К звёздам. Зачем и как?

"К звёздам", фото Aver

После космической лихорадки двадцатого века земляне сильно охладели к теме освоения космоса. Запуск спутников на орбиту ныне занятие рутинное. Запустили да и ладно. Международная космическая станция уже который год крутится на орбите, но мы уже и не знаем имена космонавтов. Марсианские роверы регулярно присылают однообразные снимки красной пустыни. Но это уже никого не трогает. Многие задаются вопросом, для чего нам этот космос - дорого, рискованно, в общем невыгодно и кажется бессмысленным.Я даже добавлю, что человечество получило больше пользы от попыток достичь космоса, чем собственно от его достижения. Ведь все космические технологии, материалы, и даже открытия получены именно для того, чтобы достичь космоса, а не благодаря этому.
Так зачем нам этот космос? Он враждебен людям. Нас там никто не ждёт с распростёртыми объятиями.

Зачем?

 

На мой взгляд космос нужен людям по двум причинам. Первая давным-давно заезженна в фантастике - негоже человечеству ютиться на одной единственной планете. Шальной астероид, комета, вспышка на солнце и всё! Миллионы лет эволюции коту под хвост. Так что банальный инстинкт самосохранения толкает нас осваивать пространство. Экспансия заложена в самой природе людей. Что приводит нас к второй причине - новые горизонты! Испокон веков люди стремились заглянуть за границы известного. И нынешний спад интереса к космосу, это всего лишь затишье, концентрация сил перед очередным прыжком в неизведанное. На сотню спокойных оседлых земледельцев всегда найдётся парочка беспокойных людей с душой кочевника. Им не сидится дома, им надо знать "а что там за рекой/горой/морем?".

И если не найдётся новый рубеж, который можно преодолеть, они будут лезть на гору, спускаться под воду, искать другие приключения на свою (и не только) голову. Такие особи тысячами гибнут пытаясь совершить, то, что до них ещё не совершалось, побывать там, где не бывалось, и увидеть то, что не виделось. Но из тысячи бессмысленных, с точки зрения обывателя, попыток, одна становится удачной. И, глядишь, через пару-другую лет, уже и обычный обыватель не боится ездить на адской повозке, летать на шайтан-этажерках и т.д. Человечество вновь раздвигает границы своего ареала обитания.

Так что вперёд, смельчаки! Через тернии к звёздам. Вслед за смелыми конкистадорами потянутся и обозы поселенцев. Так было уже не раз, и будет ещё.

Как?


Раз освоение космоса неминуемо, так за чем же дело стало? Вроде мы уже не раз туда летали. Отчего же остановка? Что сдерживает? Почему уже начинается второе десятилетие двадцать первого века, а ни у одной из "космических" держав нет обитаемой базы на Луне, на которой люди уже не раз бывали? Да что там Луна, даже на орбите Земли, космическая станция одна на всех!
Всё дело в том, что летать в космос на химических ракетах оказалось крайне невыгодно. Одна ракета, стоит как океанский лайнер, заправляется таким же количеством горючего, а доставляет в космос лишь 10 человек максимум. А уж возвращается на землю лишь 10% запущенного в небо железа. Т.е. возвращается лишь корабль, а сама ракета, двигатели, топливные баки, куча дорогостоящего оборудования сгорают в атмосфере, разбиваются об землю, тонут в океане. Всё. Стройте заново. Даже технология кораблей-челноков, имеет тот-же недостаток.
И если в разгар космической гонки это было ещё хоть как-то оправдано, ведь каждый запуск приносил очередное преимущество со стратегической точки зрения, добавлял новый опыт, развивал новую технологию. То со временем страны "космического клуба" достигли своего предела. Военное противостояние стало неактуальным, а внутренние проблемы не позволяли тратить больше денег. Конкуренция зашла в тупик. И наступило временное затишье. Со стороны это выглядит так, будто все потеряли интерес к космосу. На самом деле - это время для активного усвоения полученного опыта. Спутниковая связь, навигация, метеосъёмка, разведка - всё это было здорово, но требовалось время, чтобы они стали приносить ощутимую прибыль, окупиться. Совершенствовалась и электроника, превратившаяся из громоздких и медленных вычислителей, в Атлоны и Пентиумы. Так же, за это время были открыты новые материалы, и разведаны необычные свойства старых. Другими словами - мы впитали и переварили опыт. Можно даже сравнить с достижением нового уровня в игре. И теперь нам предстоит потратить очки опыта на новые шаги по дереву технологий.
Так что уже в ближайшие десять лет земляне будут готовы сделать новый шаг в космос. А как же будет решена главная проблема полётов в космос - дороговизна? Ведь ракеты всё ещё дороги и ненадёжны. Проблема решается одновременно с нескольких сторон.

Многоцелевая наноракета в представлении художника (иллюстрация U.S. Army)

Самое первое - уменьшить вес самого космического аппарата. Ведь большая часть запусков всё равно приходится на беспилотное оборудование. Спутники связи и исследовательские зонды, с развитием быстродействующей и энергоэффективной электроники могут позволить себе быть размером с ноутбук. Источники питания тоже стали лучше. Начиная от солнечных батарей, и до радиоизотопных источников энергии, всё стало меньше, и легче. Это вы можете ощутить на собственном мобильном телефоне, который по вычислительной мощности превосходит первые спутники связи. А раз так, то для запуска таких аппаратов можно использовать и ракеты поменьше. Например, размером со стратегические ракеты, запускаемые с самолёта. Военные могут себе позволить запускать такие ракеты на учениях? А сколько это им обходится? А ну-ка посчитаем, Состоятельные Кроты! Ба! Да ведь Состоятельные кроты из медиакорпораций могут позволить себе запускать такие ракеты раз в неделю.

Так мы подходим ко второй стороне решения проблемы дороговизны - привлечь частный бизнес. Космические программы супердержав решают задачи сразу и для учёных, и для вояк, а ни те ни другие не привыкли сдерживать себя в расходах. Уже если коллайдер - то большой Адронный. Если подлодка - то атомная. Что ложится непосильным бременем на бюджет страны, и так истерзанный очередной финансовой или политической передрягой. А частный бизнес привык сосредотачиваться на конкретной задаче, находить баланс между размером и ценой, и главное - рисковать. Не по крупному так много раз по мелочам. Если надо запустить спутник геосъёмки, то его можно сделать из четырёх н`дцати мегапиксельных цифромыльниц, и ноутбука. И запустить на ракете ценой в новый автобус. Дорого, но не так, как в государственной космической программе. Можно позволить себе раз в месяц.

Но не только спутниками привлекателен космос для частного капитала. Если бизнес открывает для себя рынок, то он пытается заполнить его весь, как газ заполняет весь доступный объём. Так и выходят на космическую арену космический туризм, орбитальные отели, строится первый коммерческий космодром, и может даже появится такой вид спорта, как прыжки на орбиту в одноместных ракетах (Copenhagen Suborbitals). Каждая из компаний ищет и находит свой собственный способ сделать полёты в космос выгодными. Пока что самый выгодный способ отправлять людей в космос (и возвращать их оттуда!) нашла, пожалуй, небезызвестная американская Scaled Composites. Посмотрели на уже устоявшийся процесс немного иначе..

 

Частный космический корабль SpaceShip Two пристыкованный к самолёту носителю

И вот третий подход - искать новые способы доставки. Запуск реактивных челноков с борта самолёта уже достигшего большой высоты и набравшего скорость, позволяет серьёзно сэкономить на массе топлива для самого реактивного челнока, а значить выиграть в размерах и полезной нагрузке. При этом, после полёта на землю возвращаются оба - и самолёт и челнок. И через пару дней/часов готовы к новому запуску. И стоит один такой запуск, доставляющий на орбиту десяток людей, как один полёт Боинга 737 из Москвы в Гонконг. Нет, конечно. Пока что не стоит. Но ведь и компания на рынке всего одна. Нет конкуренции. Но конкуренты не отсутствуют, а просто отстают. И с минуты на минуту они тоже станут летать. А уж если в космос станет летать много людей (и в первую очередь людей богатых), то в космосе понадобятся и космические отели, и лунные базы, А им, в свою очередь, понадобится обслуживающий персонал - профессиональные космонавты. Рабочая сила, а не герои.

И плотину прорвёт. За какие-то 20 лет частная космонавтика сделает тот шаг, который готовили предыдущие 60 лет космонавтики государственной. Ближайшие орбиты вплоть до Луны заполнятся деловито снующими туда-сюда грузовиками и маршрутками, заправками и диспетчерскими станциями. При заполнении анкеты на очередном сайте ваши дети увидят часовые пояса и временные поправки на прохождение сигнала до Луны и Марса. А мобильные операторы будут демпинговать цены на межпланетный роуминг.

Проект межпланетного интернета NASA

Закрепившись на Орбите и Луне. Космонавтика опять впадёт в период стабилизации, который будет выглядеть как застой. И снова будет разгораться флейм по вопросам "Терраформация Марса. Распил бабла по международному". Но это будет лишь очередное переваривание опыта.

Какие, конкретно, технологии нам понадобятся? Микроспутники и суборбитальные самолёты это ещё не всё. Робототехника готовит нам отличных помощников. Запущенные на Луну роботы смогут подготовить для людей базы на Луне и даже в космосе. Уже разработаны компактные атомные реакторы для Луны. Если доставить такой на поверхность Луны, то он сможет стать питательной базой для десятков и сотен трудолюбивых Wall-E которые станут вести геологоразведку, добычу руды, переплавку её в солнечных или электро (атомных) печах.

Вариант лунного бульдозера от Astrobotic. Предполагается, что для управления им будет использовано сочетание команд с Земли (режим дистанционного пилотирования) с автономным выполнением заданий под "надзором" искусственного интеллекта на борту машины (иллюстрация Astrobotic Technology/Mark Maxwell)

Лунный грунт богат алюминием, титаном, кремнием? Отличные материалы для металлоконструкций и солнечных батарей. Роботы сварщики смогут собирать из полученного на Луне металла основу для завода, который, в свою очередь, построит новых роботов. Строим электростанцию, завод, бараки, разворачиваем юниты, разведываем территорию - знакомо? Мы неоднократно это проходили в многочисленных стратегиях. К тому времени, как первые космические туристы прилетят на Луну, там уже будут вырыты комфортабельные туннели, облицованные местным алюминием. С Земли останется привести лишь воду, и еду. Даже воздух будет частично местным.

Рассматриваются два варианта размещения мини-АЭС на Луне: просто на поверхности и в контейнере, заглублённом в грунт. Первый проще возвести, но для обеспечения нормальной радиационной обстановки потребуется удалить электростанцию от края базы на один километр, да и вес защиты будет выше. Второй потребует "земляных работ", зато безопасное расстояние от АЭС до границы базы составит всего 100 метров, а сама станция окажется легче (иллюстрации NASA).

Там же, прямо на Луне выгодно будет строить части для орбитальных станций, и отправлять их в космос будет гораздо дешевле. Можно просто выстреливать из катапульты, для преодоления невысокой лунной гравитации, а дальше их уже направят роботы-буксиры на солнечных парусах или более быстрых плазменных ионных двигателях.

Ещё одним направлением развития технологий в космосе должны стать биотехнологии. Поскольку возить в космос воду, воздух, и пищу, занятие весьма дорогостоящее, то следует озаботиться максимальной рециркуляцией уже отправленных. Именно для этого и понадобятся такие пугающие сейчас генные технологии. Подобрать сложную сбалансированную экосистему из земных растений конечно же можно, но даже на земле такие системы дают частые сбои, что уж говорить про космос с его ограниченным пространством, и неблагоприятной средой. Нет уж, увольте. Гораздо рациональнее будет сконструировать на генном уровне простые и неприхотливые водоросли/грибы/лишайники, которые будут в промышленных масштабах обеспечивать необходимые параметры среды. Красивые оранжереи на космических станциях и кораблях - будут для утехи глаз, а настоящие трудяги - бактерии/водоросли/грибы будут делать своё дело в неприглядных трубопроводах и резервуарах. Заодно и в пищу будут пригодны, в требуемых пропорциях наполняя плодовые тела белками, углеводами и витаминами. Появится новая отрасль - промышленная биология. Родившись для космоса, она в очередной раз спустится на Землю, где успешно пустит корни. Ведь нам придётся кормить сильно выросшее население и утилизировать за ним все отходы, вплоть до выдохнутой углекислоты.

 

Биореакторы с водорослями в на которых под воздействием солнечного света идет преобразование углекислого газа, содержащегося в атмосфере, в этиловый спирт, который можно использовать как биотопливо или как сырье для получения пластиков

В моих мечтах, к началу следующего века, в пояс астероидов будут отправлены первые биологические станции-семена. Плотный комок грунта с ледяным ядром внутри, будет запущен с Луны, на столкновение с крупными объектами пояса астероидов. Грунт будет начинён семенами/спорами/и замороженными колониями спроектированных на генном уровне организмов. От столкновения с астероидом ледяное ядро расплавится, высвободив жидкую воду и газы, тем самым давая старт росту растений. Их корневая система послужит каркасом, в котором удержатся комки плодородного грунта, а внутренние капилляры впитают воду и раствор минералов. Оживут бактерии, в развернувшиеся в вакууме листья впрыснутся колонии фотосинтезирующих водорослей. Потом, в образовавшейся внутри снаряда герметичной полости расцветут цветы, а специальные насекомые размёрзнувшись поползут их опылять, питаться нектаром, откладывать личинки, и поедать отмершие отростки. Саморазворачивающаяся экосистема подготовит к прибытию человека вполне пригодную пещерку с теплом (от метаболизма), воздухом, водой и едой. Если вовремя подкармливать их льдом комет и грунтом астероидов, то такие сады способны приютить людей не на одну сотню лет.

Не могу удержаться от очередной аналогии с компьютерной игрой, но должны же и они нас чему-то научить. Тут я вижу аналогию тому как Терраны освоили бы технологии Протосов (робототехника) и Зергов (биология). И если так будет, то человечество прочно закрепится в Солнечной системе до самого облака Оорта. И снова замрёт перед очередным прыжком. На этот раз в межзвёздное пространство.

Освоение ближайшего космоса станет для человечества тем новым горизонтом, достижение которого сможет сплотить людей, и поспособствует установлению мира и стабильности на Земле. Войны и конфликты конечно же не исчезнут навсегда, но всё более-менее стабилизируется, и основная конкуренция перенесётся в космос. Что нам и требовалось.

Для конкурса Космос будущего