Глава 3 Космический цех будущего

Уже в ближайшем столетии людям Земли предстоит решить такие фундаментальные проблемы, как рост народонаселения, ограниченность ресурсов вещества и энергии. В 2000 году, по прогнозу ООН, на Земле будут жить более 6 миллиардов человек, а к концу следующего столетия население достигнет 12-13 миллиардов человек, причем, по некоторым прогнозам, эта цифра может быть превышена. Решение одной только продовольственной проблемы при ограниченных размерах сельскохозяйственных и других природных угодий потребует гигантских усилий. А сколько понадобится энергии? Представим себе, что ее потребление будет увеличиваться ежегодно только на три процента. Тогда через 100 лет энергопотребление возрастет в 20 раз. Становится совершенно ясно, что здесь человечеству придется умерить аппетиты и перестроить свою энергетическую политику. Но так или иначе, земные источники энергии должны быть пополнены. Космос должен дать человечеству вещество и энергию в необходимых количествах, а возможно, и жизненное пространство. Сегодня космическая деятельность имеет ярко выраженный исследовательский характер, ее данные уже используются в прикладных целях и для обслуживания традиционного хозяйства Земли.

Ближайшие этапы космической индустриализации в целом ясны. Продолжается развертывание орбитальных информационных спутниковых систем разного назначения. Все более активно используются спутники для исследования природных ресурсов в интересах горнодобывающей промышленности, сельского, лесного, водного хозяйства, морского рыболовства. С помощью спутников будут регулярно и детально контролироваться сезонные изменения растительности, снеговой покров, состояние почв, посевов, возникновение опасных природных явлений, в частности, лесных пожаров, ураганов, наводнений.

Сегодня использование спутников становится качественно иным. Космические аппараты переоснащаются новейшей техникой получения и обработки информации, приборами как видимого, так и инфракрасного и сверхвысокочастотного диапазонов.

Широким фронтом будет совершенствоваться космическая метеорология. Пока получаемая из космоса метеорологическая информация недостаточна: мал охват измерениями территории земного шара, мала разрешающая способность изображений, есть трудности в замерах температуры и влажности, направления ветров, в сборе информации при большой облачности, недостаточна регулярность измерений. Предстоит большая работа по расширению сети метеорологических спутников, совершенствованию синоптических методов и аппаратуры, разработке более совершенных методов прогнозирования.

Будут созданы и введены в строй национальные и межгосударственные глобальные навигационные спутниковые системы. Существует проект системы из 18 спутников, расположенных на орбитах высотой 200 километров с наклонением 63 градуса к плоскости экватора. Такая система обеспечит определение координат наземных и космических объектов с высокой точностью.

Следующая крупная народнохозяйственная задача - переход к опытно-промышленному производству в космосе полупроводниковых материалов и биомедицинских препаратов, что потребует бортовых энергетических установок повышенной мощности, без которых нечего и думать об орбитальных производственных комплексах.

Быстрый рост международных потоков информации приведет к необходимости создания новых типов спутников связи. Их принципиальное отличие от существующих - возможность передавать огромный объем информации по множеству каналов - до ста тысяч и более. Специалисты полагают, что новые спутники связи обеспечат всемирную двустороннюю радиотелефонную связь. В любое время двое людей, находящихся в разных концах света, смогут связаться при помощи индивидуальных сверхминиатюрных аппаратов через спутник связи.

Сравнительно более далекие перспективы освоения космоса относятся к области прогнозов, как основанных на научных соображениях, так и просто фантастических. Вполне научную картину производства вне Земли дал К. Э. Циолковский. Он считал, что космическое производство неизбежно придется создавать, чтобы обеспечить всем необходимым участников длительных космических полетов, персонала внеземных станций, обслуживания технических нужд космонавтики - строительства стартовых, ремонтных и других космических баз, производства металла и топлива и т. д. Циолковский предсказывал "развитие в эфире индустрии в самом широком смысле", в том числе включение планет и астероидов в сферу добывающей промышленности.

Если иметь в виду отдаленную перспективу, то совершенно ясно, что прогресс космонавтики, налаживание космического производства требует всевозрастающего количества полезных грузов, выводимых на орбиту. Доставка их с Земли ограничивается определенным пределом, так как мощность ракет не может расти беспредельно, а применение химического топлива загрязняет атмосферу. Рано или поздно снабжение с Земли перестанет удовлетворять потребности космоса, и дефицит придется компенсировать изготовлением на орбитальных перерабатывающих предприятиях всего необходимого за счет энергетических и сырьевых ресурсов внеземной природы. То есть понадобится создание материальной базы для широкого освоения и обживания космоса.

Из проектов будущего наиболее насущными, а вместе с тем и реальными, считаются планы использования космических аппаратов для управления потоками энергии, в особенности в связи с необходимостью пополнять энергоресурсы Земли или обеспечивать сверхдальнюю передачу энергии.

Многие специалисты возлагают большие надежды на космическую энергетику, которая в будущем, как полагают, способна преодолеть энергетический кризис на Земле. Вопрос ставится конкретно: в космосе - неисчерпаемый источник даровой солнечной энергии, нужно научиться ее улавливать и передавать на Землю.

Уже имеется немало проектов космических солнечных электростанций. К. П. Феоктистов, советский космонавт и конструктор космической техники, считает, что подобные электростанции могут быть созданы в ближайшие 20-30 лет. Размещать их следует на круговой геостационарной орбите, в экваториальной плоскости. На высоте около 36 тысяч километров они будут вращаться с той же угловой скоростью, что и Земля, и потому будут казаться парящими на одной точке.

По расчетам, чтобы построить такую станцию, нужно вывести на орбиту до 100 тысяч тонн груза. Ракете-носителю "Энергия" для выполнения такой задачи понадобится тысяча рейсов. Но ведь существующая ракета одноразовая. Значит, понадобится более мощная техника, желательно многоразовая. Технически это трудная, но разрешимая задача.

Идея солнечных орбитальных электростанций заключается в том, что огромные солнечные батареи, улавливая солнечное излучение, преобразуют его в постоянный электрический ток, который затем в виде микроволнового излучения передается на Землю. Наземные приемные антенны преобразуют энергию микроволнового излучения в электроэнергию, которая направляется в промышленные энергетические системы.

На пути к созданию солнечных электростанций немало трудностей, есть и такие, которые кажутся скептикам непреодолимыми. Так, размеры космической станции, сравнимой по мощности с крупной существующей наземной электростанцией, будут измеряться километрами, площадь фотоэлектрических батарей - десятками квадратных километров. Правда, условия невесомости дают возможность применять тонкие ажурные конструкции и пленки, собранные в космосе из рулонов металлической ленты.

Космические системы будущего могут служить и для управления потоками энергии, произведенной на Земле. Расположенные на орбитах антенны, принимающие и отражающие хорошо сфокусированные пучки сверхвысокочастотного излучения, обеспечат передачу энергии из удаленных районов ее производства в районы потребления.

Солнечная энергия может быть использована и без преобразования ее в электрическую. Ученые прогнозируют создание в будущем системы орбитальных отражателей, которые смогут увеличивать световой поток в отдельных районах планеты, продлевать светлое время суток, чтобы повысить производительность сельскохозяйственных комплексов, интенсифицировать производство биомассы на специально выделенных участках Мирового океана или, скажем, освещать нужные территории в Заполярье.

Американские специалисты приводят пример возможной эффективности подобных космических отражателей солнечного света. Сегодня расходы на ночное освещение такого города, как Нью-Йорк, составляют около 10 миллионов долларов в год. Ту же освещенность обеспечит солнечный отражатель, установленный на геостационарной орбите, причем даже облачность не будет ему помехой. Правда, зеркало понадобится километров восемь в диаметре. Тем не менее если затраты на изготовление и транспортировку зеркал составят не более 200 долларов за килограмм (сейчас это стоит в пять раз дороже), то такой отражатель окупится всего за один год.

Чтобы снизить до экономически приемлемого уровня стоимость доставки на орбиту грузов, понадобятся многоразовые ракеты-носители грузоподъемностью до 500 тонн полезного груза, а в еще более отдаленной перспективе - значительно более мощные.

Уже сегодня мы слышим разговоры об экологически опасном перегреве планеты. За последние десятилетия мы сожгли десятки миллиардов тонн условного топлива - так выражаются статистики. Но в топках горит не условное топливо, а реальные уголь, нефть, газ, выделяющие при горении не только нужное нам тепло, но и вредные газы и пыль. Атмосфера не только перегревается, получая избыточное тепло, но и загрязняется не свойственными ей компонентами, из-за чего теряет прозрачность. Избыток углекислоты и других продуктов сгорания топлива поступает в атмосферу ежегодно миллиардами тонн и создает нежелательный оранжерейный эффект, приводящий к изменению климата, нарушению глобального равновесия. О серьезных последствиях сегодня говорить рано, но что ждет нас в будущем, если потребление энергии на Земле многократно возрастает как за счет собственных ресурсов, так и за счет "космического импорта"?

Возможно, в будущем придется решать и эту проблему. Если понадобится отвод избытка тепла от отдельных районов Земли, например, где будут расположены энергетические и энергопотребляющие комплексы, то это можно будет осуществить с помощью гигантских пленочных экранов - отражателей солнечного излучения в направлении от Земли, удерживаемых на около земной орбите с помощью электрических ракетных двигателей.

Пока неясно, какое влияние на окружающую среду, в первую очередь атмосферу, будут оказывать мощные пучки микроволнового или лазерного излучения. Не ограничит ли это мощность самой электростанции до предела, когда она станет невыгодна? Есть вопросы и посерьезнее: как будет нагреваться атмосфера, что произойдет, если пучок энергии отклонится от заданного направления и попадет на густонаселенные районы?

Создание космических электростанций, по мнению энтузиастов - дело времени, поскольку оно не требует каких-либо новых фундаментальных открытий. Когда на Земле не будет хватать энергии (до этого, несмотря на периодические кризисы, пока далеко), когда будут разработаны безопасные и надежные проекты, настанет время черпать энергию из космоса.

Космические электростанции могут решать проблему обеспечения Земли энергией. При этом космонавтика станет высокорентабельной отраслью хозяйства. С получением в космическом пространстве огромного количества электроэнергии бурное развитие получит внеземное промышленное производство, которое будет производить в больших масштабах материалы для Земли и для освоения космоса. Появится возможность вынести далеко за пределы планеты вредные производства - некоторые виды металлургии, химической промышленности, атомную энергетику, химическую промышленность и другие технологические процессы, которые могут повлечь опасные последствия для экологии Земли.

Давняя мечта человечества - научиться управлять погодой, влиять на климат Земли. Такую возможность, вероятно, дадут мощные источники энергии, созданные на околоземной орбите.

Космическая энергетика, производство и всякая деятельность в космосе будут, конечно, максимально автоматизированы, но роль человека - исследователя, монтажника, оператора, пилота и штурмана транспортных систем, - неизмеримо возрастет. Предполагается, что в недалеком будущем в космосе будут заняты тысячи людей. Мы учимся работать вне Земли на орбитальных станциях. Это необходимый задел на будущее.

Развитие науки идет стремительными темпами. Трудно даже представить себе, какого уровня она достигнет через одно, два или несколько столетий. Одно ясно - новые открытия фундаментального характера неизбежны Чем больше современная наука углубляется в тайны космоса, микромира, живой материи, тем больше открывается нерешенных вопросов, непонятных явлений и закономерностей. "О, сколько нам открытий чудных готовит просвещенья дух", сколько чудес сулят нам новые витки стремительно развивающейся научно-технической революции! Нет сомнения в том, что в предстоящие столетия новые открытия повлияют на темпы и размах космической индустриализации. Ее отдаленные перспективы представляются наименее определенными, и предсказывать сроки завоевания других звезд и галактик так же несерьезно, как обещать человеку в будущем бессмертие. Тем не менее некоторые ученые высказывают интуитивные предположения, согласно которым к концу третьего тысячелетия человечество создаст энергетические системы на основе неизвестных сегодня новых физических принципов и начнет использовать на практике новые фундаментальные открытия в физике.

Так, например, по догадкам некоторых теоретиков, в окрестностях Солнечной системы вполне может находиться уникальный астрофизический объект - "черная дыра", обладающая массой небольшой планеты. Такой объект с невероятно высокой плотностью вещества должен иметь микроскопические размеры, и если он будет обнаружен, то эту "черную дыру" можно будет доставить поближе к Земле, чтобы использовать ее для производства энергии. Такой способ обеспечит землян энергией на тысячи лет. Мне нравится идея этой гипотезы: заключается она в том, чтобы создать лучшие условия для жизни на нашей родной планете, а не в том, чтобы улететь с Земли к этой "черной дыре" в надежде на более обеспеченное существование. Такие прогнозы люди охотнее воспринимают как достоверные, они порождают надежду, что космонавтика и космос в будущем дадут человечеству возможность решить любые земные проблемы. Как тут не вспомнить шутку Ю. А. Гагарина: "Недавно астрономы открыли квазизвезды, скоро спутники будут таскать их к Земле, и тогда везде у нас будет Ташкент!" Кто знает, можеть быть, в этой шутке и окажется доля правды.

Наверное, ни один ученый не может предсказать, что еще могут дать науке космические исследования. Это трудно объяснить тем, кто требует немедленной экономической отдачи от затрат. На протяжении всей история человечества развитие науки неизбежно приводило к новым открытиям, влиявшим как на практическую деятельность человека, так и на его миропонимание. Изобретение Галилеем телескопа, очень примитивного, и первые астрономические наблюдения с его помощью подтвердили гениальную догадку Коперника о том, что Земля не центр мира, а всего лишь спутник Солнца, а само Солнце - лишь одно из миллионов солнц в Млечном Пути. Громадные телескопы-рефлекторы, созданные в самом начале XX века, привели астрономов к выводу, что и Млечный Путь - всего лишь одна из бесчисленного множества галактик, а Вселенная простирается за пределы, не доступные ни взору, ни мысли. В наше время благодаря исследованиям с поверхности планеты и из космоса при помощи новейших астрофизических приборов во Вселенной открыто множество таинственных объектов, таких, как "черные дыры", пульсары, взрывающиеся галактики, на которых происходят бурные процессы. Мы уже не рассматриваем космос как статическое пустое пространство, усеянное благостно мерцающими звездами. Вселенная - это арена динамической, кипучей активности, где в фантастических масштабах, превосходящих все, что может вообразить человеческий разум, развертывается эволюция звезд. Мы верим, что, продолжая извечное дело познания, космические исследования, как органическое продолжение земной науки, помогут нам не только умножить благосостояние и могущество человека на Земле, но и откроют нам новые тайны мироздания.