К. Э. Циолковский ракетно-космическая техника и мировая политика (стр. 4 из 5)

Всё прогнозируемое население Земли, даже считающиеся запредельными 12 млрд. человек, можно расселить в оптимальных по размерам (около 300 тыс. человек), окружённых управляемой растительностью городах вокруг 400-450 АЭПЦ. Тогда для естественной (дикой) природы освободится до 40-45% суши. Биоразнообразие планеты будет таким образом не просто сохранено – биосфера получит возможность естественной эволюции, почти не искажённой антропогенным влиянием. Из-за уже возникшей опасности хаотичного рыночного применения генной инженерии это может оказаться жизненно необходимым чтобы укрепить методику селекции новых растений и животных в противовес рискам генномодифицированных продуктов. Образующееся в АЭПЦ большое количество зелёной массы может исползоваться не только при подготовке новой почвы для теплиц, но и для производства бытового газа и синтетического жидкого топлива для транспорта, для выращивания грибов.

К концу столетия КЭИС могла бы внести важный вклад в решение почти всех задач Повестки дня на XXI век. Например, на агротехническом этапе возникнет огромный рынок

солнечной техники, ведущий к повороту мировой энергетики к сценариям С, причем этот процесс может начаться еще на демонстрационном этапе развития КЭИС и предприятия ракетно-космической и атомной промышленности, обладающие самыми передовыми технологиями и испытательными организациями смогут принять в этой области массовой продукции самое активное участие. Здесь нет места для обсуждения многообразия возможностей – ограничимся только этим примером.

КЭИС будет решать не только какую-то конкретную задачу, как поставка на Землю энергии или освещение. Ее "сверхзадача" широкомасштабное хозяйственное освоение человечеством всей Солнечной системы. Будут отработаны условия производства и жизни в космосе без чрезмерного риска и напряжения; деятельность персонала в орбитальных городах и заводах в условиях приближенных к земным. Обычно на пилотируемых космических объектах искусственную силу тяжести предлагают создавать центробежными силами. Но при перемещениях космонавтов кориолисовы ускорения будут вызывать неприятные ощущения. Многокилометровые платформы КЭИС обеспечат заметную силу тяжести за счет "гантельного эффекта". Довольно толстые стальные стены покрытые слоем лунного грунта и строительных отходов защитят помещения от мелких метеоритов, солнечных вспышек и отчасти от космических лучей. В итоге вахты экипажей удастся продлить.

Основное препятствие – техническая, экономическая и экологическая невозможность доставки на орбиту миллионов тонн строительного материала с Земли. Нетрудно понять (хотя бы из исследования уравнения Циолковского) что в обозримые сроки наиболее приемлемым способом решения такой задачи является доставка железных АСЗ ядерными взрывами.

Энергетический этап потребует непрерывной доставки одного за другим множества астероидов, а затем и комет, для транспортировки которых ядерные взрывы не годятся. Необходимость комет обусловлена конструкцией платформ, по мере увеличения которых придётся увеличивать доставку воды и газов (особенно кислорода) для заполнения жилых и производственных помещений. Из общих соображений светоотражающая платформа должна представлять собой плоскость, состоящую из управляемых зеркальных фасеток. Большие размеры (не менее 300 метров вначале, до десятков километров при полном развёртывании КЭИС) требуют подкрепления плоскости зеркал балочным каркасом и тросовыми вантами. Показанная на рисунке примерная схема содержит расположенные вдоль главных осей инерции три взаимноперпендикулярные трубчатые балки, диаметр которых, например, 10 м для основной продольной балки, по 5 м для двух других и грузового транспортного тоннеля в основной балке, 2 или 2,5 м у туннелей для перевозки членов экипажа на километровые расстояния.

Строительные отходы и различные запасы в перемещаемых контейнерах позволят менять положение центра тяжести платформ, а значит их ориентацию в поле притяжения Земли. Движение этих грузов синхронно с движением платформы по эллиптической орбите (подобно качелям) позволит уменьшить затрату реактивной массы на коррекцию орбит. В тех же целях может использоваться намагничивание платформ – астероидное железо имеет хорошие магнитные свойства, а околополярные орбиты обеспечивают переменность величины магнитного поля Земли в разных точках орбиты, что расширит возможности магнитного метода.

На графике приведены ориентировочные оценки необходимого для первой очереди КЭИС грузопотока с Земли. Преимущественно он будет состоять из ракетного топлива и реактивной рабочей массы, а также технически сложного оборудования и комплектующих, которые на первых порах невозможно изготовить на орбитах. Для снижения истощения озонового слоя принято, что грузопоток не должен превышать 30 тысяч тонн в год в течение не более 10 лет. Уменьшение в дальнейшем за счёт гравитационных и магнитных эффектов потребности в топливе и рабочем теле, т.е. львиной доле грузов, улучшит экономические и экологические показатели проекта (спадающие участки кривых). Несмотря на оценочный характер, график доказывает, что уже в процессе разработки первого астероида можно уменьшить грузопоток на орбиты, совершенствуя транспортные средства, в первую очередь, энергодвигательные установки.

В дальнейшем особого внимания заслуживает технология доставки непрочных малых небесных тел – угасших комет. Они имеют какую–то оболочку и к ней можно крепить транспортировочные устройства. Когда такая технология будет создана, облегчится снабжение топливом межорбитального транспорта и заполнение помещений газами. Получение водорода и кислорода из водяного льда едва ли потребует дополнительных грузов с Земли – на платформах КЭИС все равно нужны довольно мощные энергоустановки для различных других целей. Кометы из аммиачного или метанового льда ценны как сырьё для ракетных топлив. Ко времени пика грузопотока, КЭИС должна иметь заметную экономическую отдачу, используемую частично для освоения Луны, например для доставки не требующих глубокой переработки материалов, применяемых для защиты или утяжеления платформ с целью перехода на более эффективные неракетные межорбитальные перелеты.

Энергоснабжение Земли из космоса обсуждается давно. Идея передачи энергии с орбиты на Землю была высказана в СССР ещё в 1960 году, когда готовились пилотируемые космические полёты и выяснилась необходимость гораздо более мощной, чем у первых спутников бортовой энергетики. Идея не привлекла внимания – как обычно, "нет пророков в своём отечестве". В 1968 году Глейзер (США) запатентовал "космический мегапроект" – солнечную космическую электростанцию (СКЭС, SPS), т.е. постройку на геостационарной орбите (ГСО) системы, передающей энергию радиолучом с помощью антенн километрового диаметра

на наземную приёмную десятикилометровую антенну (т.наз. ректенну). Глейзеру повезло – в 1971 году случился первый нефтяной кризис и Конгресс США выделил средства на разработки альтернативных источников энергии, в том числе, свыше 100 млн. долл. на его проект. Проработки аэрокосмических фирм США показали, что СКЭС технически осуществима за 20 лет! Но есть экономические ограничения. Так стоимость доставки 1 кг груза на ГСО 35-50 тыс. долл., но стоимость доставки строительных деталей для СКЭС должна быть порядка 100 долл./кг, т.е. в сотни раз меньше. Экономические ограничения есть и в наземной инфраструктуре, "неподъемной" для развивающихся стран – ректенна на порядок дороже обычной ТЭС. Очевидны серьёзные экологические недостатки. Например, едва ли допустимы выбросы десятков миллионов тонн продуктов сгорания прямо в озоновый слой при пролёте ракет. Уже тогда О'Нил предлагал создавать СКЭС из внеземных материалов, например, астероидов. Но для СКЭС нужны сложные технологии, нереальные для начальных этапов работ.

Развёртывание системы из 60 СКЭС дало бы всего 25% электроэнергии, потребляемой США в 1970 году. Вид энергии имеет важное значение. Из-за относительно низкого КПД электростанций, более трети общей добычи первичных ископаемых энергоносителей идёт на производство электричества, хотя в развитых странах электроэнергия составляла чуть больше 12% общего потребления энергии (только во Франции примерно 16%). Для развивающихся стран более значимы те энергетические применения, которые обеспечит КЭИС. Небесполезны они и для развитых стран. Диапазон применений КЭИС гораздо шире чем СКЭС.

В заключение коснёмся информации о небольших АСЗ; возможностей экспериментальной отработки алгоритмов светового воздействия на сельхозвредителей; о других необходимых начальных действиях, наличии материальных средств для действий и сроках утраты этих средств.

В наших оценках предполагался железный АСЗ величиной 200-250 метров. Его масса порядка 50 млн. тонн из которых около 10 млн. доставляются в сферу притяжения Земли на эллиптическую орбиту с перигеем примерно вдвое дальше Луны. Группа АСЗ, сближающихся с Землёй в период 2005-2055 гг., насчитывает свыше 700 астероидов нужного размера. В том числе, более 250 будут по нескольку раз сближаться с Землёй в 2015-2025 гг., когда организационно и технически вполне реально начать программу КЭИС. Судя по составу метеоритов, примерно 5% АСЗ железные, т.е. в числе 250 должно быть 12-15 подходящих. До 2015 года их надо обнаружить с достаточной вероятностью известными дистанционными методами, затем проверить пролётными экспедициями. Для российских астрономии и РКТ это вполне реально и может стать одним из важнейших начальных шагов программы создания КЭИС.