Технологии

Быстрoe рaзвитиe рaкeтнo кoсмичeскoй индустрии и aжиoтaжный интeрeс к кoсмoсу нa нaчaльныx этaпax, в шeстидeсятыe, сeмидeсятыe гoды, вызвaли oжидaния скoрoгo рaзвития бoлee мaсштaбныx кoсмичeскиx прoгрaмм, тaкиx кaк сoздaниe пoстoянныx бaз нa лунe и прoмышлeнныx oрбитaльныx стaнций. A дaлee рaзвития мaссoвoй индустриaлизaции кoсмoсa и eгo кoлoнизaции. Нo эти oжидaния нe oпрaвдaлись.

В сeмидeсятыe, двуxтысячныe гoды, были мaсштaбныe пeрспeктивныe прoeкты, связaнныe с прaктичeским oсвoeниeм кoсмoсa. Тaкиe кaк, стрoитeльствo oрбитaльныx сoлнeчныx элeктрoстaнций. Стрoитeльствo сырьeвыx лунныx бaз, служaщиx, в тoм числe истoчникoм мaтeриaлoв для oрбитaльныx элeктрoстaнций, a тaк жe истoчникoм сырья для прoизвoдствa рaзличныx издeлий и тoпливa.

Сoздaниe прoизвoдствeнныx пилoтируeмыx стaнций на околоземной орбите. Эти проекты были взаимосвязаны между собой и вместе могли бы составить околоземный, космический, индустриальный комплекс, на базе которого могла развиваться дальнейшая индустриализация внеземного пространства.

Так же были проекты создания качественно новых космических транспортных систем, таких как многоразовые космические корабли, аэрокосмические самолеты, воздушные старты со сверхзвуковых самолетов «Разгонщиков», многоразовые орбитальные буксиры с экономичными «Электрореактивными» двигателями. Из перспективных проектов того поколения получил реальное развитие только проект многоразового корабля «Спейс шаттл».

Другие проекты не были доведены до реализации. Как принято считать из-за своей дороговизны и низкой экономической эффективности, больших сроков окупаемости около 10 – 30 лет. Или из-за отсутствия инициативы со стороны администрации аэрокосмических агентств. Что выглядит более вероятным, так как, если бы было твердое намерение делать новые шаги в освоении космоса, в их направлении, по крайней мере, велись бы опытные работы. Или проекты прорабатывались бы в виде относительно дешевых, маломасштабных, опытных, «Прототипов».

Программа Спейс шаттл, на практике оказалась не рентабельной, из-за высоких затрат на эксплуатацию этих машин. Шаттлы проектировались для строительства и обслуживания тяжелых орбитальных платформ, в основном военных. Но так же была возможность строительства с их помощью крупных орбитальных объектов, научного или коммерческого назначения.

Шаттлы проектировались из расчета выведения не менее 20 тонн полезной нагрузки, это вес стандартного модуля космических станций. Такая грузоподъемность была нужна для строительства тяжелых орбитальных платформ, но для снабжения МКС, или рядовых исследовательских миссий она была избыточной. Машина получилась тяжелая, сложная и дорогая.

Содержание инфраструктуры обслуживающей шаттлы требовало больших затрат. Поэтому, выйти на безубыточность шаттлы могли только при высокой частоте пусков, как минимум — 8, оптимально, около — 50 в год. Но на такое количество пусков для обслуживания орбитальных станций и выведения некоторых космических аппаратов не было спроса. А, кроме того, из-за сложности шаттлов время межполетного обслуживания не позволяло достигать высокой частоты пусков.

И на шаттлах были частые мелкие аварии, из-за чего их пуски постоянно откладывались. Две катастрофы, шаттлов – «Челленджер», в — 1986 году, и — «Колумбия», в — 2003 году, подорвали их репутацию комфортного и безопасного транспортного средства. Программа спейс шаттл была закрыта в 2011 году. Наработки по программе шаттл, двигатели и научно производственные мощности, планируется использовать в программе сверхтяжелого носителя «СЛС», «Спейс лауч сисемс», «SLS — Space Launch System».

SLS проектируется для пилотируемых экспедиций на Луну или Марс. Грузоподъемность этой ракеты может доходить до 129 тонн, полезной нагрузки на околоземной орбите, что немногим меньше грузоподъемности лунного носителя «Сатурн — 5» доставившего на Луну первых астронавтов, 140 тонн на околоземной орбите. До двухтысячных годов, в космонавтике практически не было новых тенденций, космическая деятельность развивалась в русле исследования солнечной системы автоматическими зондами, и программ научных, околоземных, пилотируемых станций.

Главное достижение предшествующего периода развития космонавтики, с точки зрения массовой, практической индустриализации космоса, это создание глобальной спутниковой группировки. И мирового рынка, предоставляемых спутниками, космических, информационных услуг.

Спутниковая индустрия, это пока единственная область практической индустриализации космического пространства, с глобальными масштабами деятельности и достаточно крупными оборотами, около 300 – 400 миллиардов долларов в год, по разным оценкам. Это мизерная доля от мирового ВВП, имеющего объем около 70 триллионов долларов, но услуги космической связи, наблюдения за земной поверхностью и глобального позиционирования, предоставляемые спутниковой группировкой, внесли значительный вклад в развитие общецивилизационного прогресса, развития технологий и роста экономики, за счет развития мировой информационной среды.

Спутниковая группировка, это первый серьезный шаг на пути индустриализации космоса. К недостаткам спутниковой индустрии можно отнести ее привязанность к земле. Спутники это придаток земной информационной среды, поэтому, спутниковая группировка не может оторваться от земли и распространяться на солнечную систему. Но она может служить базисом для развития качественно новых направлений космической деятельности, так как может создавать платежеспособный спрос на них, как на области деятельности связанные с обслуживанием спутников.

Флот орбитальных буксиров в околоземном пространстве, базы для добычи топлива на луне, производство различных конструкций, ремонт и обслуживание спутников на орбитальных станциях. Это области деятельности, связанные с обслуживанием спутников, которые способны создать инфраструктурное, транспортно индустриальное ядро, значительно облегчающее дальнейшую индустриализацию космоса. Одна из статей на эту тему опубликована в «GlobalScience»: http://globalscience.ru/article/read/20728/

От ведомственных аналитиков часто можно слышать, что им не хватает финансирования, для того, чтобы сделать первые шаги к колонизации космоса. Но я думаю, эти заявления не имеют под собой оснований. Денег у аэрокосмических агентств достаточно, их бюджеты измеряются миллиардами. В их распоряжении передовые государственные научно промышленные мощности.

Даже, если предположить что государственные космические агентства получили бы несколько сотен миллиардов, или триллион долларов, в рамках принятой стратегии они не сделали бы ничего качественно нового. За эти деньги были бы построены парк сверхтяжелых ракет, пилотируемые базы на Луне и Марсе. Но это было бы продолжение стандартных космических исследований в больших масштабах. То есть освоение космоса продолжало бы оставаться на стадии экспериментов, но при этом стоило бы в десятки раз дороже.

С другой стороны при миллиардных объемах финансирования вполне можно было бы начать опытные проекты, связанные с качественной модернизацией космического транспорта, развитием производства на орбитальных станциях, или практическому использованию космических сырьевых ресурсов, если не инопланетного грунта, то хотя бы космического мусора. На мой взгляд, колонизация космоса, зависит не столько от количества денег, сколько от качества деятельности.

От выбора функциональных направлений деятельности и схем ее организации. Для развития колонизации космоса, направления деятельности должны, включать создание инфраструктуры, позволяющей значительно снизить стоимость космических полетов, и начать развитие внеземной индустрии. Быть практичными, ориентированными на прибыль. При этом отдельные проекты, должны быть доступными по цене, быстро реализуемыми и способными достаточно быстро себя окупать. Из элементов качественно новой космической транспортной инфраструктуры, в числе самых реализуемых, можно отметить: Создание парка недорогих ракет носителей. Или многоразовых.

Возможно, частично многоразовых, с полностью спасаемой первой ступенью и спасаемыми двигателями на второй ступени. Или недорогих, одноразовых ракет, изготовляемых по упрощенным технологиям из дешевых материалов. А так же возможно создание специальных пушек, «Легкогазовых», или «Электромагнитных», для недорогой доставки на орбиту расходных материалов не чувствительных к ударам, таких как топливо или металлы. Для полетов на орбите, возможен переход с химических ракетных двигателей, на электрореактивные двигатели.

Двигатели этого типа, слишком маломощные чтобы с их помощью стартовать с земли, но в космической невесомости их мощности достаточно. Электрореактивные двигатели, расходуют топливо в 5 – 30 раз экономнее химических, что позволяет создать с их использованием, флот многоразовых, грузовых кораблей, способных свободно передвигаться в космическом пространстве и недорогих в эксплуатации. В более отдаленной перспективе, возможно создание принципиально новых средств выведения, таких как: Ракеты или челноки с экономичными двигателями, с внешним подводом энергии с земли, в виде лазерного или микроволнового луча, потребляющими водород в качестве топлива – «Рабочего тела».

Космическая транспортная система – «Орбитрон», в основе которой лежит разгон материалов до орбитальной скорости за счет прямого столкновения со специальными кораблями – «Орбитальными коллекторами», в суборбитальном подскоке, и возможно плавный разгон кораблей до орбитальной скорости за счет энергии длинных направленных потоков вещества – «Треков», сформированных на орбите.

Так же возможно использование «Тросовых систем». «Космических лифтов». Или «Космической пращи», состоящей из двух модулей раскрученных на длинном тросе до комической скорости, модуль, движущийся против орбитального вращения в момент сближения с землей, будет иметь малую скорость относительно поверхности, что позволяет с его помощью захватывать грузы из суборбитального подскока.

Или электромагнитных ускорителей расположенных на низкой орбите, способных захватывать грузы из суборбитального подскока, и разгонять их до орбитальной скорости за счет магнитного поля, работая как электромагнитные пушки, но в обратном направлении, и без помех со стороны атмосферы.

Переход на качественно новую космическую транспортную инфраструктуру, позволяет снизить стоимость полетов от нескольких раз до нескольких десятков раз. И дает новые возможности для развития в космосе более масштабной деятельности.

Космические программы, рассчитанные на колонизацию космоса, должны быть экономически оправданными. Бюджетного освоения нового пространства в глобальном масштабе быть не может. Индустриализация космоса, может активно развиваться, только в том случае если она будет приносить прибыль, и при этом средства, вложенные в космические проекты, будут достаточно быстро оборачиваться, увеличивая свои объемы и вовлекая в свой оборот новые инвестиции и промышленные мощности. Начать колонизацию космоса, сможет не та структура, которая первая получит триллионный бюджет, а та, которая первая принесет триллионную прибыль.

Гигантские, сверх затратные, и долгосрочные программы, свойственные периоду семидесятых, двухтысячных годов, так же, вариант сомнительной эффективности. Так как, они не смогут эффективно вовлекать средства и мощности мировой экономики в свой оборот, и вложенные в них средства окажутся надолго запертыми, прежде чем программы себя окупят, и начнется новый виток роста.

Поэтому развивать индустриализацию космоса за счет «Мегапроектов» достаточно быстрыми темпами, невозможно. По моему мнению, наиболее эффективна структура космической индустрии, состоящая из множества отдельных частных проектов, обладающих не высокой стоимостью, с небольшими по меркам крупного бизнеса сроками окупаемости, около 2 – 5 лет. И инфраструктурного ядра, состоящего из транспортных, производственных и обслуживающих систем. Такая структура организации, позволяет обеспечить быстрый рост внеземной индустрии. Элементы ее инфраструктурного ядра, могут быть дорогими и долгосрочными, но они будут прибыльными в среднесрочной перспективе за счет суммарного оборота индустрии. Не создавая угроз «Зависания», дальнейшего развития, пока инфраструктурные проекты не окупятся через десять или двадцать лет.

начало статьи http://globalscience.ru/article/read/27809/

продолжение статьи   http://globalscience.ru/article/read/27811/

Автор статьи Николай Агапов