177—178.
38
Методология сверхдолгосрочного прогноза
ровать в межпланетарном пространстве; 3) астрономия в конце XX века показала нам, какие чудеса ожидают нас «там»1.
Холанд предполагает, что в течение 50 лет США, возможно, построят базы на Луне, на Марсе и совершат облёт Юпитера. Эти базы будут действовать приблизительно так же, как в XV и XVI веках первые «передовые посты» в Новом мире. И будучи «там» они увеличат шансы подтверждения очевидности других цивилизаций в нашей галактике.
Между прочим, к той же когорте учёных относится целая плеяда кибернетиков и творцов роботов, которые уверены, что смогут создать некую мыслящую машину, адекватную способности человека. Так, например, Ганс Моравик (Hans Moravic), профессор из Института роботов при университете Карнеги Мелон, предрекает в следующие 70 лет, к 2050 г., создание роботов, обладающих «ментальной силой человека со способностью к абстракции и обобщениям»1 2. Возможность создания такого «мыслящего робота» означала бы, что вся история развития человечества в формировании человека (а это несколько миллионов лет не только просто исторического выживания, но социальной среды) и ежедневная практика его воспроизведения не имеет никакого значения. А поскольку это однозначно не так, то «разумный робот», адекватный человеческим возможностям, не может быть создан в принципе точно также, как и вечный двигатель.
Американский теоретик-астрофизик Каку Митио (Городской колледж Нью-Йорка) является довольно известным популяризатором космических наук (благодаря частым появлениям на телевидении). Однако среди многих его работ есть одна, в которой он делает прогнозы не только относительно космоса, но и многих других научных явлений.
В частности, он довольно подробно разобрал тему старения и увеличения средней продолжительности жизни. Он описывает происходящую в настоящее время революцию в биомолекулярной и биогенетической науках и приходит к основному выводу, что продолжительность жизни может быть увеличена в результате «исправления» ДНК, в который заложен «ген старения». В процесс изучения этого гена вовлечено немалое количество генетиков, которые с энтузиазмом сообщают результаты своих исследований. Каку рассчитывает, что к 2020 г. дадут результат некие вдохновляющие опыты с гормонами, а между 2020—2050 гг. — исследования по выращиванию новых органов3. Конкретно он не указывает возможный средний возраст в XXI веке, но отстаивает идею неограниченных возможностей в этой самой важной сфере человеческого бытия.
1 Op. cit., р. 178.
2 The Guardian, 14.04.2005.
’ Kaku М. Visions. Oxford: Oxford University Press, 1998, Chapter 10.
39
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
Каку, естественно, не мог не коснуться и прогнозов относительно космонавтики (его специальность). В его прогнозах ситуация будет выглядеть следующим образом. Он полагает, что в XXI веке «Мы увидим мобильноавтономные роботы, изучающие поверхность Марса, а наследник космического шаттла, Х-33 VenturaSyar, взовьется в космос, чтобы состыковаться с космической станцией «Альфа», построенной совместно с несколькими государствами»1. Его оптимизм строится на объективной реальности. «Колонизация космоса, — пишет он, — не является просто пустой спекуляцией и попыткой выдать желаемое за действительное, а делом долгосрочного выживания нашего рода... Это значит, что однажды наш род найдёт новый дом в космосе»1 2. При этом он ссылается на астронома Фрэнка Дрэйка (из университета Калифорния в Санта Круз), который вычислил, что в нашем Млечном пути около 20 000 планет, на которых может существовать «разумная жизнь»3.
Говоря о периоде в рамках 2020—2050 гг., Каку пишет, что «За пределами 2020 г. потребуется радикально другой тип ракет для обслуживания новых функций: вывоз межпланетного экипажа на долгий срок в космос, включая обслуживание базы роботов на Луне, исследование пояса астероидов и комет и даже поддержание обитаемой базы на Марсе»4. Химические ракеты будут заменены на ионные двигатели5. Ближе к 2050 г. интересы постепенно сместятся от нашей солнечной системы к близлежащим звездам, в поиске пространств, где можно будет проживать человечеству.
★ ★ ★
Оставим в стороне прогнозы, касающиеся других наук. Что касается космонавтики, то многие уверены, что в XXI веке будет неплохо изучено околосолнечное пространство, появятся постоянные станции на Марсе и Луне, будут открыты новые типы двигателей для ракет-носителей, и что в освоении космоса значительно активнее, чем в настоящее время, будут использоваться роботы со значительно ббльшим разнообразием функций, чем сейчас.
1 Op. cit., р. 295.
2 Op. cit., р. 296.
3 Op. cit., р. 319.
4 Op. cit., р. 304.
5 Op. cit., р. 305.
Космополитика XXI века и прогноз развития космонавтики
Е. И. ЖУК
Как известно, двадцатый век именуется как «век электричества», «атомный век», «век химии» и даже «век биологии». С другой стороны, XX век вошёл в историю как век начала космической эры и, по-видимому, XXI век поистине будет «веком космическим».
Космос — новая сфера человеческой деятельности, которая открывает дорогу к неистощимым, в том числе и нетрадиционным, источникам сырья, энергии, стимулирует интеграцию стран и народов, способствует решению глобальных задач обеспечения жизни на Земле. С самого зарождения практической космонавтики она стала оказывать решающее влияние на политику «космических» держав и международные отношения.
В научном плане человечество стремится найти в космосе ответы на такие важнейшие вопросы, как строение и эволюция Вселенной, образование Солнечной системы, происхождение и пути развития жизни, строит прогнозы и соответствующие модели развития земной цивилизации и контактов с внеземными поселениями.
Искусственные спутники и научно-исследовательские орбитальные комплексы позволяют лучше изучать околоземное космическое пространство и нашу родную Землю, по существу, превратив её окрестности в гигантскую научную лабораторию, позволяющую решать самый широкий круг проблем. И в настоящее время мы повседневно ощущаем результаты космической деятельности во всех сферах нашей жизни.
Современная космонавтика стала областью концентрации наукоемких новых технологий, катализатором научно-технического прогресса, эффективным путём решения глобальных и региональных научных, социально-экономических и других проблем, источником духовного подъёма и интеллектуального развития человечества. Она играет важную роль в обеспечении безопасности и обороноспособности страны, в развитии экономики и социальной сферы, в укреплении позиций государства на международной арене. Основой опережающего развития ракетно-космической промыш-
©Жук Е. И., 2010
41
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
ленности в современных условиях становится её инновационный характер и существующая система разработки опережающего научно-технического задела для создания перспективных образцов ракетно-космической техники и новых базовых технологий. Рост активности в освоении космического пространства и приобщение всё большего числа государств к космическому сообществу стали устойчивыми тенденциями мирового развития, что оказывает положительное влияние на обеспечение международной и национальной безопасности, укрепление стратегической стабильности в мире.
Политическое прогнозирование в космической сфере является исходной основой для разработки перспективных космических программ и планов дальнейшего развития космонавтики с учётом предполагаемого объёма финансирования и возможных сроков промышленной реализации.
С другой стороны, базовой составляющей современного политического прогнозирования в космической сфере должна стать космополитика1 — как социально-политическая категория, характеризующая широкомасштабную и многоаспектную деятельность человечества по исследованию, освоению и использованию космического пространства с применением космических систем различного целевого назначения.
Приведём объяснение этого нового понятия в интерпретации Ю. М. Батурина. Космическая политика в современных условиях превращается в предмет политики более высокого уровня — космополитики. В этом случае объектом космополитики оказывается космонавтика, и в этой новой «надсистеме координат» проблемы космонавтики видны более отчётливо и выпукло. Такое заключение непосредственно вытекает из теоремы Гёделя о неполноте, одна из трактовок которой гласит: система не может понять своё собственное устройство, пока не поднимется на уровень выше, чем находится сама. Ситуацию хорошо иллюстрирует литография голландского художника Мориса Корнелиса Эшера «Рисующие руки» (рис. 1). Мы видим, как руки материализуются из контура на плоскости листа бумаги и вовлекаются в процесс рисования друг друга.
Пусть одна рука — космическая деятельность, космонавтика, а другая — космическая политика. Они фактически творят («рисуют») друг друга, постоянно изменяют себя, но и сами себя оценивают, причём критерии оценки — внутренние для них, то есть не объективны для внешней среды, того мира, в котором мы живём. Выход состоит в том, чтобы шагнуть на следующий уровень, находящийся в ином по отношению к рисунку измерении: это и есть космополитика. В этом случае космополитика оказывается «рисующей» по отношению и к правой, и к левой руке, да и ко всему рисунку в целом (рис. 2).
1 См.: Жук Е.И. Пилотируемая космонавтика: международная и национальная безопасность. - Звездный городок, 2008, с. 318—338.
42
Космополитика XXI века и прогноз развития космонавтики
Рис. 1. М. К. Эшер. Рисующие руки (1948). Литография
(См. рис. на цветной вкладке)
Космополитике как виду политики должно соответствовать научное направление (или отрасль) политической науки — «космополитика» как интегративная область знаний, соединяющая все дисциплины, которые в той или иной мере исследуют разнообразные предметные грани современной космонавтики. Понятие космополитики включает в себя как деятельность по получению нового знания, так и результат этой деятельности, т. е. сумму полученных к данному моменту научных знаний, образующих в совокупности научную картину политического мира в космической сфере.
Рис. 2. Космополитика «рисует» и космическую политику, и космическую деятельность (См. рис. на цветной вкладке)
43
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
В этом качестве космополитика призвана изучать роль и место космонавтики в истории развития мирового сообщества, а также способы организации и ведения космической деятельности и её использования в международных отношениях, внешней и внутренней политике государств для достижения политических, военных, экономических, научно-технических, информационных, экологический и иных целей.
Космополитика должна провести дальнейшее обобщение, анализ, систематизацию и формализацию полученных научных знаний в области космической политики, провести серьёзную переоценку её сущности и содержания применительно к современным условиям развития мирового сообщества, а также определить соответствующие цели и средства осуществления космической деятельности1.
Современные условия развития мирового сообщества, неординарность задач по обеспечению международной и национальной безопасности, особенности формирования и поддержания необходимого космического потенциала страны, принципы формирования и реализации национальных и международных космических программ, особенности использования результатов космической деятельности в политических, экономических, военных и других целях предполагают проведение специальных исследований в рамках новой научной дисциплины (научного направления).
Введение в научный обиход понятия «космополитика» базируется на том факте, что в настоящее время как в политологии, так и в космонавтике отсутствует не только научно-обоснованное, но и просто общепринятое определение понятия «космическая политика», которое, несмотря на указанное выше обстоятельство, широко используется в официальных документах по исследованию и использованию космического пространства.
Также необходимо отметить, что в современных условиях чётко не определена взаимосвязь космической политики и космической деятельности, хотя и существуют формулы типа «космическая политика — это составная часть общей политики государства» или «космическая политика — есть политика по обеспечению космической деятельности», которые отражают лишь научно-познавательные, научно-технические и практические (материально-производственные и в какой-то мере материальносоциальные) аспекты космической деятельности, но не охватывают в полной мере такие вопросы, как доступ в космос и деятельность в космосе, через космос и из космоса для достижения определённых государственных или социально-политических целей. * Е.
1 Батурин Ю. М. Космическая политика должна стать научно обоснованной. — В кн.: Жук
Е. И. Пилотируемая космонавтика: международная и национальная безопасность. — Звёздный городок, 2008, с. 9-12.
44
Космополитика XXI века и прогноз развития космонавтики
Нечёткость современных трактовок таких базовых понятий, как «космическая деятельность» и «космическая политика» приводит, в свою очередь, к значительной неопределённости в понимании сущности и содержания как космической деятельности, так и космической политики государства, а также к неоднозначности понимания их взаимосвязи. Поэтому на рубеже XX—XXI веков учёные и политики ведущих космических держав пришли к пониманию необходимости формирования основных принципов космополитики, которая, по существу, станет определяющей при разработке и реализации космических программ в XXI веке.
Формирование космополитики как междисциплинарной науки произойдёт в ближайшие 5 лет и к 2015 году будут заложены основные принципы стратегического развития космонавтики. И здесь основную роль будут играть такие страны, как США, Россия, Китай и Япония.
Другими словами, в космической сфере жизнедеятельности мирового сообщества будет сформировано «многополярное пространство», которое и определит динамику развития космонавтики в XXI веке. К указанной четвёрке космических держав попытаются присоединиться государства Европейского космического агентства, Канада, Индия, Украина и Казахстан. Космическая деятельность африканских стран (ЮАР, Египет, Ангола и др.) и Южной Америки (Бразилия, Чили и Аргентина) будет определяться как деятельностью большой четвёрки (США, Россия, Китай и Япония), так и проведением внутриполитических и внешнеполитических курсов указанных африканских и южноамериканских государств.
Структура космополитики будет определена следующими составляющими: субъект, объект, средства, форма и содержание космической политики.
Космическая политика — это одна из составных частей общей политики государства.
1.	Космическая политика — это совокупность официальных взглядов, позиций, установок и принципов организации и осуществления космической деятельности, определяющих направленность деятельности государства, международной, межгосударственной или общественной организации (политическая партия, общественное движение и т. п.), государственного или политического деятеля в космической сфере и/или по использованию космической деятельности и/или её результатов для достижения определённых целей: политических, военных, экономических, экологических, социальных, информационных и т. п.
2.	Космическая политика — это деятельность (образ действий) органов государственной власти и государственного управления, а также общественных организаций, политических партий, групп и т. п. по защите национальных интересов в космической сфере и по достижению определённых целей на основе космической деятельности и/или её результатов.
45
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
3.	Космическая политика — это совокупность отношений, складывающихся в результате целенаправленного взаимодействия групп по реализации своих общественно значимых интересов в космической сфере на основе осуществления космической деятельности и/или с использованием её результатов.
Субъект космической политики — это органы государственной власти и управления и другие политические акторы.
Объект космической политики — космические системы, которые функционально связаны со структурой космической деятельности.
Космическая политика осуществляется с использованием созданной в государстве разветвлённой космической инфраструктуры — средств космической политики, а форма космической политики — это её организационная структура, институты, в том числе система правовых и организационных норм, придающие ей устойчивость. Форма космической политики реально воплощается в государстве, в группах интересов.
Содержание космической политики выражается в её целях, ценностях и задачах, которые она решает непосредственно в космическом пространстве и с его использованием, т. е. в космосе, через космос и из космоса, в мотивах и механизмах принятия политических решений, реализуемых в последующем в космической сфере и на основе космической деятельности.
Такая организационная структура космополитики позволит к середине XXI века увязать в единое целое все элементы космической деятельности государства в качестве необходимого условия внедрения результатов реализации космических программ как в космические, так и в некосмические сферы жизнедеятельности государств. В любом государстве, реализующем собственную космическую программу, в той или иной форме действуют многие элементы такой организационной структуры. Однако слабое взаимодействие этих элементов или игнорирование специфики космической деятельности может быть причиной неэффективности выполнения космической программы.
В последние годы довольно быстрыми темпами проходил процесс глобализации политической науки, резко расширились её международные рамки. Поэтому в современной политологии до 2015—2020 годов отчётливо будут выделяться следующие важнейшие направления исследования космической политики, вокруг которых будут группироваться основные силы учёных, инженеров и государственных деятелей:
1.	Философия и политическая теория космонавтики (широкий круг проблем, начиная с философии космического полёта, истории политической мысли в космической сфере и заканчивая её современной философской и политологической интерпретацией).
2.	Мировая политика и международные отношения в космической сфере (вопросы войны и мира, внешняя политика, региональная интегра
46
Космополитика XXI века и прогноз развития космонавтики
ция, контроль над вооружением и разоружением, международные организации, международное космическое право).
3.	Космическая политика и управление космической деятельностью (обобщение теоретических и практических результатов космической деятельности космических держав, космических агентств, коопераций государств в космической сфере и т. п., в том числе с изучением политического поведения в космической сфере на национальном и международном уровнях).
4.	Сравнительная космическая политика (исследование либо многих стран, но по какой-то одной, конкретной проблеме, например, по контролю над вооружением, по строительству Международной космической станции, по пилотируемому космическому полёту на Марс, либо небольшого числа стран, но по широкому кругу политических проблем, например, по вопросам национальной и международной безопасности; по военно-политическим аспектам использования космического пространства и результатов космической деятельности и т. д.).
5.	Космическая политика и общество (практические аспекты космической политики: в конкретных сферах общественной жизни — военной, экономической, социально-производственной, информационной, культурной и т. д., а также и на уровне личности, социальной общности и региона).
Функциональное описание космической политики как составной части общей политики государства, свидетельствующее о её глубоком проникновении в общественную и государственную жизнь, предполагает наличие у космополитики соответствующей внутренней и внешней структур.
Внутренняя структура космополитики предопределит возможность решения всего множества задач сложного специализированного научно-промышленно-военно-образовательно-управленческого комплекса, который выполняет следующие функции:
—	получение от государства и его политических институтов необходимых исходных данных (политических, военных, экономических, технических, социальных, информационных, экологических, законодательных и др.) для осуществления соответствующей космической деятельности;
—	оценка перспективы развития космонавтики;
—	разработка, развитие и поддержка на должном уровне космического потенциала государств;
—	обеспечение прямых и обратных связей с высшими эшелонами исполнительской и законодательной власти;
—	взаимодействие (международное сотрудничество) с подобными комплексами других государств, космическими агентствами или группами государств.
Эти структурные элементы в своей совокупности обеспечат формирование космической политики как целостной и качественно определённой области социальной жизни.
47
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
Вопрос о внешней структуре (надсистеме) космополитики связан, прежде всего с тем, что космическая политика сама явно станет предметом политики более высокого уровня — космополитики. Тогда объектом космополитики окажется космонавтика, и в этой новой «надсистеме координат» проблемы космонавтики будут видны более отчётливо и выпукло.
В этом качестве космополитика будет призвана изучать роль и место космонавтики в истории развития мирового сообщества, а также способы организации и ведения космической деятельности и её использования в международных отношениях, внешней и внутренней политике государств для достижения политических, военных, экономических, научно-технических, информационных, экологический и иных целей.
В середине XXI века (2040—2050 гг.) космополитика проведёт дальнейшее обобщение, анализ, систематизацию и формализацию полученных научных знаний в области космической политики, проведёт серьёзную переоценку её сущности и содержания применительно к существующим условиям развития мирового сообщества, а также определит соответствующие цели и средства осуществления космической деятельности на вторую половину века.
Однако условия и динамика развития мирового сообщества, неординарность задач по обеспечению международной и национальной безопасности, особенности формирования и поддержания необходимого космического потенциала страны, принципы формирования и реализации национальных и международных космических программ, особенности использования результатов космической деятельности в политических, экономических, военных и других целях приведут к проведению специальных исследований в рамках уже сформированной на тот момент времени космополитики как междисциплинарной науке.
Программа развития космополитики в XXI веке будет предполагать многоуровневый характер организации её знаний:
—	как общую или фундаментальную космополитику, изучающую глубинные сущностные связи и отношения в мире космической политики, механизмы формирования и развития данной сферы во взаимосвязи с общей картиной мира, достижениями политических и технических наук как в фундаментальном плане, так и в космической сфере в частности;
—	как теории среднего уровня, формулирующие принципы и установки, рассчитанные на ограниченную сферу применения и исследование отдельных областей космической политики, например, рассмотрение вопросов государственного управления в космической сфере, политической элиты и её роли в развитии космонавтики, особенностей формирования и реализации космических программ государства и т. д.;
48
Космополитика XXI века и прогноз развития космонавтики
—	как прикладные теории, которые формируются в связи с необходимостью решения типовых проблем, обеспечивающих практические изменения в текущем политическом процессе, например, в области достижения мирового превосходства (лидерства или паритета) в космосе, принятия политических решений в космической сфере, оценки военно-политической обстановки с использованием результатов космической деятельности, в переговорном процессе о международном космическом сотрудничестве и т. д.
Таким образом, важность формирования и реализации космополитики в XXI веке определится следующим:
—	космополитика — это вид познания космической политики и получения в итоге определённого политического знания, которое в совокупности дополняет научную картину мира политического;
—	космополитика — это форма общественного сознания в XXI веке, сфера человеческой деятельности, функцией которой является выработка и систематизация объективных теоретических политических знаний и эмпирических данных в космической сфере;
—	космополитика — это языковая система, совокупность терминов и их содержаний, понятий, суждений и умозаключений о космической политике, соответствующая система категорий космополитики;
—	космополитика — это методология и логика политологических исследований, совокупность средств, способов и методов познания политических явлений в космической сфере.
С учётом вышесказанного и принимая периодизацию развития космонавтики1, можно предположить следующий прогноз развития космополитики:
—	2010—2015 гг. — формирование космополитики как междисциплинарной науки и определение основных принципов стратегического развития космонавтики в XXI веке;
—	2015—2020 гг. — проведение фундаментальных политологических исследований космополитики, на базе которых будет сформирован многополярный мир в космической сфере с ведущей ролью США, России, Китая и Японии;
—	2020—2040 гг. — исследования ближнего Космоса, развитие пилотируемой космонавтики, связанное с полётом на Луну, её промышленным освоением и использованием в стратегических целях в мировом разделении труда, проведение подготовительных мероприятий к освоению человеком дальнего Космоса, формирование и реализация независимой космической политики Китая по исследованию околоземного
1 См.: Жук Е. И. Пилотируемая космонавтика: международная и национальная безопасность, с. 301—317.
49
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
космического пространства; выход на мировую космическую арену Индии, африканских стран (ЮАР, Египет, Ангола) и стран Южной Америки (Бразилия, Аргентина, Чили);
— 2040—2050 гг. — обобщение, анализ, систематизация и формализация полученных научных знаний в области космической политики, переоценка сущности и содержания космополитики применительно к существующим условиям развития мирового сообщества, определение цели и средства осуществления космической деятельности на вторую половину XXI века, кооперация ведущих космических держав — США, России, Японии, Канады и европейских стран;
—	2050—2060 гг. — начало бурного освоение человеком дальнего Космоса с участием кооперации ведущих космических держав, подготовка и осуществление пилотируемого полёта на Марс;
—	2060—2100 гг. — формирование мировой космополитики и единого пространства по ведению космической деятельности, комплексное исследование ближнего и дальнего Космоса, подготовка и осуществление первых пилотируемых полётов за пределы Солнечной системы, поиск новых цивилизаций.
Можно ли сделать сверхдолгосрочный научный прогноз
Ю. М. БАТУРИН
Какие изменения произойдут в мировой космонавтике в течение XXI века? Каковы будут главные достижения? На каких её направлениях (не бывает побед без поражений) человечество потерпит неудачу? Можем ли мы хоть с какой-то степенью достоверности дать ответы на эти вопросы?
1.	Русло прогноза
Физики привыкли предсказывать поведение систем на основе законов природы. Математики делают то же, решая соответствующие системы уравнений. В принципе, это две стороны одной и той же задачи.
Пусть речь идёт о запуске космического корабля на орбиту. Для физика понятно, что ракета может вывести его на разные орбиты в зависимости от азимута стрельбы, от даты и времени пуска, от ряда иных параметров. Для того чтобы понять, как и куда ракета доставит космический корабль, нужна дополнительная информация. Параметры движения в конце активного участка являются, как скажет математик, начальными условиями орбитального полёта космического корабля. Эти начальные условия и выберут из множества решений одно.
Орбита может быть полностью определена через ряд точных параметров, но может и посредством задания общих требований к ней: время существования корабля, времени его нахождения над заданными районами земной поверхности, ограничениями на освещённость и т. д. Чтобы получить орбиту космического корабля с расчётными параметрами, необходимо вывести корабль в расчётную точку пространства с заданной величиной и направлением скорости.
© Батурин Ю. М., 2010
51
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
С точки зрения математика, это означает, что полёт космического корабля необходимо правильно описать при помощи системы дифференциальных уравнений с оговоренными расчётными условиями, характеризующими физическую модель движения, которая с определённой степенью точности соответствует реальному процессу.
То есть для точного прогноза необходимо знать состояние системы и закон её изменения. Но если состояние нашей системы (мировой космонавтики) можно с той или иной точностью описать, хотя бы качественно, то законы её развития невозможно формализовать, как траекторию движения ракеты. Исключительную сложность представляют такие проблемы, как постановка стратегических целей и государственных программ развития космонавтики, выбор альтернативных путей и методов достижения поставленных целей, и т. п. Более того, иногда малое воздействие может изменить судьбу большой программы. Так, в 1971 году сенат США проголосовал против финансирования проекта «Боинг 2707-300» большинством всего в один голос!
Будущие научно-технические достижения космонавтики определяются не только изобретениями и прорывами науки и конструкторской мысли, но и финансированием (в широком смысле — экономическими условиями; серьёзный экономический кризис может на десятилетие отложить реализацию проекта, для осуществления которого в техническом плане есть всё), числом учёных и инженеров, работающих в области космонавтики и смежных областях (а значит и качеством образования), условиями международного сотрудничества и, следовательно, обменом информацией и идеями, и т. п. И всё же задача вовсе не представляется безнадёжной.
Пусть имеется некоторое фазовое пространство, в котором лежат переменные, описывающую интересующую нас систему — космонавтику, «погруженную» в геоэкономическую и геополитическую ситуацию. Это пространство столь велико, что учесть все переменные мы, очевидно, не можем. Однако в нём существуют области, где для прогноза будущего достаточно сравнительно небольшого числа параметров. Иными словами, существуют проекции на подпространства меньшей размерности, которые достаточно адекватно отражают происходящее во всём пространстве состояний системы. Эти подпространства называются руслами'. Именно по таким руслам мы и будем двигаться.
По ряду причин, которые будут подробно обсуждены ниже, сама постановка задачи сверхдолгосрочного прогноза (на XXI век) вызывала возражения у многих серьёзных учёных, инженеров и конструкторов, которые под благовидными предлогами отказались участвовать в подготовке пред-
1 См.: Малинецкий Г. Г. Риск, прогноз, хаос и прикладная математика. В сб.: Современные проблемы прикладной математики. Вып.1. — М., М3 Пресс, 2005, с.166.
52
Можно ли сделать сверхдолгосрочный научный прогноз
лагаемой книги. Они не взялись за эту работу именно потому, что хотели сохранить репутацию серьёзных специалистов. Как правило, мы слышали ссылки на неподтвердившиеся прогнозы даже на меньшие сроки.
Тем не менее, мы решили рискнуть собственной репутацией и попытаемся дать такой прогноз. Ведь ещё в 1970-х годах появились модели «Мир-1» и «Мир-2» Дж. Форрестера, построенные на основании принципов системной динамики1. Причём Форрестер определил для себя даже ббльшую глубину прогноза, чем мы (1970—2100 гг.). Ученик Форрестера Д. Медоуз продолжил его работу и построил модель «Мир-3». Последователи Форрестера-Медоуза, в том числе и в России, продолжают строить сверхдолгосрочные прогнозы (и даже до 2200 года)1 2.
Существует прогноз этапов индустриализации космоса на 500 лет!3
2.	Научно-техническое прогнозирование
Сегодня методы научно-технического прогнозирования довольно развиты. Они основываются на том известном специалистам факте, что технические показатели, параметры и характеристики изделий в той или иной отрасли в ходе научно-технического прогресса меняются во времени достаточно закономерным образом. Поэтому, например, применяя мощный арсенал хорошо разработанных методов экстраполяции функций, теории аппроксимации, методы математической статистики и теории вероятностей, корреляционный и регрессионный анализ и другие, казалось бы, можно выбрать наиболее существенные технические показатели, достигнутые в ракетно-космической области, установить характер их изменения от прошлого к настоящему, распространить тенденцию на будущее и получить искомый прогноз.
Такого рода попытка неминуемо должна основываться на гипотезе, что факторы, обусловливающие характер предшествующего развития, скорее, будут сохранять свои характеристики, нежели изменять их. И тогда эффект совместного действия указанных факторов проявляется в большей мере в продолжении тенденции, а не кардинальном изменении ее. Трудность, однако, состоит в том, что по мере увеличения временной глубины прогноза быстро повышается вероятность того, что указанная гипотеза перестанет быть справедливой.
1 См.: Форрестер Дж. Мировая динамика. — М.-Спб., «Terra Fantastica», 2003.
2 См., например, Махов С. А. Математическое моделирование мировой динамики и устойчивого развития на примере модели Форрестера. — В сб.: Новое в синергетике. Новая Реальность, новые проблемы, новое поколение. — М., «Радиотехника», 2006, с. 49—62.
1 См. в кн.: Ходаков В. Н. Соприкосновение с космосом. — М., 2008, с. 220.
53
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
Это происходит в первую очередь потому, что далеко не всегда факторы, которые сформировали предшествующее развитие, сохранятся в будущем. Методы экстраполяции трендов не могут учесть также факторы, которые возникнут в будущем, а следовательно, и предвидеть их влияние и взаимодействия с известными факторами.
Кроме того, совместное влияние двух и более факторов вовсе необязательно является простой суммой воздействий каждого фактора в отдельности. Иногда они могут умножаться, многократно усиливая эффект, иногда взаимно компенсировать друг друга, не производя вовсе никакого влияния.
Лучшие результаты даёт метод корреляции трендов.1 В его основу положенодовольно распространённое явление: в науке и технике для многих процессов находятся предшествующие и во многом определяющие их процессы. Например, скорость бомбардировщиков во многом определяет скорость пассажирских самолётов. Число специалистов высшей квалификации и объём финансирования научных исследований определяют темпы научно-технического прогресса в данной стране. То есть тенденции развития двух и более процессов оказываются каким-то образом связанными, коррелируют между собой. Как правило, прогресс в одной области, скажем, гражданской авиации, следует развитию военной авиации с некоторым запаздыванием (лагом во времени).
Использование метода корреляции трендов позволяет делать прогноз на довольно значительную временную глубину. Однако надёжные результаты получаются, лишь если эта глубина не превышает времени запаздывания. А наш горизонт прогноза выбран существенно большим. Кроме того, жанр книги не позволяет выбрать для анализа очевидно коррелированные процессы, поскольку в этом случае число глав повышается как минимум на порядок.
Объясним теперь наш подход. Начнём с определений, чтобы договориться, о чём идёт речь.
3.	Постановка задачи
Определение 1
Комплексный прогноз развития космонавтики — предсказание с некоторой относительно высокой степенью достоверности научно-технических достижений в области космонавтики (изобретений и функциональных возможностей изделий космического назначения) за данный отрезок времени (2010—2100 гг.) при соответствующих экономических,
1 См. подробнее: Емельянов С. В., Езеров В. Б. Методы научно-технического прогнозирования в управлении научными исследованиями и разработками. — В кн.: Техническая кибернетика. Том 6. Кн.2. - М„ 1975, с. 129-135.
54
Можно ли сделать сверхдолгосрочный научный прогноз
политических и правовых условиях, базирующееся преимущественно на логическом анализе количественных и качественных соотношений, а также на интуитивных суждениях там, где обнаруживается разрыв рациональных построений.
Простейшим и эффективным способом прогнозирования считается обращение к мнению специалистов, что и будет сделано в данной книге. Действительно, кто лучше них понимает проблематику и современное состояние своей специальности и осведомлён о перспективах развития в своей профессиональной области?
Однако специалисты склонны преувеличивать значение областей, в которых трудятся они сами, и недооценивать роль новых разработок в других отраслях и их влияние на общий прогноз.
Во-вторых, следует иметь в виду, что не каждый эксперт является одновременно и специалистом по прогнозированию. Это в полной мере касается и наших авторов. Хотя они, каждый касаясь своего предмета, и делали частный резюмирующий прогноз, но изобретали для этого свои методы, возможно, не самые лучшие.
В-третьих, делая весьма компетентные суждения в свой области науки и техники, специалист, как правило, не учитывает экономические, политические и правовые условия осуществления своего прогноза, равно как и военно-политические, социальные и экономические последствия развития его собственной области.
Тем не менее, такой простейший начальный шаг в общей процедуре прогноза оказывается весьма эффективным, чтобы получить исходное представление о начальных условиях прогнозируемой системы (мировая космонавтика), темпе прогресса в ней и характере препятствий и ограничений, которые стоят в начальный момент (2010 г.) на пути её развития.
Чтобы исключить ошибки, неизбежно содержащиеся в индивидуальных прогнозах, требуется использовать один из методов согласования суждений экспертов (метод «присяжных», метод «мозгового штурма» и т. п.)
Но и этот второй этап процедуры прогнозирования не стоит считать уже более-менее достоверным. Так, в результате первой серьёзной попытки прогноза, основанного на согласовании мнений экспертов, в одном из комитетов Национального совета по научным исследованиям США в 1937 году специалисты не смогли предвидеть такие крупнейшие достижения последующего десятилетия, как антибиотики, радар, реактивные двигатели и атомная энергия1.
Поэтому в дальнейшем стали применяться такие доказавшие свою эффективность прогнозные приёмы, как метод Дельфи, разработанный в
См. подробнее: Емельянов С. В., Езеров В. Б., указ, раб., с. 84.
55
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
корпорации RAND, — стандартная процедура Дельфи и её модификации. Однако стандартная процедура оказалась непригодной для долгосрочных прогнозов. Любые модифицированные процедуры Дельфи («Зонд», метод SEER — система обзора и оценки событий) также не годятся для выбранной нами глубины прогноза — до 2100 года включительно.
Мы в качестве инструмента на второй итерации прогноза будем использовать статистическую обработку экспертных оценок и метод анализа взаимовлияния событий, иногда называемый методом матриц взаимовлияния. Предпосылкой выбора именно этого метода послужил тот факт, что авторы глав, как правило, концентрировали свою мысль на каждом будущем событии в отдельности и не уделяли достаточно внимания взаимосвязям между прогнозируемыми событиями. Кроме того, нам, безусловно, требовался и анализ взаимосвязей между прогнозными проработками, сделанными в разных главах. Важно также анализировать и научно-техническую среду, в которой развивается объект прогнозирования — мировая пилотируемая космонавтика. Математической обработке экспертных оценок и их взаимосвязи будет посвящёна отдельная глава, поэтому здесь мы не раскрываем суть подробно.
Третий шаг — учёт темпов развития прогнозируемой системы и выявление его циклических закономерностей. Увеличение темпов в определённые периоды времени может объясняться новыми открытиями и изобретениями, однако чаще происходит снижение темпов, поскольку причин для этого больше: и приближение к физическим пределам, и естественные ограничения, свойственные прогнозируемой области, и уменьшение ресурсов (в том числе финансовых), которые государства выделяют для нее, и экономические кризисы, и отраслевые реформы, которые, по крайней мере, на начальном этапе обычно приводят к организационной неразберихе, и смена государственной стратегии и поставленных целей, а также войны и даже революции. Впрочем, два последних фактора приводят иногда и к увеличению темпов развития. Так, во время войны государства бросают основные ресурсы на производство вооружений и новые военные технологии.
Четвёртый шаг состоит в том, чтобы наложить полученную прогнозную картину на политический, экономический и правовой фон с тем, чтобы учесть имеющиеся ограничения и скорректировать предвидимую динамику развития мировой космонавтики.
Термин «фон» здесь является относительным, совсем как в «Ангелах и демонах» голландского художника М. К. Эшера (рис. 1), где бесконечная плоскость заполнена геометрическими фигурами, подогнанными друг к другу без каких-либо зазоров между своими контурами.
Можно представить себе три типа фона, проявляющихся попеременно в разных сочетаниях, как на рисунках М. К. Эшера с цветной симметрией (рис. 2, 3). (В геометрии известны такие операции симметрии, как зеркаль-
56
Можно ли сделать сверхдолгосрочный научный прогноз
Рис. 1. М. К. Эшер. Ангелы и демоны
ное отражение, поворот, перенос. Цветная симметрия получается, если ввести операцию «изменение цвета».) Теоретически таких «фонов» может быть сколь угодно много.
Поэтому экономический, политический, военный и правовой прогнозы в совокупности являются вполне самостоятельным прогнозом для наблюдателя.
В результате составляется уже более правдоподобный прогноз, точнее, сценарий будущего.
Рис. 2. Пример цветной симметрии М. К. Эшер. Бабочки (См. рисунок на цветной вкладке)
Рис. 3. Вариация на тему «бабочек» М. К. Эшера. Пример с семью цветами* (См. рисунок на цветной вкладке)
1 M.C.Escher: Ап and Science. Proceedings of the International Congress on M. C. Escher. Rome, Italy, 26-28 March, 1985. Ed. By H. S. M. Coxeteretal. - Nonh Holland, 1987, p. 393.
57
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
Определение 2
Сценарий — конспективное правдоподобное описание возможных будущих событий в наиболее вероятной последовательности их развития (а также альтернативных путей), основанное на экстраполяции текущих тенденций и их вариаций с учётом добавления всё новых и новых условий.
Сценарии помогают обратить внимание на более широкий круг факторов (политических, экономических, правовых и военных), которые следует учесть при составлении прогноза, а также критические параметры для важных ключевых достижений в той или иной области.
Примерно с середины пути до намеченного горизонта прогноза (вторая половина XXI столетия) мы вынуждены из-за нехватки точных количественных соотношений переходить к игровым методам, а именно — к итерации конспектов. Когда-то давно компания «Боинг» разработала этот метод для изучения будущих ситуаций и технических требований в военно-космической области, и с тех пор он неизменно давал хорошие результаты. Одним из первых подтверждающихся сегодня выводов первого применения метода итерации конспектов является выраженное тогда мнение, что осуществление управляемой термоядерной реакции окажет гораздо меньшее влияние на освоение космоса и создание новых видов оружия, чем беспроволочная передача энергии на большие расстояния1.
Отдельные сценарии (главы) нашей книги, описывающие предполагаемые события по областям, итеративно корректировались — каждый из них приводился в соответствие с остальными. Разумеется, сами главы остаются в первозданном авторском варианте, корректировались только их конспекты, необходимые для обобщающего прогноза, который приводится в самостоятельной главе книги. В каждом конспекте определяются точки ветвления, бифуркации (точнее, полифуркации), после которых развитие может идти альтернативными путями, поэтому конспект делится на ветви, каждая из которых анализируется отдельно. В результате получается дерево конспектов, точнее, ориентированный граф конспектов, в котором ограничения, налагаемые на вырисовывающуюся тенденцию развития, берутся из экономико-политико-правового прогноза. Заметим, что такие ограничения в ходе аналогичной итерации конспектов частично могут сниматься, равно как и возникать новые. Построенный таким образом граф проверяется на отсутствие петель (циклов). Обнаруженные петли устраняются посредством консультаций с экспертами. Полученный граф и является основой прогнозного сценария.
1 Military Space Requirements 1963-1973. Final Draft, the Advanced Military Space Requirements Council representing the Boeing Co., Bendix Corp., Minneapolis - Honeywell Regulator Co. and Thiokol Chemical Corp.
58
Можно ли сделать сверхдолгосрочный научный прогноз
Алгоритм анализа и обработки прогнозного графа для сценария включает в себя методику поиска циклов и тупиков событий, ранжирование событий путём придания им определённых весов, оценка вероятностных и временных характеристик и их варьирование.
На прогнозном графе в конце концов выбирается генеральный, доминирующий (наиболее достоверный) путь развития. Когда выбрать какой-то участок такого генерального пути не удавалось, возникала проблема выбора на множестве альтернативных путей. Для этого на таких участках выбирались события с максимальными весами, именно через такие важные события и производилось «сшивание» прогнозного графа.
В определении 2 наиболее спорным качеством сценария будущего оказывается правдоподобность, особенно если учесть, насколько неправдоподобным ещё совсем недавно в историческом времени казался современный ход событий. Для читателя итоговый сценарий (см. Заключение) может выглядеть совершенно неправдоподобным, однако правдоподобность как качество наших выводов основывается на серии правдоподобных переходов от одного сценария к другому в процессе корректировки. Привести же весь этот набор технических подробностей в нашей книге оказалось совершенно невозможно из-за гигантского в таком случае объёма книги.
В 1964 году корпорация РЭНД сделала прогноз развития науки и техники на 50 лет, что составляет более половины глубины прогноза в поставленной нами перед собой задаче. Специалисты РЭНД использовали один из методов опроса экспертов, в число которых, видимо, не случайно, включили несколько писателей-фантастов — А. Азимова, А. Кларка и других1. Проанализировав возможные причины, которые побудили их обратиться к писателям, мы признали такое решение эффективным (причины будут изложены ниже) и в выбранной нами процедуре прогноза тоже обратились к научной фантастике, включив в нашу книгу целый литературный раздел. Помимо важности его для собственно прогноза, мы надеялись доставить читателям удовольствие от обращения к хорошей литературе.
Интересно, что сбылась почти половина прогнозов, сделанных экспертами в опросе корпорации РЭНД. Однако, осуществились они в разной мере и в разные сроки, в том числе и не совпадающие с предсказанными. Это в свою очередь подтолкнуло нас к тому, чтобы специально исследовать закономерности, темпы, циклы научно-технического прогресса в области космонавтики. Соответственно в алгоритм прогноза была введена процедура временнбй корректировки.
Высокий процент сбывшихся прогнозов РЭНД, с одной стороны, обнадежил нас, но с другой — продемонстрировал, что среди сбывшихся прогнозов не было ни одного относившегося к космонавтике. Впрочем,
1 См.: Впереди XXI век: перспективы, прогнозы, футурологи. Антология современной классической прогностики 1952-1999. - М.: Academia, 2000, с. 90-94.
59
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
эксперты РЭНД и даже писатели-фантасты не рискнули прогнозировать космонавтику. Единственное касающееся космонавтики предположение, что к 2003 году будет освоено управление гравитацией посредством модификации гравитационного поля, — не сбылось. Это подтвердило не только сложность задачи прогноза мировой космонавтики, но и её актуальность.
Наконец, заключительным шагом становится интерпретация прогнозного сценария. Здесь важным оказывается не полагаться безоглядно на применяемые относительно формализованные алгоритмизованные методы, но сочетать их в каждой точке полифуркации, а также в точках «сшивания» отдельных прогнозных графов с внимательном анализом истории и логики развития мировой космонавтики. Интерпретация итогового прогнозного сценария, предлагаемого читателю, отражает влияние всех существенных факторов — научно-технических, экономических, политических, правовых, военных.
В связи с этим встаёт также вопрос о потенциальной реализуемости сценария. В самом деле, что такое прогнозный сценарий? Это представление возможного будущего некоторой абстрактной (а с определённой точки зрения — и фантастической) конструкцией, которую мы и называем сценарием, развивающейся уже по своим внутренним законам, ослабив, а иногда и вовсе потеряв связь с теми посылками, что были положены в его основу в начале пути. Поэтому вполне правомерен вопрос, можно ли данной полуфантастической конструкции поставить в соответствие одну из потенциальных реализаций будущего и тем самым назвать её прогнозом.
Ответ: да, если она отвечает системе критериев потенциальной реализуемости. Каковы же они?
Во-первых, наличие достаточно полной, внутренне непротиворечивой, ясной правдоподобной интерпретации.
Во-вторых, критерий конкретности. Все фрагменты сценария (события) должны иметь принципиальную возможность интерпретации в категориях соответствующей науки.
В-третьих, критерий сравнимости. Реализуемость каждого фрагмента сценария (события) должна выводиться из других, уже имеющих интерпретацию, а первый из них — должен следовать из начальных условий.
В-четвёртых, но не в завершение. Поскольку перечень критериев может и должен быть продолжен, назовём ещё принцип внутренней разрешимости. Это значит, что все критерии должны быть применимы ко всем ключевым событиям сценария.
Прогноз неминуемо будет устанавливать не только возможные, но и желательные события, даже если мы и не ставим такую задачу. Лица, принимающие решения, могут получить из нашего долгосрочного прогноза информацию о новых направлениях развития, как минимум для постановки новых задач. Уже поэтому мы считаем попытку такого прогноза полезной.
Часть 2
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ КОНТУРЫ КОСМОНАВТИКИ В XXI ВЕКЕ
Утро. XXI век. Солнечная система: исследование и освоение
Л. М. ЗЕЛЁНЫЙ, А. В. ЗАХАРОВ, 0. В. ЗАКУТНЯЯ, Н. Ф. САНЬКО
Попытаться достаточно уверенно прогнозировать, чтб произойдет за сто лет в такой высокотехнологичной отрасли, как мировая космонавтика, едва ли возможно. Прошедшие сто лет показали, что технологическое развитие не подчиняется никаким законам экстраполяции — сингулярности прерывают любые установившиеся тенденции и выводят человечество на качественно новый уровень развития. Так произошло с запуском Первого искусственного спутника Земли, информационным взрывом, связанным с развитием интернета и мобильной связи. Космонавтика — мощный, недостаточно освоенный ресурс человеческой деятельности, и её развитие во многом будет зависеть от нужд, потребностей людей и вновь открытых возможностей использования и освоения космоса через сто лет.
Развитие мировой космонавтики в первые пятьдесят лет определялось, с одной стороны, политическими соображениями; с другой, — открывшейся возможностью научных исследований космического пространства, скрытого от человечества плотной оболочкой земной атмосферы и тонким, но очень хорошо проводящим слоем ионосферы (рис. 1 и 2). Существующие тенденции, впрочем, свидетельствуют о том, что в XXI веке геополитика постепенно превращается в космополитику. Этот тезис подтверждает бурный всплеск исследований Луны и Марса, которые активно ведут не только США и Европа, но и страны Азии, лишь совсем недавно вступившие в «космический клуб». Интересно, что на смену научному интересу, который двигал «космическими первопроходцами», приходит интерес практический. Наверное, можно утверждать с достаточной долей уверенности, что уже в XXI веке конечность земных ресурсов с необходимостью заставит человечество обратиться к ресурсам, находящимся вне Земли. Скорее всего, это и будет главной движущей силой человечества в космосе, хотя, разу-
© Зелёный Л. М., Захаров А. В., Закутняя О. В., Санько Н. Ф., 2010
61
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
Рис. 1. Анонимная гравюра, впервые опубликованная в книге Камиля Фламмариона
«Атмосфера: Популярная Метеорология» (См. рисунок на цветной вкладке)
меется, наука и научные исследования являлись и будут являться основой технического прогресса. Предстоит открыть ещё многие тайны Вселенной, и ещё долгое время космические средства останутся главными инструментами исследователей.
Помимо чисто прагматических причин, нельзя сбрасывать со счётов и, казалось бы, иррациональное стремление небольшой части людей к рискам и экстремальным ситуациям. На самом деле наличие таких особых точек в любой популяции («флибустьеров и авантюристов», как назвал их поэт Павел Коган) принципиально необходимо для её выживания, открытия новых областей обитания и новых явлений. Растущая популярность экстремального, а в последние годы и космического, туризма служит хорошим подтверждением этой закономерности.
Исследование и освоение новых ресурсов и территорий красной нитью проходит через всю историю Человечества. Примерами такой экспансии могут служить средневековые завоевания, открытие и освоение Америки, Сибири и других земель, ставшие основой современной политической карты мира. Даже сейчас этот процесс и связанное с ним соперничество продолжаются, хотя, казалось бы, на карте Земли не осталось «белых пятен». Это относится, например, к Арктическому шельфу, который оказался нефтегазовым супербассейном. Свои претензии на эту территорию предъявили Россия, а также другие страны, в числе которых Канада и Дания. Другой пример — Антарктика. Это единственный на сегодняшний день континент
62
Утро. XXI век. Солнечная система: исследование и освоение
на Земле, который не является частью территории какого-либо государства, а выступает достоянием всего человечества и регулируется нормами международного права. Тем не менее, интерес к ресурсам Антарктики растёт, появляются новые технологические возможности её освоения, поэтому можно сказать, что до сих пор проблема территориального статуса Антарктиды не нашла своего окончательного решения.
Сегодня мы становимся свидетелями начала нового этапа космической деятельности человека — первого шага освоения Солнечной системы. После запуска Первого искусственного спутника Земли, открывшего космическую эру в истории человечества, выполнено большое число околоземных и межпланетных полётов космических аппаратов, позволивших сделать пионерские открытия как в околоземном космическом пространстве, так и в дальнем космосе. В настоящее время в космической деятельности человечества произошёл своего рода «фазовый переход»: на смену первым, «пионерским» полётам, когда практически каждая экспедиция приносила значительные открытия, пришла пора выполнения крупных комплексных систематических программ, в частности, программ исследований Луны и Марса. Сейчас (конец 2009 года) в космосе находятся по 4 аппарата, исследующих Марс и Луну, не говоря уже о большом числе новых планируемых экспедиций, в том числе и российских. Очевидно, что не за горами ещё более грандиозные программы освоения внеземных ресурсов Луны, Марса, астероидов, путь которым сейчас прокладывают научные исследовательские и разведывательные экспедиции.
Учитывая потенциальные ресурсы космического пространства, планет и тел Солнечной системы, которые, однако, ещё во многом скрыты, ожидаемые технологические возможности, а также ту динамику в развитии человечества, которая связана с началом космической эры, можно уже сейчас попытаться сформулировать четыре основных стратегических задачи, ко-
Рис. 2. Пропускание электромагнитного излучения земной атмосферой. Земная атмосфера прозрачна почти полностью для падающего извне излучения лишь в двух сравнительно узких окнах: оптическом — в диапазоне длин волн от 0,3 мкм (3000 А) до 1,5—2 мкм (область до 8 мкм состоит из ряда узких полос пропускания) и в радиодиапазоне — для волн длиной от 1 мм до 15—30 м (См. рисунок на цветной вкладке)
63
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
торые могут стать основой выработки программ исследований космоса и освоения его ресурсов до конца текущего столетия:
—	прежде всего, — продолжение научных исследований космического пространства и поиск жизни вне Земли;
—	обеспечение безопасности Земли и человечества, безопасности в космосе и из космоса;
—	развитие активной деятельности человека в космосе, освоение Луны, планет и малых тел Солнечной системы, использование космических ресурсов;
—	диверсификация космических технологий, использование результатов космической деятельности на Земле.
При этом необходимо иметь в виду два важнейших дополнительных эффекта:
—	грандиозность и постоянное развитие задач и направлений космической деятельности станут одним из краеугольных камней интеллектуального развития нынешнего и будущего поколений;
—	высокая сложность космических технологий и их ещё чрезвычайно высокая стоимость приводят к необходимости международного сотрудничества в интересах науки и мирного освоения космоса.
Международный престиж любой страны будет определяться не только её валовым национальным продуктом, но и её успехами в развитии космических технологий, зависящих, в свою очередь, от доли национального бюджета, вкладываемого в науку и космос.
Научные исследования космического пространства включают исследования Вселенной, открытия новых физических явлений, изучения границ применения физических законов, использование космоса в качестве естественной лаборатории. Произошедшие недавно вызовы науке, связанные с выводом о существовании «тёмной энергии» и «тёмной материи», безусловно, привлекут внимание учёных-космологов к выяснению этих неожиданных и «тёмных» понятий, которые, фактически, уже перевернули наше, казалось бы, «хорошо обоснованное» представление о Вселенной и её структуре. Разработка и реализация программ космических исследований, направленных на решение этой проблемы, могут привести к ещё более неожиданным выводам и представлениям. Сейчас ясно лишь то, что решение вновь возникших вопросов, связанных со структурой и развитием Вселенной, становится в первый ряд задач внеатмосферной астрономии и астрофизики высоких энергий на предстоящие десятилетия. Результаты этих исследований в нынешнем веке, может быть, смогут ответить на вечный вопрос, чтб представляет собой мир, в котором мы живём, и как он образовался, могут и поставить новые проблемы.
Космические исследования Солнечной системы включают также исследования Луны, планет, малых тел: астероидов, комет — изучение Солнца, космической плазмы. Интригующей проблемой является поиск и возмож
64
Утро. XXI век. Солнечная система: исследование и освоение
ное обнаружение жизни вне Земли. Это может дать огромный толчок развитию биологии и медицины.
Деятельность, связанная с фундаментальными космическими исследованиями, и её результаты влияют на качество жизни человека и экономику, по крайней мере, потрём направлениям: (а) практическое применение сделанных научных открытий, (б) диверсификация космических разработок и (в) освоение потенциальных ресурсов Луны, планет и малых тел Солнечной системы. Рассмотрим эти направления.
Человек привык воспринимать окружающий нас мир как данность. Но нельзя забывать, что все окружающие нас достижения цивилизации обязаны своим существованием проводившимся ранее фундаментальным научным исследованиям. Практически вся техника, которой мы пользуемся сейчас, основана на физических открытиях, сделанных в конце XIX века. Например, двигатели внутреннего сгорания не могли бы существовать без сделанных открытий в таких науках, как термодинамика, молекулярная физика, электродинамика, магнетизм, органическая химия; изобретение радио — без уравнения электромагнитных волн Дж. Максвелла и т. д. Пределы возможности земных экспериментальных установок по мощности и энергиям практически исчерпаны. Нужные человечеству новые физические принципы, по которым устроен мир сверхвысоких энергий, можно понять, только пристально вглядываясь в то, что происходит в космосе.
Сейчас, благодаря резкому ускорению научно-технического прогресса, результаты научных исследований находят применение в технике и быту в среднем уже через 20—30 лет. Значительную роль в этом процессе играют и фундаментальные науки, изучающие Вселенную. Достаточно напомнить, что гелий был открыт на Солнце и только потом найден на Земле, что для ядерной физики некоторые объекты во Вселенной являются естественной лабораторией, где сама Природа ставит эксперименты, которые невозможны в земных условиях. Ещё в 1920 году, задолго до создания ядерной физики, на термоядерную реакцию превращения водорода в гелий было указано Артуром Эддингтоном как на источник энергии излучения звезд. Изучение многих явлений в горячей плазме важно при решении принципиальной для человечества проблемы новых источников энергии. Управляемый термоядерный синтез является одним из наиболее перспективных кандидатов на эту роль. Параметры плазмы, заполняющие околоземное космическое пространство, конечно, на много порядков отличаются от тех, которые существуют в лабораторных условиях, но важно подобие безразмерных параметров. Их близость для лабораторной и горячей космической плазмы позволяет рассматривать околоземный космос как возможную лабораторию для проведения плазменных экспериментов.
Фундаментальные космические исследования дали мощный толчок развитию наших представлений об устройстве Вселенной. По мнению многих выдающихся учёных современности, на рубеже XX и нынешне
65
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
го XXI веков мы стали свидетелями «революции» в астрономии, которая имеет не меньшее значение, чем ставшая основополагающей для многих отраслей науки, а значит и современных технологий, «революция» в физике, которая произошла в начале XX века. Определяющую роль в этом уже сыграли космические средства, обеспечивающие научные исследования многих объектов Вселенной. Они позволяют проводить астрофизические исследования далёких объектов с помощью телескопов, вынесенных за пределы земной атмосферы, затрудняющей или исключающей возможность многих видов наблюдений с поверхности Земли. Космические аппараты способны донести научную аппаратуру до многих объектов Солнечной системы, чтобы мы могли изучать их дистанционно, но находясь в непосредственной близости от них, или производить непосредственные — контактные исследования (in situ). В условиях длительного воздействия космических факторов: вакуума, невесомости (точнее, микрогравитации, вызванной микроускорениями) и т. д. — на борту космического аппарата учёные могут проводить такие биологические и технологические эксперименты, которые абсолютно невозможны на Земле.
Фундаментальные космические исследования оказывают мощное прямое воздействие (с которым может сравниться разве что оборонная индустрия) на развитие технологий. Это происходит из-за постоянных разработок учёных, занимающихся исследованиями космического пространства, новых методов исследований и измерений, повышения чувствительности, разрешающей способности и улучшения других параметров научных приборов, а также возможностей самой космической платформы. В нашей стране это было обусловлено ещё и тем, что раньше научные космические приборы и служебные системы космических аппаратов часто создавались в закрытых лабораториях научно-производственных объединений или академических институтов. Однако, получившие «закрытый» статус, эти технологии оставались за барьером для их использования специалистами других КБ, не связанных с космической тематикой. В западных космических державах проблема использования самых передовых космических разработок была решена на самых ранних этапах космической деятельности и диверсификация космических технологий стала существенным подспорьем экономической мощи государства. Только в самые последние годы в нашей стране стали открываться возможности использования космических технологий в сугубо земных и мирных отраслях хозяйства.
Деятельность в космосе ужу сейчас постепенно формируется по двум различным направлениям: исследования (по-английски «research») и освоение («exploration»). Эти два направления преследуют разные задачи, хотя и тесно связаны друг с другом. Этап исследований, как правило, выполняется автоматическими космическими аппаратами, создаёт научно-техническую основу для подготовки и выполнения следующего этапа — освоения. Этап освоения, по крайней мере на начальных стадиях, по-видимому, будет вы
66
Утро. XXI век. Солнечная система: исследование и освоение
полниться с помощью пилотируемых экспедиций и направлен на создание посещаемых и автоматических баз на Луне, Марсе, астероидах.
Можно ожидать, что в ближайшие сто лет главные интересы человечества сосредоточатся в ближайшем космосе: как в околоземном пространстве, так и на близких планетных телах — Луне, Марсе и, возможно, околоземных астероидах. Причины тому очевидны и в первую очередь связаны с существующими технологиями. В Солнечной системе только на Луне и Марсе существуют условия, относительно приемлемые для действия автоматов и человека. Экспедиции к более далёким землеподобным телам, каковы, например, спутники Юпитера и Сатурна, — дело более отдалённого будущего, которое сложно предугадать сейчас.
Академик Арцимович на вопрос о том, когда появится термоядерная энергетика, отвечал: тогда, когда она будет совершенно необходима человечеству. Возможно, что с космическими ресурсами произойдёт то же самое: как только необходимость в них станет настоятельной, произойдёт прорывной «выход» в космос. Есть некоторые основания полагать, что ждать осталось не так уж долго.
В случае Луны такой «движущей силой» на первых порах могут стать те же научные задачи. Наш спутник может рассматриваться как исключительно удобная платформа для научных исследований. Её преимущества перед наземными и орбитальными установками многочисленны. Во-первых, поскольку на Луне нет атмосферы и, как следствие, поглощения и рассеяния света, то наблюдения можно вести во всех диапазонах волн даже при солнечном освещении, днём. Большой период осевого вращения Луны (27,3 дня) приводит к относительно медленному перемещению светил по небу, поэтому возможны длительные непрерывные экспозиции. А это, в свою очередь, предъявляет меньшие требования к конструкции и системе наведения приборов. Земля не экранирует значительную часть неба, поэтому возможен практически полный обзор неба. Более того, на Луне электромагнитное влияние нашей планеты либо полностью отсутствует, в случае если обсерватория размещена на обратной стороне спутника, либо очень ослаблено.
На Луне можно устанавливать стационарные инструменты больших размеров, с повышенной чувствительностью и угловым разрешением, не требующие охлаждения, чего нельзя добиться на орбитальных инструментах. Группировку лунных инструментов можно постепенно наращивать.
Вероятно, что задача создания лунного телескопа и лунной обсерватории начнёт решаться уже в ближайшие десятилетия, поскольку даже существующий технологический уровень позволяет выполнить основные этапы этой работы, а преимущества Луны как наблюдательной площадки исключительно велики.
С нашего спутника можно вести и глобальный мониторинг Земли: одновременный обзор всего земного диска приборами, расположенными на лун
67
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
ной поверхности. Это важно для наблюдений земного альбедо, состояния атмосферы, ледовых шапок и глобальной картины молниевой активности.
Следующим этапом освоения Луны станет развёртывание посещаемой базы с целью освоения и использования природных ресурсов Луны, необходимых, в частности, для обеспечения межпланетных перелётов. Так, освоение Луны становится первым шагом на пути к освоению Марса. Целесообразность использования нашего спутника в качестве «перевалочного пункта» для межпланетных экспедиций связана с решением баллистических задач, а также с использованием некоторых минеральных ресурсов (например, воды, сырья для производства компонентов топлива ракет). Впрочем, есть и другие мнения. Поскольку Россия значительно отстаёт в исследованиях (и, соответственно, будущем освоении) Луны, а имеющийся опыт долговременных пилотируемых полётов абсолютно уникален, России следует, минуя промежуточные этапы, готовить пилотируемую экспедицию на Марс и стать лидером международного консорциума, который обязательно возникнет вокруг такого проекта.
Оценить, какое время понадобится для осуществления этих планов, довольно сложно. Если, как предполагается сейчас, пилотируемая экспедиция на Марс произойдёт уже в первой половине этого века, то, вероятно, постоянная база на Луне — дело ближайших десятилетий. Разумеется, первыми Луну будут исследовать автоматы: орбитальные, а затем посадочные станции, специализированные луноходы. Как показывает, например, программа исследований действующего в настоящее время американского аппарата Lunar Reconnaissance Orbiter, внимание исследователей направлены уже не на фундаментальные характеристики Луны как небесного тела, а на её пригодность для последующей высадки космонавтов и развёртывания лунной базы.
Предположим, что этот первый этап освоения Луны завершился успешно. Может ли предложить наш спутник что-то еще? Оказывается, да. Дело даже не в потенциальных полезных ископаемых. Так, добыча гелия-3, который часто прочат на роль главного лунного ресурса, если и будет осуществлена, то всё же, видимо, не в этом столетии — слишком велики технологические трудности в осуществлении термоядерной реакции с гелием-3. Но ресурс, который можно и следует использовать уже в ближайшем будущем, — это сама Луна как место для энергоёмких производств.
Потребность вывода таких производств за пределы Земли постоянно растёт. Наша планета — достаточно хрупкая система, все части которой настолько хорошо «подогнаны» друг к другу, что увеличение вкладываемой в неё энергии может привести к необратимым последствиям. Оценки показывают, что развитие человечества, растущее производство и связанное с этим перепроизводство энергии могут стать угрозой для экологического баланса Земли. Из результатов ряда исследований по природе изменений климата Земли следует, что количественный уровень производства энер
68
Утро. XXI век. Солнечная система: исследование и освоение
гии на Земле имеет жёсткое ограничение. Мощность земной энергетики не должна превышать 0,1 % мощности солнечного излучения, падающего на Землю, или 90 тераватт. Это всего в шесть раз больше современного уровня. В то же время прогнозы потребления и, соответственно, производства энергии показывают, что при стихийном его развитии этот предел будет достигнут уже в несколько ближайших столетий, и этот прогноз требует тщательного анализа.
Однако уже сейчас становится ясно, что человечество рано или поздно должно предпринять меры к выносу энергоёмких производств, а следом — и производства энергии — за пределы атмосферы нашей планеты — на орбиту Земли или на поверхность Луны. Хотя электростанции и заводы на Луне пока кажутся фантастикой, первые шаги к их созданию, вероятно, будут сделаны уже в этом столетии.
Итак, первым шагом на пути человечества в космос станет Луна. За ней, скорее всего, последует Марс, хотя, в отличие от нашего спутника, задачи освоения Марса пока не так очевидны. Тем не менее, пилотируемый полёт на Красную планету станет важнейшим движущим фактором космических исследований ближайших десятилетий — сравнимым по своему значению с гонкой за вывод на орбиту первого спутника, запуском первого человека в космос, первым шагом человека на Луне.
Как показывает история освоения космического пространства, прежде всего, в нашей стране и США, придать комплексный импульс развитию ракетно-космической техники, а вместе с ней — развитию науки и техники страны в целом можно, лишь имея «локомотивный» инновационный космический проект. Необходимость его реализации стимулирует качественный рост самого широкого спектра научно-технических областей государства. Оптимальной задачей для такого комплексного инновационного космического проекта, на взгляд большинства аналитиков, и является пилотируемый полёт к Марсу
Вероятно, что в ближайшие десятилетия именно этот проект захватит умы и силы всех крупнейших космических агентств мира и во многом (если не во всём) определит облик космонавтики в ближайшие пятьдесят лет.
Можно предположить несколько вариантов марсианской «одиссеи», но если говорить о системном подходе к проблеме, то главную цель марсианской программы — высадку космонавтов на Марсе — целесообразно реализовывать в несколько этапов. В первую очередь, необходимо произвести широкомасштабные исследования Марса и создать постоянно действующую марсианскую исследовательскую сеть, состоящую из автоматических космических аппаратов на поверхности планеты и орбитальных аппаратов на орбите Марса. Следующим шагом станет доставка образцов грунта с Марса на Землю. Этот этап исследований планеты направлен на выяснение всех аспектов, связанных с подготовкой пилотируемого полёта, условий на поверхности и в атмосфере Марса.
69
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
Только после этого можно реализовать облётно-орбитальную экспедицию к Марсу, предусматривающую исследование этой планеты при помощи космонавтов, которые будут управлять с борта пилотируемого комплекса целой «флотилией» автоматических аппаратов, работающих на орбите Марса и на его поверхности. Эффективность такой экспедиции, получающей в реальном времени информацию о процессах в марсианской атмосфере, данные о его поверхности и радиационных условиях, будет очень высока.
Такой сценарий марсианской миссии хорош тем, что позволяет максимально полно задействовать научно-технические достижения как пилотируемой, так и беспилотной космонавтики и, с другой стороны, даёт равновеликие импульсы для их развития. В истории мировой космонавтики до сих пор не было подобного проекта.
Огромное значение для такой экспедиции имеют достижения космической медицины, полученные, прежде всего, нашей страной, при длительных полётах человека на орбитальных пилотируемых станциях. Подготовка к полёту человека на Марс уже началась. В 2009—2010 годах в Институте медико-биологичеких проблем РАН проводится эксперимент, Марс-500, моделирующий экспедицию международного экипажа на Марс в условиях, какие только возможно создать на Земле, максимально приближённых к реальному полёту. Разрабатываются методы и способы повышения сопротивляемости организма человека к воздействию агрессивных факторов космической среды. Кстати, это направление научных исследований весьма актуально и для земных нужд в условиях ухудшающейся экологической обстановки на Земле.
Для создания межпланетного экспедиционного комплекса необходимо использование инновационных принципов движения в космическом пространстве с использованием ядерных энергетических установок и электро-реактивных двигателей.
Облётно-орбитальная экспедиция к Марсу предполагает создание универсального межпланетного экспедиционного комплекса, который после возвращения с околомарсианской орбиты сможет работать на околоземной орбите как обычная пилотируемая станция или же совершить повторный полёт к Марсу, на этот раз — с пристыкованным посадочным модулем.
Следующий этап марсианской программа — высадка человека на поверхность планеты — произойдёт достаточно быстро, после того, как будет реализован сценарий облётно-орбитальной миссии. Но предсказать, чтб произойдёт с марсианской программой дальше, сейчас очень сложно. Во многом это будет зависеть от тех задач, ради которых можно поддерживать постоянную базу на четвёртой планете Солнечной системы.
Вряд ли такими могут стать задачи производства или добычи редких ресурсов — слишком далеко от Земли находится Марс, чтобы такое производство стало рентабельным. Мечта о внеземной колонии, скорее всего, так и останется мечтой. Условия на Марсе хотя и можно сравнивать с условиями в Антарктиде, например, по температуре, но во многом другом исключительно
70
Утро. XXI век. Солнечная система: исследование и освоение
враждебны человеку и не способствуют длительному пребыванию: в атмосфере планеты очень мало кислорода, её поверхность практически не защищена от космической радиации. Тем не менее вполне вероятно, что какая-то база на Марсе будет создана уже «к излёту» этого столетия, но функции её будут сугубо научными: примерно так же, как это сейчас происходит в Антарктиде.
Марс, видимо, станет последним рубежом Солнечной системы, которого должна достигнуть пилотируемая космонавтика — по крайней мере, в обозримом будущем. Предполагается, что подготовка и реализация крупных проектов по исследованию и освоению космического пространства будет возможна только в международной кооперации стран космического клуба, но при этом национальный вклад в эти работы должен быть достаточно видимым и весомым.
Дальние планеты Солнечной системы и их спутники в ближайшем столетии останутся «вотчиной» автоматических космических аппаратов, причём и задачи экспедиций, и технические средства их реализации будут всё усложняться. От орбитальных аппаратов, ведущих дистанционные исследования, мы должны перейти к посадочным аппаратам, пенетраторам, внедряющимся внутрь небесного тела, вездеходам, а на планетах и их спутниках, обладающих атмосферами, — зондам-баллонам, которые могут продолжительное время находиться над поверхностью планеты. От «отрывочных» экспедиций человечество перейдёт к систематическому изучению наиболее интересных тел Солнечной системы. Уже сейчас такая тенденция становится реальностью.
Ведущей научной задачей исследований, скорее всего, станут поиски живых организмов или их следов вне Земли в попытке ответить на вопрос: как возникла жизнь в Солнечной системе, возможно ли повторение этого процесса где-то еще, существуют ли развитые цивилизации в планетных системах у других звезд. Параллельно с этой проблемой, и даже предваряя ее, будет исследоваться вопрос о том, как формировалась Солнечная система, является ли она единственной в своём роде или наоборот — представляет обширный класс похожих систем.
Первым шагом на пути такого исследования может стать международный проект по исследованию спутников Юпитера, который планируется начать в начале 20-х годов нынешнего столетия. В нём собираются принять участие США, Европа, Россия и Япония. Внимание учёных привлекают два спутника Юпитера Европа и Ганимед, где, как следует изданных космических аппаратов «Вояджер» и «Галилей», под верхним слоем льда находится океан жидкой воды. Согласно существующим представлениям, вода — важнейшее условие для зарождения жизни, по крайней мере, в той её форме, которую знаем мы. Другим необходимым условием является приток энергии, который в данном случае обеспечивает приливное воздействие Юпитера на процессы, происходящие в недрах этих спутников.
Следующими станут исследования системы Сатурна и его спутника Титана, который, как показал космический аппарат «Гюйгенс», очень похож
71
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
на Землю. Но ту роль, которую на Земле играет вода, на Титане выполняет метан и другие углеводороды. Возможно, на этом небесном теле нельзя найти жизнь, но его изучение позволит понять многое о том, как происходило формирование Солнечной системы.
В ближайшие десятилетия, скорее всего, будут предприняты новые научные экспедиции к системам Урана и Нептуна и можно ожидать, что они принесут чрезвычайно интересные данные как о самих планетах, так и об их спутниках. Предсказать исход этих исследований невозможно, и остаётся только позавидовать тем, кому предстоит работать в это интереснейшее время.
Впрочем, хотя в ближайшие столетия человек, скорее всего, не полетит дальше Марса, нас ожидает очень интересная работа по освоению и, так сказать, приспособлению околоземного пространства к нуждам человека. Существует довольно много задач, которые предстоит решить, и уже в ближайшем будущем для этого нет технологических препятствий.
Важный комплекс задач связан с изучением и прогнозированием космической «погоды» — изменений в земной магнитосфере, связанных с событиями на Солнце. Нельзя забывать, что мы живём фактически в атмосфере звезды, звезды среднего класса и среднего возраста. Солнечный ветер был открыт всего 50 лет назад и только сейчас мы начинаем понимать отдельные элементы длинной цепочки воздействия Солнца и солнечного ветра на земные процессы. Начиная с 60-х годов XX века проводятся многочисленные комплексные исследования, позволяющие лучше понять солнечно-земные связи, механизмы переноса энергии от Солнца к Земле и процессы, происходящие в околоземном пространстве в ответ на солнечные события. В будущем нас, вероятно, ждёт качественный скачок в таких исследованиях и повышение их точности. Кроме этого, здесь к космическим исследованиям, скорее всего, примкнёт целый комплекс дисциплин, изучающих воздействие магнитосферных изменений на биологические организмы и технические системы. Таким образом, мы должны приблизиться к пониманию сложного механизма воздействия Солнца на жизнь на Земле. Кроме прикладных аспектов, которые очевидны уже сейчас, такие исследования, возможно, прольют свет и на то, как могла зародиться жизнь на нашей планете.
Если вернуться к космическим средствам, то в исследованиях солнечноземных связей главная роль будет принадлежать, скорее всего, многоспутниковым системам, часть из которых будет непрерывно следить за Солнцем, возможно, из разных точек и даже на космических аппаратах вне плоскости эклиптики, а другая часть — измерять параметры пространства вблизи Земли и в земной ионосфере. Прообразом такой системы служит действующая ныне программа НАСА «Жизнь со звездой», в рамках которой объединялись аппараты по изучению Солнца, принадлежащие различным космическим агентствам, международный проект «Интербол», главным исполнителем которого выступила Россия, и действующие сейчас международные многоспутниковые проекты EKA «CLUSTER» и NASA «THEMIS».
72
Утро. XXI век. Солнечная система: исследование и освоение
Возможно, к середине века будет сформирована своего рода постоянная система — «служба космической погоды», которая, подобно службе погоды обыкновенной, будет собирать данные для долгосрочного и краткосрочного прогнозирования.
Такая «служба» будет особенно нужна для межпланетных экспедиций, поскольку энергичные события на Солнце представляют угрозу для космонавтов в полёте и особенно на поверхности Луны и Марса, тел, почти не обладающих собственными магнитными полями.
Другой аспект изучения околоземного пространства связан с обеспечением безопасности самой Земли от ударов крупных, размерами не менее нескольких десятков метров, астероидов и комет. Некоторые астероиды, в частности, околоземные, обращают на себя повышенное внимание с точки зрения потенциальной угрозы при возможном столкновении с Землёй. Не так часто, как на начальных этапах формирования Солнечной системы, но большие метеоритные тела всё-таки падают на Землю и сейчас. О том, что эта опасность существует, говорят и наличие крупных кратеров на Земле, и такие события, как падение Тунгусского метеорита, произошедшее всего 100 лет назад, и недавние столкновения крупной кометы Шумейкера-Леви с Юпитером. Важно попытаться предсказать, что произойдёт, если подобное тело столкнётся с Землёй. Расчётами последствий удара в основном занимались специалисты по ядерным взрывам, и их опыт даёт интересные сравнения, представленные на рис. 3.
Внимание к проблеме астероидно-кометной опасности (АКО) в последние годы заметно возросло благодаря специализированным программам наблюдений за малыми телами Солнечной системы. Эффективность обнаружения потенциально опасных астероидов благодаря этим программам резко возросла, и поток новой информации заставил совсем по-
Эквивалент энергии, выделяемой лри взрыве метеоритного удара ( М»ГГГОИН!Х тринитротолуол!)
Рис. 3. Сравнительные оценки энергии, выделяемой при взрыве метеоритного удара (См. рисунок на цветной вкладке)
73
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
иному взглянуть на проблему АКО. Число известных опасных объектов стало довольно быстро увеличиваться и, кроме этого, были обнаружены реально угрожающие Земле малые тела. Но при этом точность расчёта их траекторий, а следовательно и прогнозов исходящей от них угрозы и последствий столкновения, остаются недостаточной. Не решены и вопросы организации противодействия такой угрозе.
Особую роль в решении этих проблем могут сыграть космические технологии. Необходимы специализированные телескопы космического базирования для обнаружения опасных тел в направлениях, достаточно близких к направлению на Солнце. Появление комет из таких направлений, движущихся по сильно вытянутым орбитам, представляют собой особенно повышенный риск, ввиду крайне сложных условий их наблюдения, приводящий к эффекту неожиданности, что при определённых условиях может быть весьма опасно для Земли.
Также важно определение физических и химических характеристик объектов, сближающихся с Землёй, их внутренней структуры — являются ли они «монолитными» телами или представляют собой относительно слабо связанный конгломерат менее крупных астероидов. Всё это необходимо исследовать, чтобы найти лучший способ предотвратить их столкновения с Землёй или, по крайней мере, уменьшить ущерб. В связи с этим космические миссии к таким телам и особенно к потенциально опасным объектам имеют важное значение, как для решения научных задач по исследованию физических свойств угрожающего тела, так и для поиска путей предотвращения угрозы.
Из обнаруженных к настоящему моменту астероидов наибольшую потенциальную опасность представляет астероид 2004 MN4 (Апофис, диаметр 350 м), который пролетит вблизи Земли в ~ 2029 году, и затем в 2036 году. Этот астероид уже сейчас стал объектом самого пристального внимания в разных космических агентствах. Вероятно, именно ему предстоит стать первым объектом, на котором человечество «испробует» свои умения и знания в попытках прогнозировать и, если это потребуется, повлиять на ход событий. Будущее астероида Апофис пока не ясно: требуются специальные исследования для точного прогноза его орбиты, возможно, отдельные космические миссии для исследования его дистанционными и контактными методами. Уже сейчас предлагаются идеи предотвращения столкновения опасных астероидов с Землёй, основанные на поиске оптимальных методов их разрушения (например, с помощью мощных лазерных импульсов) или плавного изменения параметров орбиты.
Опыте астероидом Апофис покажет и дальнейшие способы работы с подобными объектами, хотя, конечно, хочется надеяться, что в будущем человечеству не часто придётся встречаться с такими угрозами.
Околоземные астероиды, впрочем, могут представлять не только опасность, но и стать потенциальной ресурсной базой человечества, и это вполне может произойти в течение ближайшего столетия. Как известно,
74
Утро. XXI век. Солнечная система: исследование и освоение
астероиды могут очень сильно отличаться по своему составу. Большинство астероидов (~75 %) — углеродные, значительно меньше (-17 %) — силикатные (содержащие кремний) и большинство оставшихся — металлические астероиды, которые, скорее всего, представляют железо-никелевые сплавы. Классификация астероидов основана на наземных измерениях спектра отраженного излучения, что, однако, может не отражать реальный состав этих малых тел. Некоторые из астероидов могут представлять интерес с точки зрения использования их недр в качестве сырья для производств, которые в перспективе могут быть организованы на поверхности астероида либо на орбите вблизи него.
Следует иметь в виду, впрочем, что число астероидов, представляющих интерес с точки зрения использования природных ресурсов может быть ограниченно, поэтому если такое производство станет возможным, то, вероятно, возникнет и достаточно жёсткая конкуренция. Именно здесь, наверное, впервые мы сталкиваемся с проблемой ограниченности космических ресурсов, сродни той, с которой мы уже столкнулись на Земле. Ограничения эти, как правило, связаны с уникальными особенностями отдельных районов в космическом пространстве, наличием некоторых особо привлекательных орбит или существованием выделенных областей на поверхности Луны и планет.
На Луне ограниченным ресурсом являются полярные области. Их особенность обусловлена тем, что здесь существуют районы, которые постоянно освещаются Солнцем, и районы, которые постоянно находятся в тени. Это делает их особенно привлекательными для использования в научных и прикладных целях. В частности, в постоянно освещённых местах удобно устанавливать солнечные батареи для производства энергии. В затенённых местах возможно повышенное содержание водяного льда, хотя проблема льда на Луне ещё не достаточно изучена.
Столь же ограниченным природным ресурсом являются либрационные «точки», или точки Лагранжа. Это такие точки в системе двух массивных тел, в которых их гравитационные воздействия уравновешиваются и космический аппарат в таких областях может оставаться достаточно продолжительное время. Космический аппарат в точке Лагранжа, например, между Солнцем и Землёй, может вести постоянный мониторинг условий на Солнце, что чрезвычайно важно для изучения нашей звезды и слежения за её жёстким излучением, которое может влиять на состояние как крупных технологических систем в космосе и на Земле, так и на самого человека. В точке либрации, которая находится позади Земли, напротив, исключительно удобно помещать аппараты, которые должны быть постоянно закрыты от Солнца и изучать глубокий космос. И хотя пока «места» в этих точках хватает всем, уже в ближайшем столетии ситуация может измениться. Мы уже столкнулись с подобной проблемой для геостационарной орбиты, положения спутников на которой жёстко регулируются международной организацией.
75
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
Такая судьба, кстати, может ожидать и привычные нам околоземные орбиты. Недавнее столкновение двух спутников показало, что места вокруг нашей планеты не так уж много. В связи с этим особенно актуальным становится проблема очищения околоземного пространства от «космического мусора» — переставших функционировать искусственных спутников и их частей. Можно с большой долей вероятности утверждать, что в ближайшее столетие её придётся так или иначе решать: разрабатывая специальные системы самоуничтожения спутников или «уводя» их в относительно безопасные районы околоземного пространства после завершения активной работы.
Такой прогноз, разумеется, грешит приблизительностью и, что ещё важнее, неизбежной зависимостью от задач и возможностей сегодняшнего дня. Мы исходили из предположения, что в ближайшее столетие не произойдёт технологических прорывов, которые радикально изменят существующие методы изучения и освоения космоса. Кроме этого, мы основываемся на том, что интерес наших ближайших потомков к космосу будет столь же большим и бескорыстным, как и наш. Поколения первых космических десятилетий вдохновлялись романтикой научного поиска и постижения тайн Вселенной, которая внезапно открылась перед ними во всём своём великолепии. Но этот пыл не вечен. На смену романтикам неизбежно приходят прагматики, или, вернее, другие романтики, которых вдохновляют совсем иные образы.
Может оказаться, что в следующем столетии космос перестанет быть пространством поиска и новых достижений именно для человека, как это описывал Лем в «Возвращении со звезд». Весьма вероятно, что это произойдёт после полёта к Марсу, на чём задачи пилотируемой космонавтики в ббльшей степени исчерпаются и, может быть, не в последнюю очередь из-за того, что исчезнет манящий экзотический рубеж. Так было на Земле уже не раз, с покорением полюсов, Эвереста и глубин океана. Пространство за орбитой Марса остаётся слишком далёким и слишком враждебным, чтобы всерьёз говорить о пилотируемых полётах на спутники Юпитера или Сатурна. Вместе с этим стимулом покорения, однако, исчезнет многое, что вдохновляло и всё ещё продолжает вдохновлять космонавтику сегодняшнего дня. Облик космонавтики конца XXI века будут определять, по всей видимости, совсем другие задачи: систематическое изучение нашей Солнечной системы и пространства вокруг неё, достаточно рутинная работа в околоземном пространстве и на Луне.
Такое предсказание, возможно, выглядит слишком пессимистичным, но это только для космонавтики, а не для человека: можно быть уверенным, что и через сто лет человек будет стремиться к новым рубежам своих возможностей. А где они будут находиться — покажет будущее. Ясно лишь одно, как это предсказывали, кстати, многие писатели, — на смену бурному увлечению космосом придёт понимание того, что главная ценность для человека всё равно остаётся на Земле.
Частный взгляд инженера*конструктора на развитие космонавтики в XXI веке
И. В. БАРМИН
Автор был приглашён участвовать в формировании прогноза развития космонавтики в XXI веке и, несмотря на трудность поставленной задачи, согласился принять посильное участие в этой работе.
Любое прогнозирование развития отдельной отрасли должно базироваться на каких-то исходных данных, основанных на анализе экономической, демографической и политической ситуации как в мире в целом, так и в отдельно взятой стране, в частности в РФ.
Возможное наличие глобальных, крупных региональных и даже внутренних военных конфликтов неизбежно скажется как на планировании, так и на реализации работ.
Конкретная экономическая ситуация в мире и в России также будет непосредственно влиять на возможность и сроки реализации конкретных программ.
Поскольку автор не берётся прогнозировать глобальные политические и экономические явления, то вынужден ориентироваться на интуитивную оценку, которую трудно охарактеризовать как оптимистичную.
Природа человека, не изменившаяся значительно за многие десятилетия и подчиняющаяся общим законам развития биологических популяций, и глобальные природные явления не оставляют больших надежд на построение в XXI веке глобального бесконфликтного сообщества, свободного от войн, кризисов и катастроф техногенного и природного происхождения.
Всю деятельность в области космонавтики можно свести к двум крупным направлениям: научному и прикладному, при этом необходимо отметить, что часть крупных научных работ по мере развития становятся прикладными, а информация, получаемая с чисто прикладных космических аппаратов, может быть использована в научных целях.
Далее постараюсь дать укрупнённый прогноз развития отдельных направлений космонавтики.
© Бармин И. В., 2010
77
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
1.	Прикладные работы
1.1.	Космические системы
с использованием космических аппаратов (КА) дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ)
Несомненно, в XXI веке получат широкое развитие различные системы, как глобальные международные, так и региональные и национальные, основанные на получении информации с подстилающей поверхности, поступающей от разнообразных КА ДЗЗ. КА будут запускаться как на стационарную орбиту, так и на орбиты с различным наклонением и величинами апогея и перигея. Характерной чертой всех систем ДЗЗ будет постоянное расширение их возможностей как в направлении увеличения объёма и качества получаемой информации, так и снижение зависимости от погодных условий и условий освещённости.
Подобные системы позволят осуществлять глобальный контроль за экологической обстановкой (включая наличие пожаров, наводнений и других природных катастроф), обстановкой на водных просторах, включая ледовую.
Использование информации с КА ДЗЗ позволит, наконец, составить земельный и лесной кадастры и отслеживать их изменение, вести контроль за аридизацией земель, за изменением снежного и ледяного покрова.
Реальным станет прогноз урожая, получение данных о рыбных запасах и поиск полезных ископаемых.
Будут осуществляться постоянные наблюдения за перемещением материков и изменением их очертаний из-за перемещения литосферных плит, изменением уровня мирового океана. Будет контролироваться изменение формы гравитационного поля Земли.
Формирование таких систем будет происходить в десятые и двадцатые годы XXI века.
В ближайшие годы оформится мировая группировка метеорологических спутников, использование информации от которых в совокупности с данными, получаемыми наземными и воздушными метеостанциями, позволит существенно улучшить прогнозирование погоды и осуществлять контроль за изменением климата.
Безусловно, будут развиваться, совершенствоваться и постоянно использоваться системы космической разведки.
КА разведки будут оснащаться целевой аппаратурой, способной получать и передавать всепогодную информацию высокого разрешения большого объёма в различных диапазонах длин волн в режиме реального
78
Частный взгляд инженера-конструктора на развитие космонавтики в XXI веке
времени. Увеличится разрешение и ширина захвата. Некоторые КА разведки будут иметь возможность манёвра на орбите, что было присуще и их предшественникам.
1.2.	Координатно-временное обеспечение
Уже в настоящее время в повседневную практику вошли глобальные навигационные системы GPS (США) и ГЛОНАСС (Россия). В ближайшие годы начнёт разворачиваться европейская навигационная система GALILEO и китайская Boidou. Безусловно, не избегут искушения создавать собственные навигационные системы другие крупные державы.
Дальнейшее развитие глобальных навигационных систем будет идти в направлении расширения их возможностей как по доступности всем потребителям, так и по точности и подробности передаваемой информации.
В ближайшие годы будут создаваться космические национальные, региональные и глобальные системы контроля за местонахождением и перемещением транспортных средств, грузов, групп и даже отдельных биообъектов на суше, в море и в воздушном пространстве.
Безусловное развитие получит система спасения «Коспас — SARSAT», которая уже к настоящему времени помогла спасти более 20 тысяч человек, потерпевших бедствие. Подобные системы станут непременными атрибутами жизни в XXI веке.
Неоценим вклад космической информации в решении задачи картографирования Земли, в совокупности с данными от геодезической и аэрофотосъемок позволяющей создавать и постоянно корректировать все более точные карты.
Невозможно представить себе ведение боевых действий в XXI веке без использования средств для целенаведения высокоточного оружия.
1.3.	Космические информационные системы (КИС)
Первыми в повседневную практику вошли космические системы связи, и в XXI веке космические глобальные, региональные и национальные информсистемы будут играть всё более значительную роль в информационном обеспечении человечества.
Постоянно будут совершенствоваться и развиваться космические системы приёмопередачи телевизионной, телефонной, радио- и телеграфной информации, в том числе в интересах различных силовых ведомств. Будет увеличиваться скорость передачи и объём информации, расти число каналов связи. КИС будут функционировать как самостоятельно, так и в совокупности с наземными информационными системами.
79
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
В связи с насыщением через 15—20 лет геостационарной орбиты возрастёт конкуренция за право выведения на неё спутников. Возможным выходом из критической ситуации, по мнению академика Б. Е. Чертока, станет создание тяжёлых многоцелевых платформ, способных заменить множество современных спутников.
В течение первой четверти века сформируются целевые образовательные и медицинские системы, основанные на возможностях космических средств.
Большинство учебных и медицинских учреждений будут использовать аппаратуру приёма соответствующей информации.
1.4.	Система предупреждения астероидной опасности
По моему убеждению, в первой четверти века будет создана Международная система предупреждения астероидной опасности. Прежде всего начнёт функционировать система наблюдения за космическим пространством с целью определения потенциально опасных небесных тел, соударения которых с Землёй повлечёт катастрофические и далее фатальные последствия для всего живого на Земле.
Будут вестись поиски способов динамического воздействия на небесные тела с целью изменения траектории их движения. Вероятно, это станет возможным за счёт изменения альбедо различных зон на поверхности за счёт их покрытия светоотражающей пленкой. Или будет возможность воздействовать на небесное тело с помощью ядерных взрывов.
1.5.	Система борьбы с космическим мусором
Считаю, в первой четверти века начнёт создаваться, а к середине века сформируется международная система борьбы с космическим мусором, который всё больше будет представлять опасность для КА различного назначения. В дополнение к системам контроля за космическим пространством, наиболее развитым в настоящее время в США, в Канаде и в России, совершенствование которых будет происходить постоянно, необходимо создавать специальные КА, способные улавливать и собирать космический мусор и осуществлять периодический увод его с орбиты в районы захоронения в Мировом океане.
1.6.	Системы передачи солнечной энергии из космоса на Землю и освещения отдельных приполярных районов
В течение XXI века будут реализовываться идеи о передаче на Землю солнечной энергии с орбитальных энергетических комплексов с помощью микроволнового излучения на приёмные наземные антенны и
80
Частный взгляд инженера-конструктора на развитие космонавтики в XXI веке
освещения приполярных районов с помощью направленных космических зеркал.
Тихоокеанская газовая энергетическая компания PG&E (Сан-Франциско, Калифорния, США) заключила с компанией Solaren Corp (Манхеттен Бич, Калифорния) соглашение о создании к 01.06.2016 г. действующей космической системы получения и передачи солнечной энергии в составе группировки спутников на геостационарной орбите и наземного сегмента1.
Несмотря на заявляемые разработчиками высокие параметры разрабатываемых ими систем, предстоит ещё сложная работа по достижению рентабельности подобного проекта и его надёжности.
Представляется, что доля, вносимая космическими энергостанциями в мировое производство энергии, в XXI веке останется незначительной.
1.7.	Космические технологии и производство
Это направление работ в космонавтике в настоящее время находится на стыке научных и прикладных проблем. Оно связано с проведением на борту космических аппаратов технологических процессов, использующих особенности космических условий: прежде всего микротяжести, а также глубокого вакуума, который возможно достичь за специальным экраном.
Условия микротяжести, достижимые на КА, находящихся на околоземных орбитах, зависят от типа КА: его размеров и массы, параметров орбиты, наличия на его борту механизмов и аппаратуры, вызывающих вибро- и ударные перегрузки, принципов управления динамикой полёта и т. д.
В общем случае наблюдается сложная картина перегрузок в различных диапазонах частот, далёкая от идеализированного состояния, именуемого невесомостью. Поведением вещества в этих условиях занимается дисциплина, именуемая физикой невесомости.
Реальные условия на борту КА приводят к изменению явлений и масса-теплопереноса и позволяют надеяться на получение монокристаллов полупроводников с электродинамическими характеристиками, отличными в лучшую сторону от земных аналогов, особенно при управлении процессами переноса, например с помощью вращающихся и постоянных магнитных полей. Перспективным также является процесс выращивания кристаллов некоторых белков большого размера (~ 1 мм) и высокого структурного совершенства, позволяющих провести впоследствии, после возвращения на Землю, качественный рентгеносторуктурный анализ.
1 Aviation week and Space Technology, 2009, 20/IV, vol 170, №16 p. 39, 40
81
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
Возможно, будут найдены другие технологические процессы, результаты которых могут быть использованы для совершенствования земных технологий.
Нельзя, априори, исключать возможность производства в космосе ограниченной номенклатуры рентабельной продукции, хотя автору представляется маловероятным создание космических заводов по производству материалов. Скепсис основан прежде всего на оценке стоимости необходимых для этого транспортных операций Земля — орбита — Земля, снижение которой на порядок представляется трудноразрешимой задачей.
Перспективы от технологической деятельности связываются с осуществлением законченного цикла по получению исходного продукта на Земле, проведения технологических операций на орбите, возврата промежуточной продукции на Землю, анализа результатов космических технологических операций и их внедрения в земные технологии.
1.8.	Ударные космические системы
Автору представляется, что, несмотря на все попытки сделать космос свободным от оружия, в XXI веке будут создаваться ударные космические системы, предназначенные как для борьбы с КА противника на орбите, так и для нанесения ударов по наземным, морским и воздушным целям, включая стартующие баллистические ракеты.
Несомненно, будут разрабатываться системы вооружения, основанные на разных принципах действия: механические, пучковые, корпускулярные и др. Предсказать точно, когда они будут приняты на вооружение, сложно, но предполагаю, что это произойдёт уже в первой половине XXI века.
2.	Научные исследования
2.1.	Астрономические и астрофизические исследования
Безусловно, астрономические и астрофизические исследования с использованием космических аппаратов различного назначения будут в XXI веке проводиться постоянно. Опыт эксплуатации космических телескопов, прежде всего Hubble, а также Chandra x-ray observatory, Spitzer и многих других, созданных в разных странах, показал, насколько расширяются возможности познания, по сравнению
82
Частный взгляд инженера-конструктора на развитие космонавтики в XXI веке
с предоставляемыми земными обсерваториями, хотя очевидно, что космическая астрономия не подменяет, а лишь расширяет возможности земной астрономии.
Представляется, что широкое использование аппаратуры, работающей практически во всех диапазонах длин электромагнитных волн, позволит получить информацию, которая поможет глубже разобраться в проблемах происхождения и эволюции Вселенной, прояснить природу «тёмной энергии», проверить инфляционную теорию и её частный случай — теорию «Большого взрыва», уточнить структуру Вселенной, лучше понять природу галактик и отдельных звезд, их эволюцию, исследовать экзопланеты.
Учитывая большую стоимость астрофизических проектов, логично предположить, что большинство из них будет носить международный характер.
2.2.	Исследования Солнечной системы
В XXI веке продолжится процесс исследования Солнечной системы. Об этом говорит большой объём намеченных программ в различных странах.
2.2.1.	Исследования планет и их спутников
Прежде всего необходимо говорить об исследовании Луны и Марса, поскольку уже несколько космических агентств (США, Китая, Японии, Индии), а также ЕКА объявили о своих планах исследования этих наиболее интересных небесных тел.
2.2.1.1.	Исследование Луны
В настоящее время в различной стадии реализации находятся разнообразные программы исследования Луны («Чандроян» в Индии, LRO в США, «Луна-Глоб» в России и др.) с помощью автоматических КА. Обсуждаются и планы пилотируемых экспедиций на Луну в 20-е годы XXI века, хотя привлекательность их представляется не столь значительной, поскольку в основном это повтор блестящей американской программы «Аполло» (60—70-е годы XX века).
При обсуждении программы исследования Луны вплотную подошли к обсуждению проблемы создания долговременной лунной базы (ДЛБ). Автор в 70—80-е годы прошлого века подробно занимался её разработкой. Уже тогда было очевидно, что технически, несмотря на её сложность, задача была реализуемой. Достаточно ясно были определены те научные, производственные и военно-стратегические задачи, которые могут быть решены с использованием ДЛБ. Была проработана страте
83
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
гия реализации программы, начиная с рекогносцировочных экспедиций с помощью автоматических и пилотируемых посадочных аппаратов и продолжая посылкой тяжёлого лунохода, необходимого для проведения инженерных работ на Луне с помощью навесных орудий, а также имеющего самостоятельное научное значение при проведении экспедиционных исследований. Дальнейший этап развёртывания ДЛБ связан с отправкой первого экипажа на Луну на пилотируемом посадочном аппарате. Работая в тяжёлом луноходе, экипаж готовит площадку под первый модуль, доставляемый в полной готовности с Земли. Дальнейшие этапы связаны с развёртыванием энергосистемы, основанной на ядер-ной реакции энергетической установки (ЭУ) мощностью 50—100 кВт, посылкой других модулей станции различного назначения, наращиванием числа членов экипажа и развёртыванием разноплановых научных исследований.
Повторюсь, что возможность реализовать программы создания ДЛБ у меня не вызывает сомнений, хотя придётся преодолеть громадное количество конкретных технических проблем. Стоимость программы будет чрезвычайно велика (-100—200 миллиардов евро). Стоит совершенно очевидный вопрос о целях и целесообразности реализации данной программы в XXI веке. Автору представляется, что эта программа не должна стать первоочередной в ряду крупнейших космических программ в силу её дороговизны и проблематичности использования минеральных ресурсов Луны в интересах экономики Земли. Перспективы использования Не3 в интересах энергообеспечения Земли, в силу многотрудности и затратности его получения, сжижения и доставки на Землю, создания термоядерных энергоустановок на Не3+Тритий или Не3+Н3 в XXI веке, автору представляются незначительными. Таковы же перспективы использования металлосодержащих ресурсов Луны.
Возможно, многое в отношении стратегии исследований Луны прояснится во время «Глобальной конференции по Луне», намеченной на май 2010 года в Пекине (Китай).
2.2.1.2.	Исследование Марса
Более перспективным представляется автору развёртывание широких исследований Марса и его спутников. Уже в настоящее время в разных стадиях реализации находится много программ. Это и продолжающиеся исследования с помощью КА Mars express (EKA), Mars Reconnaisance Orbiter, Phoenix (США), марсоходов Spirit и Opportunity (США); и находящаяся на заключительной стадии перед запуском КА программа «Фобос-Грунт» (Россия с участием европейских и китайских учёных); и стоящие на разных стадиях проектирования программы «Экзомарс»
84
Частный взгляд инженера-конструктора на развитие космонавтики в XXI веке
(ЕКА совместно в Россией); и программа доставки марсианского грунта на Землю (США).
Все исследования направлены на изучение Марса как небесного тела с целью получить дополнительную информацию о происхождении Солнечной системы, с целью изучения эволюции планеты, приведшей к обезвоживанию поверхности (хотя уже доказано содержание воды на Марсе в виде льда), определения минеральных ресурсов. Но прежде всего стоит задача поисков на Марсе палеожизни, поскольку невелики надежды встретить в настоящее время жизнь на Марсе в силу суровых климатических условий. Решить эту задачу с помощью автоматических КА до настоящего времени не удалось. Возможно, это удастся с помощью доставки образцов грунта из разных мест Марса на Землю. Хотя более перспективной представляется автору для решения этой задачи реализация пилотируемого полёта на Марс. Идея марсианской пилотируемой экспедиции обсуждается уже многие годы. В ГКК «Энергия» и ЦНИИМаш (Россия) были проведены на .начальной стадии работы по проектированию марсианского пилотируемого комплекса. Автору проект представляется технически реализуемым уже на современном этапе развития космической техники, хотя помимо огромных затрат (~ 500 млрд евро) предстоит решить много проблемных технических задач:
-	создание транспортной системы, включающей новую мощную ракету (грузоподъёмностью 100—150 т на опорной орбите), межорбитальный, посадочный и возвращаемый КА;
-	создание экономичных электрических реактивных двигателей нужной тяги и соответствующего (несколько лет) ресурса непрерывной работы;
-	создание основной энергоустановки либо на базе ядерного реактора, либо на основе солнечных батарей;
—	решение проблемы радиационной безопасности экипажа и других проблем жизнеобеспечения и обитаемости (частично эту задачу начали решать в процессе реализации программы «Марс-500» 1ИМБП РАН);
—	решение проблемы стерильности всего марсианского комплекса.
Здесь упомянута лишь часть технических проблем, в то время как отработка с требуемой надёжностью всех элементов комплекса потребует огромных усилий большого количества учёных, инженеров, конструкторов, программистов, технологов, медиков, биологов, испытателей, рабочих и, наконец, космонавтов. Необходимо будет создать разнообразные наземные производственные, сборочные, испытательные, радиотехнические, космодромные объекты.
85
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
Представляется, что такую научно-техническую задачу целесообразно решать только в рамках международного проекта. Относительно сроков его реализации автору представляется возможным это сделать, в силу сложнейших организационных, финансовых и научно-технических проблем в 40-60-е годы XXI века.
Для того чтобы приступить к выполнению подобной миссии, следует убедить человеческое сообщество в её большом научном и философском значении. Ведь даже найденные следы биологической активности на Марсе помогут ответить на вопрос обитаемости Вселенной, о месте в ней человека. Автору, не разделяющему идеи креативизма, представляется достойными для человека поиски ответов на эти вопросы.
2.2.1.3.	Исследование планет-гигантов и их спутников
В этом направлении сделано за последнее десятилетие очень много учёными США и Европы. Последним подтверждением стала блестящая реализация программы «Кассини-Гюйгенс», ознаменованная удачной посадкой на Титане.
Несомненно, что и в дальнейшем будут предприняты экспедиции с помощью автоматических КА с целью изучения планет-гигантов и их спутников, например Ио, Европы и других.
2.2.1.4.	Исследование Меркурия, Венеры и Нептуна
Программа исследования Меркурия уже успешно реализуется и после её завершения в 10-х годах XXI века не следует ждать дальнейшей значительной активности в этом направлении.
Наиболее близкая к Земле по параметрам, но существенно отличная по климатическим условиям, планета Венера была хорошо изучена во второй половине XX века советскими (программа «Венера»), а затем и американскими учёными. Автору представляется, что возврата к масштабному исследованию этой планеты в XXI веке не будет, хотя, в силу отработанности принципов и методов её исследований, велик искус к их продолжению, о чём говорят планы реализации программы «Венера Д» (Россия).
Автор полагает, что программа исследований Нептуна не будет находиться в ряду первоочередных в XXI веке.
2.2.1.5.	Исследование малых небесных тел, астероидов, комет и межпланетного вещества
Несомненно, что в XXI веке продолжится изучение этих небесных объектов с целью более глубокого понимания природы исходного вещества, из которого формировалась Солнечная система, хотя автор не берётся
86
Частный взгляд инженера-конструктора на развитие космонавтики в XXI веке
предсказать, к каким конкретным объектам и когда будут предприняты экспедиции после завершения программы «Новые горизонты» исследования Плутона и его спутника Харона.
2.2.1.6.	Исследование Солнца и солнечно-земных связей
Понятно, что всё происходящее на Земле зависит в большой степени от влияния Солнца.
Поэтому изучение процессов, происходящих на Солнце, в частности циклов изменения его активности и их влияния на геофизические (в том числе климатические) и биологические процессы на Земле, будет постоянно осуществляться в XXI веке.
2.3.	Космическая биология и медицина
На протяжении всего XXI века продолжатся исследования влияния факторов космических полётов и условий за бортом КА на членов экипажей, а также другие биообъекты — животных, растений, вирусов, грибов и др. (в том числе и при их экспозиции снаружи КА).
2.4.	Физика «невесомости»
В XXI веке продолжатся исследования особенностей поведения в жидкой и пылевой фазе в условиях орбитальных полётов, когда на борту КА создаются условия микротяжести. Особенности процессов тепло-массопереноса и их влияние на процессы зародышеобразования и кристаллизации, на структуру и качество получаемых материалов, возможные методы управления этими процессами останутся предметами интересов учёных. Продолжатся исследования пылевых плазменных структур в рамках программы «Плазменный кристалл».
2.5.	Предсказание глобальных катастроф
Автору представляется, что уже в ближайшее время будут предприняты усилия по разработке методик и аппаратуры для изучения с борта КА информации, позволяющей судить о геологической активности в различных регионах Земли с целью предсказания вулканических извержений и землетрясений, в дополнение к данным, получаемым наземными средствами. В случае достижения успеха в этом направлении следует ожидать создания специальной спутниковой системы предупреждения.
2.6.	Пилотируемая космонавтика
Пилотируемая космонавтика является наиболее технически сложным и одновременно политически значимым разделом космонавтики. Именно этот её последний аспект заставляет развивающиеся страны приобщаться
87
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
к сообществу стран, у которых это направление уже существует. Причем это связано не только с попыткой отправить своих граждан в космос, но и со стремлением создать свои пилотируемые комплексы, несмотря на значительные технические и финансовые проблемы.
Присутствие профессионально подготовленного человека в космосе раскрывает определённые дополнительные возможности по обеспечению ремонтных (например многократный ремонт космического телескопа «Хаббл», значительно повысивший его технические характеристики, реанимация станции «Салют-7», развёртывание теплозащитного зонтика на станции «Скайлэб») и монтажных работ (например при строительстве МКС), при проведении научных исследований (например включение в состав экипажа «Аполлон-17» геолога Харрисона Шмитта дало значительный эффект в изучении геологии Луны).
Вместе с тем научная деятельность на долговременных орбитальных станциях занимает, к сожалению, незначительную часть рабочего времени космонавтов, в силу необходимости проведения других работ и занятий по поддержанию физической формы.
В десятые годы XXI века предстоит завершение работы международной космической станции МКС (время её активного использования продлится, скорее всего, до конца десятых годов). Затем следует ожидать развёртывания собственных пилотируемых комплексов в Китае, Индии и Японии. В дальнейшем возможно создание национальной орбитальной станции в России с расширением её функций в качестве монтажной и ремонтной базы в космосе.
В двадцатые — сороковые годы следует ожидать реализации экспедиций на Луну, а в дальнейшем — и экспедиций на Марс.
Отдельный раздел пилотируемой космонавтики — космический туризм. Несмотря на большую сложность, рискованность и стоимость туристических полётов, их число будет расти. И хотя число космических туристов в настоящее время можно пересчитать по пальцам двух рук, к середине первой половины XXI века, смею предположить, сформируется эта специфическая отрасль туризма, особенно при осуществлении суборбитальных полётов.
3.	Технические проблемы развития космонавтики
Разумеется, для реализации всех космических программ, необходимо иметь технические средства.
Прежде всего необходимо ориентироваться на определённые средства выведения.
88
Частный взгляд инженера-конструктора на развитие космонавтики в XXI веке
В ближайшее время нет альтернативы одноразовым ракетам-носителям. Опыт создания и эксплуатации многоразовой системы «Спейс-шаттл» показал, что некоторое увеличение возможностей не компенсирует недостатков, прежде всего связанных со сложностью обеспечения требуемой надежности и большой стоимостью создания и эксплуатации всей системы. Я не возьму на себя смелость хоронить идею многоразовости, но лишь констатирую ситуацию на ближайший (10—20 лет) период. Не исключено, что в рамках конкретных транспортных систем будут включаться отдельные элементы многоразовости (блоки первых ступеней ракет, межорбитальные буксиры, возвращаемые посадочные КА).
Опубликованная информация о перспективных средствах выведения в США («Арес-1», «Арес-5»), в России (семейство PH «Ангара», «Союз», «Русь»), Китае, Европе, Индии и Японии подчёркивает следование, при реализации проектов, опыту создания средств выведения во второй половине XX века. Представляется, что в первой половине XXI века не приходится ждать каких-то прорывных идей. Поэтому в первой половине XXI века ракеты-носители будут летать, используя весь арсенал ракетных жидких и твёрдых топлив (многие из которых неэкологичны), хотя, в идеале, автору хотелось бы видеть ракеты, на первой ступени которых используется топливная пара О2ж+СПГ (сжиженный природный газ, обладающий рядом достоинств по сравнению с керосином: громадный природный ресурс, низкая стоимость и более высокий удельный импульс, лучшая экологичность), а на верхних ступенях — О2ж+Н2ж.
Прогресс будет связан с общим совершенствованием конструкции, использованием конструкционных материалов с улучшенными характеристиками, ускорением внедрения мощных (по сравнению с существующими) электрических реактивных двигателей для межорбитальных буксиров и соответствующих мощных энергетических установок на базе усовершенствованных (кпд ~50 %) солнечных батарей или реакторных ядерных установок.
Для реализации перспективных планов будет развиваться соответствующая инфраструктура. Уже строится новый космодром в Китае. Объявлено о создании космодрома «Восточный» в России. Развиваются космодромы в Бразилии и Южной Корее. Будут совершенствоваться существующие и создаваться новые наземные автоматизированные комплексы управления, улучшатся обмен и обработка информации при реализации программ.
При создании КА будут ориентироваться на базовые космические платформы различного типа. Увеличится срок активного существования
89
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
(до 15—25 лет) большинства спутников. Будут созданы мощные бортовые энергосистемы, как с использованием солнечных батарей с высоким кпд, так и на базе ядерных энергетических установок, будет совершенствоваться приборная база.
4.	Заключение
В данной работе представлен взгляд на развитие космонавтики с позиций конструктора и учёного. Легко заметить, что прогноз автора в основном касался перспектив космонавтики в первой половине XXI века, связанных с её эволюционным развитием. По мнению автора, дальнейший прогресс будет связан с неизбежными открытиями в науке и новыми революционными изменениями в технике. Прогноз этого — удел футурологов, к коим автор себя не относит.
Полёты человека в космос в XXI веке
Б. И. КРЮЧКОВ
«Золотой век космоса только начинается»
А. Кларк
Последние два десятилетия стали бурным этапом развития космонавтики. Автоматические космические аппараты (КА), работающие на орбитах Земли, в ближнем и дальнем космосе совершают поистине революционные научные открытия, обеспечивают людей связью, метео- и навигационной информацией, данными военного характера, материалами съемок земной поверхности.
Впервые на околоземной орбите создана и функционирует Международная космическая станция (МКС), на которой проводятся уникальные эксперименты и отрабатываются новые технологии.
Однако на фоне выдающихся успехов беспилотных КА в адрес пилотируемой космонавтики высказывается всё больше критических замечаний. Её называют малоэффективным, затратным и даже тупиковым направлением космической деятельности. В разной форме подобные высказывания звучат в том числе из уст известных учёных и космонавтов.
Значит ли это, что в ближайшей перспективе пилотируемые программы начнут сворачиваться и перестанут финансироваться? К счастью нет!
На самом деле космические агентства разных стран всё активнее участвуют в пилотируемых программах и свою будущую космическую деятельность непременно связывают с полётами человека в космос. Осуществление самостоятельных пилотируемых программ стало признаком высокой развитости национальной космонавтики государств, символом их высочайших достижений в науке и технике. При этом, наряду с вопросами престижа, всё больше внимания обращается на практическую значимость присутствия человека в космосе.
© Крючков Б. И., 2010
91
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
Можно назвать целый ряд направлений деятельности и задач, при решении которых в космосе без человека не обойтись. К ним относятся, в частности, сборка крупногабаритных конструкций; техническое обслуживание и ремонт искусственных спутников Земли (ИСЗ); сборка и техническая эксплуатация посещаемых орбитальных заводов, производящих уникальные материалы; некоторые виды работ в интересах национальной безопасности; выполнение уникальных научных экспериментов; создание, эксплуатация и использование планетных баз; управление орбитальными самолётами; экспериментальная отработка оборудования для автоматических КА.
Один из академиков РАН, известнейший в мире астрофизик, недавно высказывался так: «Человечество вступает сейчас «в эпоху Магеллана», учёные делают во Вселенной открытия, которые перевернут наши представления о мироздании и о материи. Но делаются эти открытия без участия космонавтов. Открытия эти делают мощные космические телескопы».
Действительно, к примеру, орбитальный телескоп «Хаббл» сделал множество революционных открытий, в корне изменивших знания человека о Космосе, позволил проверить ряд фундаментальных физических теорий. Однако не следует забывать, что он не сделал бы ни одного открытия без участия астронавтов. На орбиту телескоп был выведен в неисправном состоянии. В течение длительного полёта его важнейшие астрономические инструменты и бортовые системы многократно отказывали. Пять раз астронавты совершали полёты к телескопу на шаттлах для проведения на нем ремонтно-профилактических работ и модернизации. Именно они обеспечивали высокую эффективность его функционирования в течение 19 лет, а в 2009 г. продлили жизнь телескопа ещё на пять, установив на нём самые современные приборы. Астронавты устранили на телескопе 22 отказа, выполнили в интересах его обслуживания 17 выходов в открытый космос, затратив на них около 160 часов.
В 1982 г. автору этих строк посчастливилось встретиться в ЦПК им. Ю. А. Гагарина с одним из пионеров космонавтики Г. Обертом, сопровождать его при осмотре технической базы и рассказывать о методах подготовки космонавтов.
Увидев в гидролаборатории ЦПК тренировку экипажей орбитальной космической станции (ОКС) «Салют-7» по выполнению монтажных работ в открытом космосе, он сказал, что всегда высоко оценивал роль космонавтов при сборке крупногабаритных конструкций, монтаже больших космических телескопов, юстировке их зеркал, выполнении различных ремонтных работ. Будущее космонавтики Оберт связывал с пилотируе
92
Полеты человека в космос в XXI веке
мыми полётами, с непосредственным участием человека в исследовании и освоении Солнечной системы.
Стоит серьёзно относиться к взглядам и прогнозам маститого ученого, который ещё 1923 г. первым в мире обосновал возможность полёта человека в космос при существующем «состоянии науки и техники» и предложил множество технических решений для его осуществления.
Преимущество космонавта в его универсальности и интеллекте. Он может выполнять множество разных действий, а автоматы-роботы -строго определенную работу. По уровню интеллекта роботы ещё долго будут уступать человеку. Хочется верить, что, по крайней мере, в XXI веке человек не допустит иного. В противном случае роботы будут управлять людьми.
Эксперименты, проводимые в космосе на автоматических КА (проекты «Orbital Express», «ConeXpress» , «MiTEx»), позволяют рассчитывать в обозримой перспективе на выполнение «автоматами» лишь небольшого числа операций, традиционно возлагаемых на космонавтов, — инспекций КА, их заправки топливом, замене отдельных внешних элементов КА. Автоматическим КА недоступны прецизионные операции по настройке, регулировке и ремонту электронного, оптического и электромеханического оборудования, не говоря уже об устранении нештатных ситуаций. Подобные работы требуют осмысленного выбора, а это лучше делают люди. Разум человека увеличивает общую надёжность космического аппарата.
Автомат или человек в космосе — спор давний и, видимо, безосновательный. В истории науки и техники он возникал почти всегда, когда люди открывали новые сферы деятельности. В конце концов, в жизни находилось место как одному, так и другому.
По этому поводу, в частности, академик О. Г Газенко писал: «И то и другое имеет свои границы компетенции, а значит, и право на участие в этом важном деле».
Опыт использования в космосе орбитальных станций «Мир», МКС, телескопа «Хаббл», показал, что при решении задач сборки крупногабаритных конструкций, поддержания работоспособности сложных научно-технических комплексов, их модернизации в процессе длительной эксплуатации альтернативы человеку нет.
Учитывая мировые традиции развития космонавтики, предлагаемые передовыми державами новые стратегии освоения космического пространства, можно утверждать, что присутствие человека в космосе в ближайшие 30—40 лет увеличится заметно, а к концу столетия существенно.
93
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
1.	Эффективность функционирования пилотируемых КА (ПКА)
Самым веским доводом противников пилотируемой космонавтики является низкая эффективность полётов ПКА.
Эффективный — значит результативный. Эффективность функционирования ПКА — свойство, характеризующее его приспособленность к достижению поставленных целей. На современных крупногабаритных и многофункциональных орбитальных комплексах типа «Мир», МКС экипажи имеют возможность тратить всего лишь от 3 до 5 % полётного времени на выполнение научных исследований и экспериментов. Львиная доля времени уходит на поддержание бортового оборудования в работоспособном состоянии и обеспечение жизнедеятельности космонавтов. За счёт модернизации станций, автоматизации ряда рутинных процедур, совершенствования стратегий обслуживания бортовых систем можно повысить продуктивность работы космонавтов в 2—2,5 раза, т. е. увеличить время их полезной деятельности максимум до 10—15 %. Такой показатель также нельзя считать приемлемым, поскольку результативность деятельности экипажей ПКА все равно остается достаточно низкой.
К основным причинам, затрудняющим эффективную работу космонавтов на больших орбитальных космических станциях (ОКС), можно отнести низкую автономность ОКС, их недостаточную эксплуатационную технологичность, неоптимальное соотношение служебного оборудования, научных приборов и количества космонавтов на станции. Параллельно с осуществлением программы научных экспериментов экипажам приходится выполнять значительное количество операций по технической эксплуатации служебных систем и конструкции ОКС.
Большой объём различных полётных операций (на современных станциях их число превышает 2000), возлагаемых на космонавтов, вызывает проблемы в их качественной подготовке и специализации в экипаже, что в свою очередь не позволяет достичь высокой производительности работ в полёте.
Большие массы (до нескольких сотен тонн) и габариты современных ОКС, долгосрочные многолетние процедуры их полной сборки также не способствуют высокой целевой отдаче станций.
Скорее всего, МКС станет в новом столетии последним гигантским орбитальным пилотируемым комплексом подобного класса. Ему на смену придут компактные и эффективные ОКС. Они будут высокоавтоматизированными комплексами, не требующими от космонавтов большого объёма вспомогательных операций по поддержанию их работоспособности и
94
Полеты человека в космос в XXI веке
обеспечению условий жизнедеятельности. Рабочее время экипажей таких ОКС будет расходоваться в основном на выполнение запланированных целевых задач.
В качестве одного из вариантов перспективных ОКС можно рассматривать одно- или двухмодульные станции различного назначения (технологические, экологические, военные, научные, ремонтные и т. д.), посещаемые космонавтами для выполнения на них соответствующих работ.
К таким работам могут быть отнесены операции по возвращению на Землю различных результатов, полученных на них в автоматическом режиме полёта: материалов с новыми физико-химическими свойствами; биотехнологических препаратов; данных съемок поверхности Земли; результатов научных экспериментов; работ, выполненных в интересах национальной безопасности.
Опыт обслуживания «Хаббла» и ряда ИСЗ в космосе показал, что одним из перспективных вариантов использования ОКС может быть применение их в качестве баз для ремонта автоматических КА. В таком случае ОКС должна функционировать совместно с эффективными орбитальными буксирами, доставляющими на неё спутники.
В связи с возрастанием количества ИСЗ, увеличением их сложности и стоимости, возможно, что в новом столетии будет создана интегрированная система их технического обслуживания и ремонта, включающая как автоматические, так и пилотируемые КА.
Ещё актуальнее, чем прежде, станет в XXI веке экологический мониторинг нашей планеты, проводимый в интересах прогноза и контроля стихийных бедствий и техногенных катастроф. Космическая система экологического и природно-ресурсного мониторинга, включающая пилотируемые (посещаемые) и автоматические КА, может стать частью глобальной системы, состоящей из наземного и аэрокосмического сегментов, созданной под эгидой ООН. Являясь одним из элементов этой системы, человек на борту пилотируемого космического аппарата (ПКА) может оперативно анализировать состояние наблюдаемых объектов и районов, предварительно обрабатывать полученную информацию, передавать её на Землю в реальном масштабе времени. По ходу наблюдений он может избирательно включать и настраивать необходимую аппаратуру, длительно поддерживать её в работоспособном состоянии.
Задачи экологического мониторинга могут решаться как на небольших целевых ОКС, так и на посещаемых универсальных космических платформах. В числе различных ведомств, заинтересованных в экологической информации, могут быть и военные. Объединение задач контроля военнотехнической деятельности государств, состояния военно-стратегических объектов, эколого-техногенной обстановки на Земле было бы логичным в
95
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
силу их схожести, общего аппаратного состава и однотипности операторских функций космонавтов.
Возможны ли революционные трансформации в пилотируемой космонавтике в XXI веке или она станет обычной сферой деятельности, монотонно изменяясь и совершенствуясь по тем же схемам, что и кораблестроение, железнодорожный транспорт, авиация? Скорее всего, принципиально новые возможности в области полёта человека в космос будут связаны в ближайшем столетии с межпланетными экспедициями, обслуживанием ИСЗ и космическим туризмом.
2.	Луна или Марс?
Многие космические державы объявили объектами своих будущих пилотируемых полётов Луну и Марс. Оба проекта бурно обсуждаются общественностью. Понятно, что каждый из них стоит огромных денег и их одновременное выполнение невозможно. Создание лунной базы оценивается в 110—140 млрд долл., а экспедиция на Марс обойдется по разным оценкам в сумму от 300 до 500 млрд долл.
Должна быть установлена какая-то очередность их реализации. Что же раньше? Луна или Марс? Повторная высадка человека на Луну и дальнейшее её освоение или первая пилотируемая экспедиция на Марс в интересах его изучения и подтверждения безграничных возможностей человека?
Основные доводы в пользу полётов к Марсу сводятся к тому, что человек там ещё не был, что это интересно, что полёт на Марс обещает новые открытия, стремительное развитие новых технологий. Наконец, полёт на Марс, по мнению его сторонников, может стать если не национальной идеей, то способом сплочения международного сообщества.
Однако при основательном рассмотрении этих аргументов, выясняется, что они не очень состоятельны. Их апологеты просто забыли или не хотят видеть того, что происходит на Земле в настоящее время.
В 2009 г. экономический кризис не прошел мимо государств, ведущих космическую деятельность. Для полного и окончательного выхода из него потребуется длительное время. В этот период для любой страны приоритетными будут социальные и экономические задачи, поиск средств для компенсации дисбаланса и дефицита в экономике.
В условиях кризиса финансирование и осуществление даже лунного проекта выглядит нереальным, не говоря уже о марсианском, более дорогом и менее проработанном.. Бюджет одного из лидеров космической деятельности — США на пилотируемую программу до 2020 г. составляет
96
Полеты человека в космос в XXI веке
около 80 млрд долл. Этих денег не хватит ни на лунную базу, ни тем более на полёт к Марсу. «Программа полётов человека в космос в настоящее время находится на нестабильной траектории», — заявила в 2009 г. комиссия президента США. Тем не менее, лунная программа НАСА является одним из самых продвинутых проектов среди других стран-претендентов на полёты к Луне. В начале 2010 г. президент США Б. Обама в своем послании «О положении страны» предложил отказаться от пилотируемой лунной программы и переключиться на исследование Луны и планет автоматами. В каком направление будет развиваться американская космонавтика, покажет время.
Российская Федерация уже определила приоритеты развития космонавтики почти на 20 лет. Главные из них: наращивание и эксплуатация МКС, пилотируемый транспортный корабль нового поколения (ПТК НП), новый космодром, новые ракеты-носители. Формируется перспективная программа создания научных КА. Перед государством стоит стратегическая задача восстановления и пополнения национальной группировки ИСЗ. В этот период могут быть сделаны серьёзные проектноконструкторские заделы по лунному проекту. Однако какое-либо значительное продвижение марсианской программы вряд ли станет возможным.
Стоит помнить также о том, что наша экономика всё ещё сырьевая, а не инновационная. В её основных отраслях, формирующих ВВП, износ основных фондов составляет от 50 до 80 %. Можно ли в таких условиях втягиваться в многомиллиардный марсианский проект с неясными целями и результатами при явной нехватке на него ресурсов?
Некоторые российские учёные предлагают «осуществить полномасштабную пилотируемую экспедицию с посадкой на Марс к 2029—2031 гг.». Однако возможность её реализации в сложившихся условиях выглядит нереальной даже к 2050 г.
В XXI веке человеческая цивилизация вступает в эпоху «лимитированного развития», когда на Земле возникает острый дефицит природных ресурсов, включая полезные ископаемые, источники энергии, питьевую воду. Во многих странах национальные природные ресурсы уже лимитированы. Люди в целях сохранения жизни на нашей планете будут искать эти ресурсы в космосе, поскольку полезных ископаемых на дне морей и океанов нет. Полёты к Марсу в XXI веке не помогут решить задачи восполнения ресурсов. Планета слишком далека от Земли (56—400 млн км). К её освоению в наступившем столетии человек ещё не будет готов.
Иное дело Луна. Она находится от нас всего лишь в 385 тыс. км. В будущем именно она, а не далекий Марс может помочь человеку в решении
97
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
проблем не только восполнения ресурсов, но и проблем экологии, энергетики (принципиальные возможности использования Луны в интересах человека достаточно подробно исследовал Краффт А. Эрике в монографии «Будущее космической индустрии»).
Освоение Луны стало бы хорошим стимулом развития науки и технологий на десятилетия. В рамках международных проектов сотрудничество на Луне приведёт к консолидации государств, поскольку оно будет осуществляться ради продолжения существования человеческой цивилизации на Земле — до тех пор, пока не наступит время Марса.
При существующем уровне развития науки и техники лунный проект, включающий создание первой базы, может быть осуществлен в период 2020—2030 гг. На её основе через 15—20 лет можно построить мощную многофункциональную станцию или семейство специализированных баз, обеспечивающих решение различных научно-практических задач. В перспективе Луна может стать площадкой для отработки технологий освоения Марса и выполнения других пилотируемых полётов в пределах Солнечной системы.
Российская лунная программа не должна быть повторением американских полётов 40-летней давности. Необходимо разработать свою долгосрочную концепцию освоения Луны исходя из национальных интересов страны.
Некоторые учёные считают, что «на Марсе нас могут ожидать великие открытия». Возможно это и так, но очевидно не в результате пилотируемых экспедиций. Первые полёты людей на Луну не привели к великим научным открытиям. Почти вся новая информация о ней была получена при помощи автоматических КА.
Марсианский проект ещё требует ряда серьёзных научно-технических решений, связанных как с его реализуемостью, так и с обеспечением безопасности космонавтов. Пока он представляется не только несвоевременным, расточительным, но и весьма опасным.
Полёт человека к Марсу может быть подготовлен к 2070—2080 гг., конечно, при наличии многих благоприятных факторов (финансовых, политических, научно-технических и др.) и в случае отсутствия на Земле глобальных катастроф: военных, экологических, продовольственных, техногенных, социальных, космических и др.
Учитывая, что период реализации крупных космических проектов занимает 15—20 лет, подготовка к нему должна начаться в 2050—2060 гг. Первым полётом к красной планете станет, вероятнее всего, кратковременный полёт с высадкой на неё человека, поскольку технологии его осуществления уже будут отработаны на Луне.
98
Полеты человека в космос в XXI веке
В силу чрезвычайной дороговизны и опасности марсианский проект, видимо, будет международным. Какой-нибудь одной стране поставить на Марсе свой флаг вряд ли удастся.
Если международное сообщество договорится о совместных исследованиях дальнего космоса, то, возможно, в этот период (либо чуть раньше или позже) могут быть осуществлены пилотируемые полёты или к астероидам, или к спутникам Марса, или в точки Лагранжа.
Заметим, что точки Лагранжа (~ 1 млн км от Земли) интересны для освоения космонавтами хотя бы потому, что большинство будущих уникальных и дорогостоящих телескопов будут находиться именно в них. Как и «Хаббл», их придётся обслуживать и ремонтировать.
3.	Жизнеобеспечение человека в космосе
Пребывание человека в космосе, особенно длительное, должно быть безопасным и комфортным. Системы жизнеобеспечения (СЖО) экипажей пилотируемых космических апапартов, создаваемые Россией, находятся на уровне лучших мировых достижений. Однако их развитие в последние 10—15 лет затормозились из-за недостаточного финансирования. По некоторым подсистемам жизнеобеспечения на МКС, по сравнению с ОКС «Мир», сделан даже шаг назад.
Пилотируемая космонавтика вступила в XXI век с СЖО, построенными на основе физико-химических процессов со степенью замкнутости по воде и кислороду около 70 %. В ближайшее десятилетие одной из главных практических задач будет их модернизация на основе имеющихся технологий и материалов с целью повышения надежности и снижения энергопотребления.
В первой трети XXI века должны появиться новые элементы физико-химических СЖО в виде подсистем регенерации кислорода, построенных на основе процессов гидрирования углекислого газа по реакциям Сабатье или Боша. Имена двух знаменитых учёных — нобелевских лауреатов француза Поля Сабатье и немца Карла Боша — будут внесены в этом столетии в историю космической летописи. Создавая в начале прошлого века теорию и методы синтеза и переработки углеводородов, они и не подозревали, что когда-то их труды могут стать достоянием космонавтики.
Реакторы Сабатье появятся на ПКАдо 2020 г., сначала в качестве экспериментальных, а затем штатных систем. Они уже разработаны и должны включаться в состав перспективных СЖО. Реактор Боша может обеспечить полный цикл обращения кислорода и водорода, однако его техническая реализация более сложна и будет возможна во второй трети века.
99
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
Высокий уровень автономности и степень автоматизации новых систем жизнеобеспечения приведут к улучшению габаритно-массовых характеристик СЖО, снижению в 4—5 раз, по сравнению с существующими комплексами, нагрузки на космонавтов по их техническому обслуживанию и ремонту.
С появлением реакторов для восстановления кислорода может быть создан комплекс СЖО, функционирующий на физико-химических принципах со степенью замкнутости по воде и газу более 90 %. Применение его в целом или в виде отдельных звеньев будет определяющим в XXI веке на орбитальных и межпланетных ПКА. Исключение составят лишь транспортные пилотируемые корабли кратковременного функционирования и орбитальные туристические самолёты. На них в течение 3—4 десятилетий значительное место будут занимать СЖО, построенные на запасах расходуемых веществ. Затем их постепенно будут вытеснять компактные системы на основе физико-химических технологий.
Современный научно-технический уровень развития СЖО позволяет уже в настоящее время разработать комплекс жизнеобеспечения для космонавтов лунной базы. Первые лунные базы будут функционировать целиком на доставленных с Земли физико-химических СЖО. Затем на них появится оборудование по добыче из лунного грунта некоторых расходных компонентов, в первую очередь кислорода и воды. При наличии льда на Луне или Марсе для получения кислорода может быть использован простой электролиз воды.
Во второй половине века на борту длительно функционирующих ПКА возможно применение отдельных звеньев биолого-технических СЖО, которые будут работать совместно с физико-химическими. Однако до конца XXI века полного перехода на замкнутые биолого-технические СЖО с полным кругооборотом веществ не произойдет. Огромные габариты и энергопотребление этих систем являются самым серьёзным препятствием к их использованию. Кроме того, в силу разных причин, физико-химические СЖО обладают лучшим потенциалом для оперативного управления, обслуживания, эффективной диагностики и восстановления работоспособности при возникновении нештатных ситуаций.
В то же время, на основе физико-химических процессов пока невозможно синтезировать пищевые продукты, поэтому в ближайшие два-три десятилетия должны внедряться наиболее перспективные элементы биолого-технических систем жизнеобеспечения — витаминные оранжереи. Они должны органично вписываться в будущие СЖО. Большой опыт работы с ними космонавтов на «Мире» и МКС позволяет надеяться на их результативное применение уже в первой половине нового века.
Биолого-технические СЖО появятся в качестве экспериментальных подсистем в последней трети века, а широкое применение найдут лишь в
100
Полеты человека в космос в XXI веке
следующем столетии при создании планетных баз и колоний-поселений. При этом физико-химические СЖО будут согласовывать и нормировать работу биолого-технических систем.
Вопросы комфортного пребывания экипажей на ПКА кратковременного функционирования также будут оставаться актуальными, поскольку создание ПТК НП планируется на первые два десятилетия века.
При разработке новых транспортных кораблей не должны ухудшаться условия пребывания в них космонавтов (по величине свободного объёма на человека, по разграничению бытовых и рабочих зон, по среде обитания). Лучшие качества таких «патриархов» пилотируемой космонавтики, как корабли «Союз» и «Аполлон», в части комфортной среды обитания, должны быть сохранены при создании транспортных кораблей нового поколения.
В текущем столетии революционный вклад в разработку СЖО внесут нанотехнологии. За счёт наноматериалов будет возможно улучшение средств очистки воды и атмосферы жилых отсеков, повышение качества различных адсорбентов, снижение темпов биодеградации материалов и др.
Элементы и узлы СЖО, созданные с применением наноматериалов и нанотехнологий, появятся на ПКА к 2020—2025 гг. Во второй половине столетия их успешное применение сделает физико-химические СЖО ещё более конкурентоспособными по сравнению с биолого-техническими системами.
С помощью наноматериалов будет повышена прочность ПКА и улучшены их защитные свойства от влияния вредных факторов космоса. Электризация КА перестанет в XXI веке быть проблемой. Она не будет представлять угрозы не только для оборудования ПКА, но и для космонавтов, работающих в открытом космосе. Качественно улучшатся противорадиационные свойства космических аппаратов, как за счёт применения наноматериалов, так и за счёт использования физических свойств космической плазмы. К концу века ПКА с экипажами на борту начнут осваивать области радиационных поясов Земли.
Будут найдены эффективные способы защиты жилых отсеков ПКА от разгерметизации, в том числе вследствие пробоя микрометеоритами или фрагментами космического мусора. Механические противометеорит-ные экраны, наподобие тех, которые применяются в настоящее время на МКС, станут анахронизмом.
СЖО к концу столетия станут синтезом новейших достижений в сферах нанотехнологий, биотехнологий, информации.
Понятие «жизнь вне Земли» обретет в XXI веке более реальный смысл, поскольку и количество и длительность пребывания людей в космосе значительно возрастут по сравнению с прошедшим столетием.
101
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
4.	Массовые полёты в космос
Новый XXI век станет веком массовых полётов в космос. Возрастет число стран, реализующих собственные пилотируемые программы, значительно увеличится число космонавтов-профессионалов, работающих на ПКА.
Кроме космонавтов России, астронавтов США и ЕКА, тайконавтов КНР, в космос будут летать японские утюхикоси, индийские гаганавты, турецкие чёкмены, иранские фазанаварды, малазийские анкагасаваны, а также представители Бразилии, Индонезии и других стран, создавших свои ПКА. Значительную часть пилотируемых программ космические державы будут выполнять сообща.
Начиная с полёта Ю. Гагарина, в космосе побывало около 500 человек. Если не брать в расчёт повторные полёты, общее количество людей, слетавших в космос за это время, составит почти 1100 человек. Всего в мире было выполнено около 280 пусков П КА с экипажами на борту. При сохранении тех же темпов освоения космоса с учётом планов новых стран, заявляющих о своих амбициозных пилотируемых программах, общее число космонавтов-профессионалов, побывавших в космосе, к концу столетия может достичь 7—9 тысяч человек.
В прогнозах многих фантастов и футурологов массовое заселение космоса связывается с его колонизацией — созданием автономных человеческих поселений. Колонии предполагается создавать на орбите Земли, планетах, их спутниках, астероидах.
Однако веских причин для создания колоний в космосе в XXI веке нет. У человека пока достаточно места на Земле, условия жизни на ней тоже вполне приемлемы. Даже потепление климата не заставит людей покидать Землю. Скорее всего, учёными будут найдены способы защиты нашей планеты от «перегрева». Такие проекты уже предлагаются.
Кроме того, в соответствии с демографическими прогнозами, темпы роста населения будут замедляться, а затем наступит стабилизация его численности на уровне 10—12 млрд человек (население планеты достигнет 10,7 млрд к середине и 12 млрд — к концу 21 века). Так, что демографический фактор тоже не будет поводом для расселения людей вне Земли.
Видимо, колонизация космоса начнётся в следующем, XXII веке с создания небольших колоний, ещё не находящихся на полном самообеспечении и требующих поставок некоторых изделий (электроники, медицины, научных приборов и др.) с Земли.
Задачу колонизации космоса, одну из самых сложных в космонавтике, государства смогут решать либо в рамках международных проектов, либо
102
Полеты человека в космос в XXI веке
автономно. В последнем случае это могут быть лишь очень богатые страны с высоким научно-техническим потенциалом и, что не менее важно, — высочайшим национальным духом народа.
В текущем столетии люди будут отдавать приоритет использованию космоса в интересах обеспечения жизнедеятельности на Земле.
Самым большим вкладом в массовые полёты в космос в наступившем веке будут полёты туристов. Космический туризм — это система путешествий в космос граждан, не являющихся профессиональными космонавтами. Впервые идею полёта непрофессионального космонавта изложил А. Кларк в романе «Пески Марса». Прошло всего около 50 лет со времени его написания, и в полёт на яву отправился первый турист американец Денис Тито на российском космическом корабле. В течение 8 лет на «Союзах» в космосе путешествовали 10 человек. Среди них — представители США, ЮАР, Бразилии, Малайзии, Южной Кореи, Канады. Продолжительность полёта каждого из них составляла от 8 до 11 суток. Американец Чарльз Симони побывал на МКС даже дважды.
Очарование космосом настолько велико, что люди не жалеют огромных денег (каждый полёт на российском ПКА стоил в пределах 25—35 млн долл.), чтобы увидеть Землю из космоса, ощутить невесомость, выполнить интересные эксперименты. В ряде западных стран уже разворачивается целая индустрия по обеспечению полётов в космос обычных граждан, не отличающихся богатырским здоровьем.
А. Кларк давно предчувствовал наступление эры массовых полётов в космос. Он писал: «...тысячи людей будут путешествовать на земную орбиту, на Луну и обратно. Космические путешествия и туризм однажды станут столь же распространены, как и полёты в экзотические уголки нашей собственной планеты».
Наибольшую массовость полётов будут обеспечивать, естественно, челночные многоместные корабли. На первом этапе в течение 10—15 лет они будут выполнять, в основном, суборбитальные полёты, а затем — полноценные орбитальные рейсы.
Эпоху массовых путешествий в космос уже до 2015 г. откроют суборбитальные аэрокосмические самолёты типа «SpaceShipTwo» конструкции Берта Ругана. Забрав 6 пассажиров на борт, два пилота доставят их на высоту ПО км, и через 5—7 минут они отправят свой лайнер в обратный путь. Стоимость билета за такой полёт по «американской горке» составит всего около 200 тыс. долларов. Однако дешевизна здесь кажущаяся. В действительности 1 мин. полёта в космосе на челноке Б. Рутана стоит почти в 25 раз больше, чем на «Союзе»! За 7 мин. путешествия по параболе невозможно разглядеть ни Землю, ни Космос. В то время как за 8 дней орбитального полёта можно выполнить массу съемок, экспе
103
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
риментов, побывать в открытом космосе и в полной мере почувствовать невесомость. Однако каждый путешественник будет решать сам, чему стоит отдать предпочтение, исходя, конечно, из своих финансовых возможностей.
Компания Б. Рутана заявляет о намерениях вывезти в космос 100 тыс. человек за 20 лет. К концу века при постоянном спросе на полёты в космосе может побывать около 600 тыс. туристов. Наверняка, в мире появится несколько компаний, имеющих туристические лайнеры. Тогда общее число туристов в космосе может за столетие достичь 700—800 тыс. человек!
Туристические корабли других типов (лунные, межпланетные и др.) будут выполнять эксклюзивные космические туры и существенно не повлияют на массовость полётов в космос.
Так или иначе, а космический туристский бум разразится в первой половине XXI века. Его первый максимум будет достигнут к 2040—2045 гг. Затем после некоторого насыщения рынка космических услуг и появления больших многоместных лайнеров возможен второй пик около 2070-2080 гг.
Космические путешествия не ограничатся только полётами на челноках и кратковременными полётами на орбите Земли. До 2020 г. появятся орбитальные отели, в которых с комфортом будут размещаться сначала от нескольких человек, затем до десятков, а в последней четверти века до сотен человек. Их смена будет осуществляться чартерными космолайнерами, так же, как сейчас чартерные самолёты перевозят людей на Майорку или Канары.
В последней четверти века появятся туристические корабли, которые смогут безопасно пребывать на любой земной орбите: полярной, геосинхронной, геостационарной. Особый интерес для путешественников будет представлять геостационарная орбита, поскольку на ней можно зависнуть над нужной точкой Земли и с помощью самых совершённых оптикоэлектронных приборов детально изучить из космоса известные географические достопримечательности — Байкал, Амазонку, Везувий или памятники, созданные человеком (египетские пирамиды, Тадж-Махал, Великая китайская стена).
В середине века коммерческие полёты туристов к Луне будут ограничены в силу их дороговизны. К 2070—2080 гг. могут быть созданы многоместные лунные орбитальные космопланы, которые увеличат поток туристов к Луне, возможно, до 200—300 человек в год. В период 2080—2090 гг. на больших лунных плато возможно появление туристических баз. Проживающие в них путешественники смогут выходить на поверхность Луны и совершать по ней поездки на луноходах в сопровождении профессиональных космонавтов-инструкторов.
104
Полеты человека в космос в XXI веке
Полёты туристов к Марсу, астероидам (астероидов диаметром 1 км насчитывается около 10 тыс.), если и станут возможны, то будут носить единичный характер. О посадке туристов на красную планету в XXI веке речи, видимо, идти не будет.
В новом веке найдут развитие воздушно-космические самолёты, на которых пассажиры смогут легко перемешаться из одной точки Земли в другую. Так, из Москвы до Лос-Анжелеса на гиперзвуковом лайнере можно будет долететь за 3,5 часа. В самолёте сможет размешаться 150—200 человек, а скорость его полёта будет в 4 раза больше скорости звука. В той или иной мере концепция воздушно-космического самолёта будет опираться на проект Э. Зенгера, предложенный им ещё в 1932 г.
5.	Частный пилотируемый космос
Авиация и космонавтика шли разными дорогами к одной и той же цели — обеспечению массовых полётов обычных граждан.
После первого полёта братьей Райт в 1903 г. авиация начала бурно развиваться как сфера частных интересов отдельных людей. Потребовалось почти два десятилетия, для того чтобы государства заинтересовались её использованием для организованных гражданских перевозок и ещё почти столько же, чтобы она заметно повлияла на образ жизни людей. За 100 лет объём авиационных перевозок стал превышать 1 млрд человек в год. В настоящее время гражданская авиация выполняет ежегодно около 2 600 000 рейсов.
Пилотируемая космонавтика, напротив, зарождалась как государственная отрасль. Более 50 лет она находилась в исключительном ведении государств, была символом их мощи и орудием политики. И только в конце 20 — начале 21 вв. космонавтика стала сферой интересаов отдельных частных лиц и компаний.
Частный космос может не только приносить большие прибыли владельцам соответствующих средств, но, как и традиционный, государственный он ведёт к созданию новых технологий, а значит, расширению инновационных возможностей общества. Уже сейчас государственные структуры заимствуют отдельные технологии, изделия и продукты, созданные «частниками». Например, самолёт-носитель Б. Рутана будет использоваться НАСА для испытаний гиперзвукового аппарата X—37, ракета Falcon—1 уже применяется Минобороны США и гражданскими ведомствами. Разработками частной компании Space—X интересуются многие университеты. Она же создает космический корабль для доставки астронавтов на орбиту ИСЗ и может стать первыми частным космическим «извозчиком».
105
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
Выведение экипажей ПКА на околоземную орбиту с помощью ракет-носителей является всё-таки дорогим мероприятием. Поэтому в новом столетии вместо них будут реализованы схемы доставки космонавтов на орбиту ИСЗ с помощью лёгких многоразовых самолётных систем. Такие системы станут во второй половине столетия традиционным средством транспортировки людей в космос. Скорое всего, США будет первой страной, реализовавшей данную концепцию, поскольку уже приступает к исследованию этой проблемы и имеет практические заделы в виде «SpaceShipTwo».
Проект первого частного космоплана был реализован так быстро и дешево (за 2 года при затратах около 20 млн долл.), что государственные мужи теперь решают, что же следует, как можно скорее, передать из го-спрограмм частным компаниям в целях их наиболее эффективной реализации. В ближайшие 15—20 лет рынок космических услуг будет поделен и место частных компаний в нём станет довольно существенным.
Что же достанется частному космосу из сферы пилотируемой космонавтики? Прежде всего — космический туризм, во всех его формах, к которому государства будут проявлять минимальный интерес или не будут проявлять его вовсе. Туриндустрия станет осваивать пилотируемый космос очень интенсивно, завоевывая постепенно всё новые и новые рубежи: суборбитальные полёты, короткие орбитальные полёты на космолайнерах (несколько витков вокруг Земли), полёты в многоместных орбитальных отелях, в том числе с выходом в открытый космос и перемещением по орбите на специальных устройствах — открытых ракетных креслах и платформах. Все это может быть реализовано уже в 30—40-е годы XXI века. Другими сферами занятости частного бизнеса в пилотируемой космонавтике будет доставка грузов и людей на пилотируемые орбитальные комплексы. К середине века эта ниша частными фирмами будет освоена достаточно хорошо.
Кроме того, появятся фирмы по техническому обслуживанию и ремонту в космосе ИСЗ. Не исключено, что они будут специализироваться на обслуживании КА определённых типов (связных, военных, научных, дистанционного зондирования и т. д.). Их деятельность будет осуществляться по контрактам с организациями — владельцами ИСЗ — на основании соответствующих лицензий.
Все изделия частных компаний должны будут соответствовать требованиям безопасности, установленным государственными органами. Это ограничение коммерческие фирмы должны принимать безоговорочно.
Чтобы своевременно и эффективно использовать возможности частного бизнеса в российской пилотируемой космонавтике, нужно уже сейчас создавать для него необходимые условия и в первую очередь нормативноправовую базу.
106
6.	Космонавты-профессионалы
В XXI веке новые требования будут предъявляться и к профессиональным космонавтам. Во-первых, профессия космонавта будет узаконена в нашей стране со всеми вытекающими отсюда последствиями (документы государственного образца об образовании, права, ответственность, социальное обеспечение и др.).
Во-вторых, расширятся квалификационные требования к ним. В настоящее время космонавты РФ имеют квалификацию либо космонавта-испытателя, либо космонавта-исследователя. Новые задачи в космосе заставят принять более детальную градацию по специальностям. Будут официально введены специальности: космонавт-пилот, космонавт-монтажник, космонавт-инженер по эксплуатации КА и лунных баз, космонавт-инженер по ремонту ИСЗ, космонавт-эколог, космонавт по использованию военных полезных нагрузок, космонавт-врач, космонавт-ученый, космонавт-инструктор туристических ПКА и др.
Все российские космонавты будут объединены в единый Отряд космонавтов РФ, что позволит осуществлять в стране единую политику по их отбору, подготовке, аттестации, использованию в полётах, материальному и социальному обеспечению.
В методологии отбора космонавтов станут широко использоваться методы генетической экспертизы. Они позволят уже на этапах первичных обследований выявлять кандидатов, имеющих негативные качества, не совместимые с профессией космонавта.
В настоящее время в отрядах космонавтов (астронавтов) разных стран (РФ, США, ЕКА, КНР, Японии, Канады) всего насчитывается около 215 действующих космонавтов. В связи с планами развития пилотируемой космонавтики этими и другими государствами, их число возрастет к 2040—2045 гг. в 2—3 раза. К концу века в мире будет насчитываться около 1200—1300 действующих профессиональных космонавтов.
7.	Принятые сокращения
в кд ЕКА ИСЗ КА
МКС
внекорабельная деятельность
Европейское космическое агентство искусственный спутник Земли космический аппарат
Международная космическая станция
107
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
НАСА	Национальное управление по аэронавтике и исследованию
космического пространства США
ОКС	орбитальная космическая станция
ПКА	пилотируемый космический	аппарат
РАН	Российская академия наук
СЖО	системы жизнеобеспечения
ТОР	техническое обслуживание и	ремонт
Г. Оберт (в центре) в ЦП К им. Ю. А. Гагарина с дочерью Эрной (слева). Фото публикуется впервые
Перспективы космонавтики
В.	М. ЮРОВИЦКИЙ
1.	Будущее человечества - в космосе
Будущее человечества в космосе. В этом не может быть никакого сомнения. Ибо не так уж много остается времени, когда человечество просто исчерпает все доступные ресурсы. В этом отношении слова гениального пророка будущего К. Э. Циолковского, что Земля есть колыбель Человечества, но нельзя вечно жить в колыбели, абсолютно справедливы. Будущее — за Человеком Космическим. Первый и самый сложный шаг по превращению Человека Земного в Человека Космического сделал Союз Советских Социалистических Республик, тем самым вписав название страны и имя «Гагарин» во всю Историю Человечества, сколько бы миллионов или миллиардов лет и где бы она ни продолжалась.
В настоящее время кризис Земной Цивилизации неуклонно надвигается. Этот кризис связан прежде всего с исчерпанием или всё большей труд-нодоступностью невозобновляемых ресурсов, необходимых для цивилизационного развития. Представление, что можно создать на Земле цивилизацию устойчивого развития, ошибочно. Человечество существовало и будет существовать в системе неограниченного, экспоненциального развития. Любая остановка в таком развитии означает смерть цивилизации, ибо экспоненциально прогрессирующее развитие моментально сменится экспоненциальным регрессирующим. Конечно, это не означает, что существующий этап сверхрастратного развития, общество торжествующего потребителя не нуждаются в корректировке и переходу к более экономному использованию природных ресурсов.
Но тем ни менее все свои силы Человечество должно в настоящее время бросить на разработку средств выхода на просторы Солнечной системы,
© Юровицкий В. М., 2010
109
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
в которой лежат новые ресурсы. Это нужно сделать до того, как земные ресурсы станут слишком редкими и труднодоступными. А это время приближается. Именно осознание этого факта и должно стать основой построения политической, экономической и социальной системы земного общества.
Но для того, чтобы понять направления развития, надо проанализировать уже пройденный Человечеством путь космического развития и наметить будущие пути.
2.	Три этапа развития космонавтики
Современный этап космонавтики можно назвать этапом инерциальной космонавтики. На этом этапе двигатель является стартовым ускорителем. Космический корабль разгоняется с помощью реактивного двигателя до скорости, необходимой для решения поставленных задач, а далее всё перемещение в космическом пространстве происходит по инерции, в свободном движении.
Недостатки этого этапа очевидны.
Время полёта даже до ближайших внеземных объектов, могущих представить хозяйственный интерес, составляет годы, что слишком велико. Исключение составляет Луна.
Весь полёт происходит в физиологически неблагоприятном и сложном для жизненного существования невесомом состоянии.
Поэтому этот этап является этапом ознакомления и научного исследования внеземного пространства. Хозяйственное освоение Солнечной системы на базе инерциальной космонавтики невозможно.
Необходим переход к новому этапу развития космонавтики. Этот этап можно назвать этапом весомой космонавтики. В ней весь полёт будет происходить при работающих двигателях, в результате чего механическое состояние на космическом корабле будет весомым.
Одним из простейших вариантов достижения планет является прямолинейный полёт. В этом полёте двигатель первую часть полёта направлен в сторону старта, и полёт происходит ускоренно. Затем производится переворот корабля на 180 градусов, двигатели направляются в сторону финиша, и вторая часть полёта происходит замедленно. В результате к цели космический корабль подходит с погашенной скоростью, что позволяет совершить либо посадку, либо переход на орбиту искусственного спутника, с которой и производится разгрузка космического лайнера каботажными (орбитальными) транспортными средствами.
ПО
Перспективы космонавтики
На рис. 1 показаны изменение динамических и кинематических характеристик полёта. В таблице приведены характеристики полёта на различные тела Солнечной системы при различных крейсерских весо-мостях W.
Рис. 1. Характеристики прямолинейного весомого полёта
Длительность прямолинейного весомого полёта
Характеристики	Марс	Уран	Плутон	Луна
Расстояние в а.е.	1,5	18	39	300 Мм
Длительность полёта при W= 1 кГ/кг, сут.	1,5	12	18	3 час
Длительность полёта при W= 0,01 кГ/кг, сут.	15	120	180	30 час
Мы видим, что в условиях весомого полёта Солнечная система приобретает антропоморфные размеры. Даже при весомости в 100 раз меньше земной длительность полёта соответствует длительности океанских плаваний в эпоху паруса. При этом весь полёт происходит в гораздо более комфортных весомых условиях.
Недостатком прямолинейного полёта является то, что весь полёт происходит в эклиптической плоскости, в которой содержится основное вещество Солнечной системы, в том числе астероиды, кометы, малые вещественные фрагменты, попадающие на Землю в виде метеоров и метеоритов. При громадных скоростях полёта, могущих доходить до тысяч км/с полёт внутри эклиптики может представить большую опасность.
111
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
Более безопасным представляется циклоидальный полёт. В этом полёте движение с максимальными скоростями происходит за пределами эклиптики, где плотность вещества существенно меньше (рис. 2).
В таком полёте старт корабля осуществляется в направлении зенита, перпендикулярно плоскости эклиптики, и одновременно кораблю придается постоянное вращение в сторону цели. Траектория движения подобна движению точки на ободе катящегося по плоскости колеса и является циклоидальной. Времена в циклоидальном полёте лишь на 25% превышают времена прямолинейного полёта при той же весомости. Но обеспечение безопасности упрощается. Важным достоинством является и отсутствие фазы разворота корабля в середине полёта с необходимостью выключения двигателей и появлением больших боковых нагрузок в этой операции.
Для навигационных целей должна использоваться система виртуальной реальности, которая позволит представить движение корабля среди планет и планетарного вещества в реалистичном виде.
Но понятно, что и Солнечная система не может явиться источником ресурсов на все времена. И рано или поздно встанет задача освоения новых ресурсов, задача перемещения Человека в новые звёздные системы. Должен наступить третий этап космонавтики, этап освоения галактического пространства.
На первый взгляд, в настоящее время не видно путей решения этой задачи, отвечающих современному уровню научного знания. Ведь расстояния до ближайших звёзд исчисляются световыми годами и парсеками. И об использовании реактивного движителя речи быть не может. Казалось бы, можно положиться лишь на то, что будущее научное развитие создаст средства межзвёздных путешествий на неизвестных нам принципах.
112
Перспективы космонавтики
Но думается, что современный уровень научного знания позволяет выдвинуть достаточно научнообоснованное предположение о третьем этапе космонавтики, связанном с освоением и заселением человеком новых звёздных систем. Для этого нужно, конечно, пересмотреть некоторые моменты человеческого личного и общественного существования
Этот этап можно назвать этапом инерционно-гравитационной космонавтики. Мы вновь возвращаемся к инерционному, свободному движению, но космическим кораблем на этом этапе должны стать небесные тела размером с Луну, на которых уже имеется гравитационная весомость и на которых можно разместить «экипаж» в тысячи и даже миллионы человек и обеспечить их ресурсами на тысячелетья и средствами освоения новых миров.
С помощью некоторых мощных воздействий, например, направленными термоядерными шахтными взрывами, выбранное небесное тело отрывается от своего «хозяина» и направляется в межзвездный полёт. В процессе пересечения Солнечной системы возможно управление полётом корабля таким образом, чтобы происходило гравитационное ускорение при пролетах вблизи планет, и корабль вылетал за пределы Солнечной системы с достаточной скоростью. Сам полёт может происходить в течение нескольких тысячелетий, причём социум корабля будет достаточно большим, чтобы обеспечить стабильное и психологически комфортное его существование в течение всего путешествия. Через тысячелетия, когда, возможно сменится много поколений, «корабль» прибывает к выбранной звездной системе, тормозится и осуществляется управляемый захват полем звезды на наиболее благоприятном расстоянии. В дальнейшем происходит освоение новой звездной системы. Так как Солнечная система лишилась запуском межзвездного корабля части своих ресурсов, колонизаторы отправляют назад в сторону Солнечной системы одну или несколько планет или иных объектов, которые восполнят Солнечные ресурсы. А новая звездная система точно так же со временем пошлет новые космические корабли в сторону новых звёздных систем. Так, в течение многих тысяч и миллионов лет будет происходить постепенное освоение галактического пространства и заселение его «человеком» с одновременным потоком в сторону Земли ресурсных материалов из иных звёздных систем для обеспечения «вечной» жизни в колыбели Человечества. Мы не знаем, какие изменения произойдут в этом процессе с самим человеком, который сам может стать объектом генной и иной инженерии для лучшего приспособления к существованию в иных мирах, но то, что он останется Существом Разумным — вряд ли есть сомнения. Ведь именно для оплодотворения вселенной Разумом, возможно, и создала Природа или Высшая Сила, тут каждый может думать по-своему, Человека на избранной, затерянной в глубинах Вселенной, точке — Земле.
113
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
Технология виртуальной реальности позволит наблюдать за движением вещества на галактическом пространстве.
Ну, а в какие-то непредставимые времена встанет и проблема освоения новых галактик. Но тут уже научно обоснованная фантазия полностью отказывает, и как это может происходить — предположений у автора нет.
3.	Двигатель весомой космонавтики
Проблемой весомой космонавтики является, естественно, реактивный двигатель.
Реактивный двигатель есть преобразователь энергии топлива в импульс рабочего вещества. Таким образом, реактивный двигатель характеризуется видом топлива, видом рабочего тела и способом преобразования энергии в импульс.
В современных реактивных двигателях используется химическое топливо. Длительность работы таких двигателей составляет минуты. Ясно, что на таком топливе весомой космонавтики быть не может. Только ядерная энергия сможет обеспечить возможность создания таких двигателей.
Реактивные двигатели можно разделить на два главных класса. В двигателях первого класса рабочее вещество создаётся из самого топлива и является продуктом топливно-энергетической реакции. Такие двигатели будем называть двигателями прямого действия.
В двигателях второго класса используется особое рабочее вещество, не связанное с топливом. Такие двигатели будем называть двигателями непрямого действия.
Современные двигатели на химическом топливе являются двигателями прямого действия. В них топливо входе энергетической реакции превращается в высокоэнергичный газ, который и разгонятся, создавая этим самым реактивный импульс.
В настоящее время ведутся разнообразные работы над ядерными двигателями на урановом топливе, над электрореактивными двигателями и т. п. Все эти двигателя относятся уже к двигателям непрямого действия.
Такие двигатели могут представлять интерес для специальных целей, например, в качестве двигателей ориентации, маневрирования и т. п. В качестве же маршевых двигателей для весомой космонавтики они заведомо непригодны. Но оказывается, термоядерная реакция вполне подходит для создания двигателя весомой космонавтики.
114
Перспективы космонавтики
Весомость космического корабля равна
М
где m — расход вещества, т. е. топлива, и — скорость истечения его относительно корабля, М — масса корабля. Скорость истечения можно определить из закона сохранения энергии при реакции преобразования внутренней энергии топлива et в энергию рабочего тела ег.
е,=ег\
Величину R назовём реактивностью топлива. Эта величина и определяет эффективность топлива для его использования в реактивном двигателе. И окончательно для весомости получаем выражение:
W— —Rc
М
Для наиболее совершенного аннигиляционного двигателя, в котором все топливо превращается в излучение, R=l. Но принципиальная возможность создания такого двигателя находится под большим вопросом. Реактивность топлива легко выразить через относительный дефект массы а - при энерго-импульсном преобразовании.
гп a =mt-----
т,
Для известных видов топлив — <<1, и для реактивности имеем выражение:
R-^2a.
Реактивность химического топлива имеет величину порядка R=10'5. Для термоядерного топлива, использующего синтез гелия из дейтерия, дефект массы равен порядка а = 0,005. Отсюда реактивность такого топлива R = 0,1, т. е. превышает реактивность химического на четыре порядка.
Рассмотрим, к примеру, расход такого топлива при полёте космического корабля с массой 100 тонн и с весомостью W = 0,1 Гл (один процент от земной):
115
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
т =-----= —-—;------= 0,3г/с = 25кг/сут.
cR З Ю8 - 0,1
При полёте в течение двадцати суток полный запас топлива должен составить 0,5 тонны, что составляет всего 0,5 % от стартового веса, что очень немного. Но даже для двухсотдневного полёта на далекие планеты расход топлива в 5 т составит всего 5 %. Другими словами, Солнечная система становится уже вполне достижимой.
Итак, термоядерный реактивный двигатель может стать основой хозяйственного освоения Солнечной системы. А все иные схемы ядерных ракетных двигателей, видимо, бесперспективны.
Какова же может быть конструкция термоядерного реактивного двигателя — ТРД? В этом двигателе должна использоваться реакция управляемого термоядерного синтеза УТС. Рассмотрим все известные схемы УТС на предмет пригодности использования их в ТРД.
Плазменные схемы заведомо не пригодны, так как конструкция их слишком сложна и не видно, как преобразовать энергию в импульс.
Схемы на основе лазерного инициирования в твердых микрогранулах также непригодны, так как требуют всестороннего сжатия и требует замкнутого объёма.
По поводу много обсуждаемого «холодного» синтеза сказать пока ничего нельзя.
Итак, мы видим, что пока не предложено ни одной схемы УТС, на базе которой можно было бы создать термоядерный двигатель для весомой космонавтики.
Но можно попытаться «сконструировать» схему УТС, отталкиваясь от требований двигателя.
Очевидно, что единственной пригодной схемой инициирования реакции может быть инициирование в твердотопливных гранулах. Но реакция должна происходить в незамкнутом объёме, что исключает лазерное сжатие.
Схема могла бы быть следующей: гранула выстреливается в центр полусферы, открытой в пространство. Здесь она «поджигается». Продукты реакции частично истекают в открытое пространство, создавая реактивную струю, являющуюся источником движения, а частично поглощаются в полусферическом поглотителе, создавая этим самым весомое состояние корабля. При точечном центре истечения именно полусферическая геометрия наиболее эффективна. Половина выделившейся энергии должна поглощаться. Эта энергия может использоваться для нужд корабля. Но конечно её будет большой избыток, и встаёт вопрос вывода её из корабля.
116
Перспективы космонавтики
Очевидно, что наилучшим и наименее массозатратным способом явился бы вывод через инфракрасное и световое излучение, для эффективности которых необходимо иметь поверхности, раскаляемые до десятков тысяч градусов.
А теперь рассмотрим, каков мог бы быть способ инициирования термоядерной реакции в условиях, когда одна из полусфер полностью открыта и недоступна для размещения какого бы то ни было оборудования. Можно, например, предложить облучение твердой термоядерной мишени с двух противоположных сторон пучками быстрых частиц разной полярности. С одной стороны пучок, к примеру, дейтонов с энергией, превышающей барьер термоядерной реакции, с другой стороны электронами с импульсом, равным импульсу дейтонов, чтобы общее импульсное воздействие было нулевым. В результате этого мишень находится одновременно и под воздействием механического сжатия с двух сторон, и под электростатическим сжатием, так как на противоположных поверхностях действуют электростатические силы между разнополярными частицами. Кроме того, имеет место превышение энергии дейтонов над порогом термоядерной реакции дейтон-дейтон или дейтон-тритий. Все эти факторы могут привести к возникновению реакции термоядерного синтеза как между ядрами мишени, так и между ядрами дейтонового пучка и ядрами мишени. А наличие встречных давлений и электростатических сил будет удерживать некоторое время реакционное облако от разлета в продольном направлении.
Но остается ещё проблема удержания образующегося плазменного облака в поперечном направлении. Но и эта проблема, возможно, решаема. Если пучки частиц не полностью поглощаются мишенью, а частично обтекают ее, то мы имеем на периферии мишени встречное взаимопроникающее движение частиц разного знака, что есть ни что иное, как электронейтральный ток, создающий магнитное поле. Фактически, мы получаем пинч-эффект, который будет удерживать реакционное облако от разлета в поперечном направлении. Таким образом, имеются удерживающие силы и в продольном (по отношению к пучкам) направлении, и в поперечном. Получаем систему с временным эффектом удержания термоядерной плазмы, что может оказаться достаточным, чтобы существенная часть ядер мишени прореагировала. Разлёт продуктов реакции и создает и реактивную струю, и весомое состояние.
Итак, мы предложили технологию инициирования термоядерной реакции исключительно из соображений её пригодности для использования в реактивном двигателе прямого действия. Насколько эта схема реализуема, должны показать дальнейшие теоретические и экспериментальные
117
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
исследования. Для её исследования требуется использование техники виртуальной реальности.
Таким образом, имеем следующую гипотетическую схему ТЯД (рис. 3). Двигательная ячейка состоит из реакторного объёма в виде полусферы из поглотителя высокоэнергичных частиц, открытой в космическое пространство. На оси полусферы расположено выстреливающее устройство, которое осуществляет периодические выстрелы топливных гранул (дейтериевых или тритиевых) в центр полусферы. Одновременно имеется система инициации термоядерной реакции, которая состоит из ионизатора дейтерия, разделителя потоков дейтонов и электронов, их ускорения и подачи их на инжекторы. Инжекторы дейтонов и электронов находятся на противоположных сторонах полусферы вблизи её краев. Они посылают синхронизированные импульсы поджига на термоядерную мишень в момент её пролета центра реакторного пространства. Образовавшаяся в результате высокоэнергичная плазма частично вылетает через открытое
Рис. 3. Схема термоядерного реактивного двигателя прямого действия
1 — поглотитель; 2- реактивная струя; 3 — поглощаемые продукты термоядерной реакции; 4 — термоядерная мишень в процессе реакции; 5 — поток электронов;
6 — поток дейтонов; 7 —инжектор электронов; 8 — инжектор дейтонов;
9 — выстреливающее устройство; 10 — хранилище термоядерного топлива;
11 — ионизатор дейтерия; 12 — ускоритель электронов; 13 — ускоритель дейтонов;
14 — магнитное поле.
118
Перспективы космонавтики
окно реакторного пространства, создавая реактивную струю, а другая часть поглощается и энергия используется частично на внутренние нужды корабля, а частично выводится, предпочтительно в виде электромагнитной (световой и инфракрасной) энергии. Видимо, двигатель будет иметь сотовую структуру с набором двигательных ячеек.
4.	Энергетика будущего
Необходимо чётко разделять энергетику земную и внеземную.
Рассмотрим внеземную энергетику. Внеземные поселения будут происходить преимущественно на безатмосферных телах. Для этих условий установленный на поверхности планеты или спутника термоядерный реактивный двигатель превращается в высокоэффективный энергетический реактор, который может использоваться для энергообеспечения поселения. Вопрос состоит в том, откуда брать топливо.
Как показали исследования лунного грунта, последний имеет ощутимую концентрацию гелия-3, который может использоваться в термоядерном реакторе. Другим источником термоядерного топлива может стать планета Юпитер, состоящая из водорода, из которого может быть выделен дейтерий, а обычный водород может транспортироваться на Землю для использования его в земной водородной энергетике.
Для существования человека на безатмосферных небесных телах будет необходим кислород. Он может получаться непосредственно на самих небесных телах из кремнеокисных пород, используя энергию термоядерных энергетических установок для разложения окислов кремния. Образующийся при этом кислород используется в жизненных целях. Отходом производства кислорода явится кремний. Этот кремний может транспортироваться на Землю и применяться как конструкционный материал и как материал для электронных приборов, и наконец, как топливо в земной силиконовой энергетике. Кремний является высокоэффективным топливом, при сжигании которого не образуются газообразные отходы, а зола есть окись кремния, которая может использоваться и как строительный и конструкционный материал. Таким образом, важнейшей частью энергетики будущего будет циркуляция кремния на пространстве Солнечной системы.
Внутриядерная энергия в условиях Земли может быть использована исключительно в форме энергии деления. Энергия синтеза (термоядерная энергия) в атмосферных условиях Земли вряд ли может быть использована. Ведь термоядерные энергетические устройства требуют высокого
119
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
вакуума, являющегося в условиях атмосферы чрезвычайно дорогим и высокоэнергозатратным продуктом.
Для подготовки уранового и иного топлива для использования в земной ядерной энергетике могут применяться внеземные термоядерные энергетические установки, в которых имеют место мощные потоки высокоэнергичных заряженных и нейтральных частиц. Воздействием этих потоков можно преобразовывать элементы урановой группы в энергетический материал для земной энергетики.
Ядерная земная энергетика изменится радикальным образом. Современные атомные электростанции не имеют права на существования ввиду их потенциальной опасности и увеличения радиационного фона. Будущее ядерной энергетики — это подземная, гравитационнотермодинамическая энергетика. Ядерный реактор размещается под Землёй на технологической глубине и преобразует воду в пар высокого давления, который поднимается на поверхность под действием гравитационных сил, где и используется либо на поверхностных электростанциях, либо в системе теплоснабжения. Давление в самом реакторе создаётся столбом воды от поверхности земли до реактора и не требует для этого никаких механических устройств. Фактически, мы имеем искусственный гейзер. Безопасность подземных ядерных реакторов абсолютна, так как даже при самой большой аварии на реакторе его легко заглушить с помощью тампонирования всего реакторного объёма с поверхности земли соответствующими тампонажными растворами и смесями.
Так как сама подземная инфраструктура ядерной станции рассчитана на сотни и даже тысячи лет, радиоактивные отходы могут храниться в прилегающих подземных помещениях в течение очень длительного времени под постоянным присмотром. Причём радиоактивность этих отходов может использоваться как физический фактор воздействия в тех или иных технических и технологических процессах. Важно, что на поверхность земли радиоактивные материалы вообще не попадают.
При проектировании таких станций и управлении их работой использование виртуальной реальности представляется просто необходимым.
Отметим, что с целью сохранения экологии и биологии Земли все вредные производства будут постепенно переноситься под землю. И окрестность подземных электростанций является наиболее благоприятным местом для этого. Таким образом, район размещения подземных АЭС станет производственным кластером подземных опасных и вредных производств. Использование виртуальной реальности станет необходимым для проектирования этих кластеров.
120
Перспективы космонавтики
Углеводородная энергетика будет уменьшать своё значение, и постепенно углеводородное сырье станет по преимуществу сырьем для химической промышленности, а не энергетики.
Мобильная энергетика станет, по-видимому, основываться на водородном топливе.
5.	Внеземные поселения
Внеземные поселения могут размещаться на искусственных объектах в открытом космосе. Но очевидно, что это будут объекты производственного назначения, и они не могут стать массовым местом обитания человека.
Массовым средством обитания человека вне Земли будут, естественно, планеты и спутники с твердой поверхностью. Практически все эти объекты безатмосферные. Легко видеть, что представление о городах на поверхности этих объектов надо оставить сразу. Они должны размещаться под крышей, на которую будет действовать внутренне давление воздуха в 1 атмосферу. Для предотвращения от всплывания придётся создавать удерживающие колонны или тросы с частотой примерно 1 трос на 1 кв. м. Ясно, что ни о каком городе речи не может быть.
Однако заметим, что на этих телах будет вестись некоторая производственная деятельность, связанная прежде всего с добычей природных ископаемых и добычей силикатного сырья для получения кислорода. Эта добыча будет осуществляться с помощью шахт. При этом в подповерхностном слое планеты образуется полость, в которую запускается кислород или иная дыхательная смесь, и эта полость может использоваться для обитания людей. Таким образом, главным типом внеземного поселения станут подпланетные города. Строиться они будут не методом производства внешних оболочек, как на Земле, а выемкой грунта и создания необходимых объёмов для устройства в них жилищ. Можно надеяться, что в будущем появятся целые города на Луне, Марсе и других твердых небесных объектах, под поверхностью. Под поверхностью будут разбиваться плантации для выращивания овощей и фруктов, создаваться парки и пр. Это будет совершенно новая система обитания человека. Для её проектирования виртуальная реальность станет совершенно необходимой.
Земля станет прежде всего местом рождения, выращивания и воспитания людей, местом производства наиболее высоких технических средств, местом рекреации и питомником биологического материала для внеземных поселений. Причём опасные производства будут вынесены за пределы Земли либо перенесены вглубь ее. Вот почему уже сейчас важно заботиться об экологии и сохранении биологического разнообразия.
121
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
6.	Заключение
Будущее человечества — в космосе. И к этому будущему нужно готовиться уже сейчас.
7.	Литература
Юровицкий В. М. Третья механика — механика мегамира. М., 1995, издание автора. 199 с.
Юровицкий В. М. Неоптолемеевская механика — механика эры космоса. Доклад на семинаре «Механика. Управление. Информатика» Института космических исследований РАН 26.04.2007. http://arc.iki.rssi.ru/ seminar/materials.htm
Юровицкий В. М. Проблемы колонизации Солнечной системы. Сборник тезисов 1-й конференции МАА — РАК.Ц «Космос для человечества, Королёв Московской обл. 2008.
Юровицкий В. М. Неоптолемеевская механика — механика космической эры. Доклад на семинаре им. В. А. Егорова по механике космического полёта (МГУ) 29.10.2008, http://yur.ru/SeminarMGU.mht
Вперёд к Циолковскому!
Реактивное движение по лазерному лучу и другие приложения
В.	В. АПОЛЛОНОВ
Ещё в начале прошлого века великий К. Э. Циолковский предрекал в своих мемуарах, что запуски космических аппаратов (КА) будущего несомненно будут осуществляться с помощью электромагнитных волн, направляемых от внешнего источника энергии. Это было время открытия радио, научный мир размышлял о могуществе радиоволн и о новых их применениях. Лазер в то время, как мы хорошо знаем, ещё не был известен миру, создание первого лазерного излучателя произошло только в середине столетия. Именно исходя из этого исторического факта предвидения, мы и ввели в заголовок формулу: «Вперёд к Циолковскому!»
Новый подход к проблеме создания лазерного реактивного двигателя (ЛРД) основан на использовании механизма резонансного объединения ударных волн (УВ), генерируемых оптическим пульсирующим разрядом (ОПР), создаваемым лазером. Для создания ОПР нами было предложено использовать мощное импульсно-периодическое (И-П) лазерное излучение с длительностью - 150—250 нс, энергией - 20—200 Дж и с большой частотой повторения импульсов - 50—100 кГц. ОПР в случае лазерного подхода для обеспечения наивысшей тяги и реализации эффективного управления в полёте формируется матрицей рефлекторов (МР). Это одновременно позволяет: в несколько раз повысить эффективность использования лазерного излучения для целей создания ЛРД, избежать сильных ударных нагрузок на аппарат, исключить термическое воздействие лазерной плазмы на рефлектор, уменьшить экранировку лазерного излучения плазмой, снять проблему возникновения резонансных колебаний в теле движимого лазером объекта.
В США лазерный подход реализуется в рамках проекта «Лайткрафт» («Lightcraft»), в России заявлен проект «Импульсар».
© Аполлонов В. В., 2010
123
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
Заметим, что околоземное пространство представляет собой серию мегавольтного класса конденсаторов, создаваемых поверхностью Земли, облачным покровом, различными слоями ионосферы и радиационными поясами. С помощью поддерживаемого высоковольтным источником траекторного следа «Импульсара» можно создать проводящий канал требуемой длины и направления. По мере подъёма космического аппарата типа «Импульсар», а значит и следующего за ним проводящего канала, пробойные характеристики промежутка с убывающей на 5 порядков (90 км) плотностью существенно уменьшаются, а процесс развития канала должен продолжиться расширением сети микроразрядов и развиваться как самоподдерживающийся процесс во внешнем поле всего исследуемого промежутка. Практическая реализация управляемого проводящего канала орбитального масштаба позволит решать и ряд специальных задач, как с поверхности Земли, так и непосредственно из космоса.
Таким образом, помимо прямой и важнейшей задачи космонавтики — выведения на орбиту полезной нагрузки — лазерные системы могут помочь в решении другой задачи космического масштаба — обеспечение требуемой глобальной климатической обстановки в заданных районах земного шара, в частности, уменьшения амплитуды магнитных бурь, ураганов и землетрясений, и, быть может, их предотвращения.
Описываемые технические решения окажутся осуществимыми в XXI веке и найдут применение в практической космонавтике — гражданской и военной.
1. Реактивное движение по лазерному лучу
1.1. Новый класс ракетных двигателей
К наиболее перспективным ракетным двигателям нового класса следует отнести Л РД. Речь идёт о создании двигателя КА, который свою траекторию будет проходить под воздействием направленной на него с поверхности Земли последовательности лазерных импульсов, т. е. под воздействием энергии от внешнего источника.
Важность этой проблемы обусловлена тем обстоятельством, что ЛРД существенно экономичнее традиционных двигателей на химическом топливе. На начальном этапе полёта в качестве рабочего тела применяется атмосферный воздух, а за пределами атмосферы — незначительный бортовой запас газа или легко возгоняемого вещества. В этом случае удельные затраты на выведение грузов в космос могут сократиться до 5000—10000 руб/кг, то есть примерно в 100 раз меньше по сравнению с со
124
Реактивное движение по лазерному лучу и другие приложения
временным масштабом цен. Особенно высоко оценивается возможность поддержания параметров орбиты на заданном уровне с помощью той же лазерной системы, предназначенной для запуска.
В настоящее время в развитых странах мира ведутся работы по исследованию возможности создания ЛРД. В США в рамках проекта «Лайт-крафт» («Lightcraft») ведутся интенсивные разработки таких систем. Так в ноябре 2000 года американская компания «Lightcraft Technologies» успешно провела испытания модели ракеты, которая поднялась на высоту 70 м в течение 12,7 с под действием реактивной струи, возникающей в результате мощного лазерного излучения. В эксперименте использовался низкочастотный (20 Гц) И-П лазер на двуокиси углерода мощностью 10 кВт, который в настоящее время модернизируется до уровня выходной мощности более 100 кВт. Реактивный импульс возникал за счёт уноса массы специального полимерного материала с вогнутой поверхности отражателя, расположенного в задней части ракеты, куда направлялся лазерный луч.
Начиная с 1973 года в СССР под руководством акад. А. М. Прохорова проводились работы по исследованию возможности создания ЛРД. Отражатель, расположенный в задней части прототипа ракеты, концентрировал полученное излучение в воздухе и обеспечивал микровзрыв, что создавало реактивную тягу. Были получены успешные результаты испытаний различных моделей отражателей, которые в то же время являлись и приемниками набегавшей УВ для обеспечения тяги. Следует отметить, что все вышеуказанные эксперименты проводились с использованием элек-троразрядных СО2-лазеров малой мощности (до 10 кВт), в то время как для вывода на орбиту различного высоко технологичного оборудования (связь, интернет, фотомониторинг) требуется мощность излучения существенно более высокая. Так, например, для вывода КА весом 1000 кг необходим лазер мощностью не менее 10—15 МВт. Такой лазер в настоящий момент может быть только газодинамическим (ГДЛ), т. к. только в этом случае лазерная технология в значительной мере пересекается с ракетной, которая за 50 лет достаточно хорошо продвинулась в создании сверхмощных газогенераторов и позволяет ставить подобные задачи. Кроме того, лазер должен работать в И-П режиме с высокой частотой повторения коротких импульсов для исключения процесса экранирования поступающего лазерного излучения плазмой, возникающей при работе двигателя, а также для увеличения эффективности его работы.
По мнению специалистов-ракетчиков, ЛРД уже сегодня смогут найти применение в составе дешёвых одноступенчатых средств выведения нано- и микроспутников массой 5—50 кг, что, по мнению экспертов, завтра будет составлять основу коммерческих пусков. На первом этапе полёта КА на высотах до 30 км в качестве рабочего тела в двигателе предполагается
125
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
использовать атмосферный воздух, а затем до выхода на орбиту — бортовой запас специального топлива — аблирующего вещества в количествах, не превышающих 15—20 % от веса запускаемого КА.
Опыт создания мощных лазеров накоплен в Институте общей физики им. А. М. Прохорова РАН, в НПО «Энергомаш» им. В. П. Глушко и других организациях страны. В ООО «Энергомаштехника» в последние годы проводились успешные экспериментальные исследования по реализации И-П режима в мощных и хорошо отработанных непрерывных лазерных системах. Это позволяет приступить к экспериментальной реализации сверхмощного И-П лазерного источника на основе газодинамического принципа и ЛРД в составе легкого носителя с системой управления.
Предстоящий комплекс работ должен стать важным шагом к будущим запускам сверхлегких КА на низкую околоземную орбиту и даже к выводу в космос пилотируемых аппаратов в недалёком будущем. Реализация проекта позволит создавать высокоэкономичные ЛРД многоразового запуска для выведения полезных нагрузок широкого назначения в космос. Главное преимущество нового подхода связано с тем, что источник энергии движения и полезный груз развязаны в пространстве и стартовый вес КА может быть снижен до веса полезной нагрузки.
Большой интерес зарубежных учёных и специалистов, как подтвердили шесть последних симпозиумов в этой области исследований1, связан с успешным решением в нашей стране проблемы создания мощных излучателей с высокой частотой повторения (50—100 кГц) импульсов и их малой длительностью (150—250 нс). Вот что совсем недавно писал автору «отец лазерного реактивного движения» Артур Кантровиц:
«Дорогой Виктор, спасибо за предоставленное удовольствие прочитать Ваши статьи с последнего симпозиума по движению с помощью лазерной энергии, которые теперь доступны для научной общественности. Я уже поразмышлял над Вашими работами и считаю, что эти замечательные идеи о квазистационарной волне, о светодетонационных волнах, о матрице рефлекторов, введенные в Ваше новое рассмотрение, очень важны для развития теории и технологии движения с помощью света. Я с восхищением наблюдаю за развитием лазерного запуска в мире и в России в особенности. Надеюсь, что Ваши публикации простимулируют значительную активность в области создания лазерного двигателя и его приложений. Было бы очень интересно и дальше слышать о прогрессе в этой горячей области исследований. Спасибо за Ваш энергичный вклад и будьте здоровы. А. Кантровиц».
' International Symposium on Beamed Energy Propulsion (ISBEP1 - ISBEP6). Симпозиумы проводятся попеременно в США и в Японии с 2000 года.
126
Реактивное движение по лазерному лучу и другие приложения
Высокочастотный И-П режим излучения разработан и опробован на базе мощного СО2-ГДЛ и может быть с успехом применён для других типов мощных лазеров, таких как: HF / DF, Nd YAG с полупроводниковой накачкой и COIL. В настоящее время проект по реализации лазера с выходной мощностью в несколько десятков МВт с варьируемой высокочастотной структурой излучения находится в стадии активной проработки как в США, так и в нашей стране. Получены важные результаты по значительному увеличению эффективности использования лазерной энергии в новом режиме излучения, что позволило в оценках перейти от десятков кг полезной нагрузки к сотням и тысячам. Также следует заметить, что работы в данной области, исходя из их большой перспективы различных применений, уже начаты в Германии, Японии, Англии, Франции, Китае, Республики Корея, Бразилии и ряде других стран. При этом практически все участники работ по данной теме отмечают выделенное положение ГДЛ как наиболее перспективной системы с точки зрения её масштабируемости на основе ракетной технологии до уровня нескольких десятков мегаватт и других параметров, важных для данного рода применений.
К настоящему времени сложились два направления, в которых изучается возможность применения лазерного излучения в аэрокосмических задачах: вывод на космическую орбиту лёгких КА и снижение аэродинамического сопротивления тел, движущихся в атмосфере с большой скоростью.
В задаче создания ЛРД генерируемое лазером И-П излучение фокусируется рефлектором вблизи заднего торца КА и создает периодически повторяющиеся лазерные искры. Искры генерируют УВ, которые передают часть своего импульса рефлектору, расположенному на этом торце. В характерных для прежних лет газоразрядных лазерных системах частота повторения импульсов ограничена временем смены газа в разрядной зоне и составляет ~ 100—300 Гц. Для достижения высокой средней мощности — 10 МВт необходимо использовать лазерные импульсы с энергией — 100—70 кДж. При пониженных давлениях воздуха (высоты более 15 км) долгоживущий плазменный шар, создаваемый одним импульсом, занимает практически весь объём рефлектора, что приводит к экранировке последующих импульсов в течение ~ 10 мс.
Технической трудностью метода также являются и сильные ударные нагрузки при большой энергии импульсов. Использование высокоэнерге-тичных импульсов с малой частотой повторения и, следовательно, с очень высокой пиковой мощностью ограничено также и оптическим пробоем как на трассе, так и на поверхности рефлектора. Нами предложен метод преодоления указанных трудностей на основе использования лазерного излучения с малой длительностью и большой частотой повторения импульсов и механизма резонансного объединения УВ, генерируемых ОПР.
127
КОСМОНАВТИКА XXI ВЕКА
В условиях ЛРД энергия лазерного импульса при малой длительности -100—200 нс эффективно ~ 95 % поглощается и преобразуется (~ 30 %) в УВ. Кроме этого, показано, что удельную силу тяги можно увеличить в несколько раз за счёт искусственной трансформации радиальной компоненты УВ в продольную.
1.2. Параметры искры в ЛРД
Рис. 1 Схема рефлектора (А) и возможная структура матрицы рефлекторов (Б) в лазерном воздушно-реактивном двигателе. 1 — лазерное импульсно-периодическое излучение.
2 — торец рефлектора, приемник излучения и механического импульса, 2’ — боковая стенка рефлектора, 3 — каверна, 4 — ОПР, 5 — УВ, 5’ — отраженная УВ, 6 — газовая струя, 7 — плазменная струя.
Лазерное излучение фокусируется рефлектором, который может иметь форму полусферы или параболоида. На рис. 1А показаны характерные размеры рефлектора, фокусировки, одной искры, а также плазменной зоны, создаваемой искрой. Расстояние R1 между фокальной точкой и рефлектором должно быть мало R1 /Rr < 0,2, что следует из условия достижения высокого значения удельного импульса тяги. Во избежание оптического пробоя на рефлекторе и условий транспортировки следует, что пучок должен иметь большой диаметр на рефлекторе. Если интенсивность излучения превышает порог оптического пробоя, то навстречу лучу распространяется плазменный фронт, происходит нагрев и ионизация воздуха в результате поглошения лазерного излучения. Так как интенсивность в остро сфокусированном луче быстро уменьшается (геометрический фактор), то уже на малом расстоянии от фокуса происходит срыв светодетонационного режима распространения плазменного фронта. Далее излучение поглощается некоторое время в распадающейся плазме. Из проведённых нами расчётов следует, что для ЛРД наибольший интерес представляют импульсы длительностью ~ 0,2 мкс. Максимальная энергия лазерных импульсов ограничена условием достижения высокой эффективности использования лазерного излучения для создания тяги. В свободном газовом пространстве перено
128
Реактивное движение по лазерному лучу и другие приложения
симый УВ импульс отличен от нуля лишь на малых расстояниях от центра взрыва. Такие же данные наблюдались и в ранних экспериментах. Для рефлектора параболической формы удельный импульс максимален и составляет - 550 Н с/Дж на расстоянии R,, равном, при малой длительности импульса -100—200 нс, примерно десятой доле динамического радиуса, т. е. расстояния, на котором величина импульса убывает примерно в три раза.
При увеличении R,/Rr от - 0,1 до 0,33 значение J, быстро уменьшается -550—200 Н-с/Дж. В случае ЛРД возможность использования малых значений R,/Rr ограничена образованием долгоживущей плазмы, характерный радиус которой сравним с размерами рефлектора. На поздних стадиях теплового расширения искры формируется плазменная зона с низкой плотностью и высокой температурой ~ 8000 К ионизованного газа. Контактная граница горячей области останавливается при выравнивании давления в плазме и окружающем газе. В приближении сферической формы искры радиус плазменной области на момент выравнивания давления можно оценить для всего рабочего диапазона давлений 0,1 — 1 атм. Отношение радиуса R. плазменной зоны к динамическому радиусу Rr в этом случае составляет величину ~ 0,15—0,25. Это отношение не зависит от энергии и давления газа. Причём его значение находится в том же диапазоне, где достигается максимальное значение удельного импульса отдачи, создаваемого УВ. В рефлекторе, имеющем форму полусферы, максимум удельного