Петр ДЕЙНИЧЕНКО

XXI век: история не кончается
Часть третья. Сколько полюсов у мира?

[Все книги] [Главная] [Новости] [Вокруг текстов: блог]
1.Будущее, которое никогда не наступит
Пространство выбора
Почему ошибаются пророки
Теория, мелочи и случайности
Мир циклов
Принцип поколений
Существует ли прогресс?
Дом с прозрачными стенами
Апокалипсис – сегодня!
На пороге

2.Тупики и пропасти
Когда погода портится
Тепло или холод
Парниковый эффект
Земля становится меньше
"Человеческий фактор"
"Русский крест": пионеры депопуляции
Когда кончаются запасы
Царь-голод
Век болезней и старости?
Возвращение чумы
Живите долго!
Судьба безумных идей
Неведомые технологии
Зачем машине мыслить?
Живые машины
Пришейте мне новые уши...
Боги и демоны
Искусственные миры
Выжить на краю бездны
Цена спасения
После Бога

3.Сколько полюсов у мира?
Разделенное человечество
Интересы и идеалы
Конец стабильности и "век капитализма"
Виртуальная политика
Подъем или спад?
Свет с Востока или "желтая опасность"?
Учить ли китайский?
Усталые тигры
Закат Запада
Прощание с Европой
Америка – латинская?
Горячие точки
Беспокойный век
Неустойчивая Европа
Исламский фактор
Пылающий континент
Заледенелый конфликт
Бесконечная война
Время боевиков
Битвы за мировое господство
Чем воевать?
Война как шоу и игра
Мишура повседневности
Мир—город
Иероглифы мысли
Этот ненужный космос
Оторваться от Земли
Пыльные тропинки

Вероятное и невероятное
Немного мужества и удачи
Будущее – это кошмар
"Все просто замечательно!"
"Кое-как справляемся..."
Приложение
Вехи грядущего века

Заключение



Примечания

1. Третьяков Ю.Д., Гудилин Е.А. Синтез «левитирующих» ВТСП-материалов: от фантастики к реальности. Природа №7, 1999.


Rambler's Top100


Этот ненужный космос

Несчетны солнца там горят... Михаил Ломоносов

Оторваться от Земли

Двадцатый век так и не стал космическим веком. Нам так этого хотелось, что мы почти что поверили. Не получилось. Двадцатый век останется в памяти человечества как ядерный век, век мировых войн, век гибели империй или век автомобиля – но только не как космический. Ничего страшного: хотя первые паровые машины появились уже в XVIII веке, все же веком пара назвали следующий, XIX век.

Станет ли XXI век веком космоса? Ответ зависит от того, зачем нам этот космос нужен. Вообще-то говоря, он нас здорово разочаровал. Там нет планет, где можно было бы поселиться. Полезные ископаемые далеко и будут невероятно дороги – да и кто знает, что нам понадобится через двести лет, чтобы огород городить? Исследовать планеты и управлять спутниками можно, не улетая с Земли. А кроме того, он оказался чудовищно огромным. До самой близкой планеты, Марса, лететь больше года, и сократить этот срок пока нет никакой возможности. Единственное место, где мы можем регулярно бывать, это Луна. Но мы так и не придумали, что там делать.

Конечно, главное, что сдерживает продвижение человечества в космос – непомерная цена выхода на орбиту. Отправить туда килограмм полезного груза сегодня (на 199 год) стоит почти 20 тысяч долларов. Не случайно, что до сих пор частный бизнес почти не проявлял интереса к этой области (если не считать спутники связи). Фактически космическую деятельность могут вести лишь исключительно богатые страны, да и то в основном из соображений престижа. Япония вот может, а почти не ведет. Как только денег начинает не хватать, все кончается. Как это бывает, мы испытали на собственном опыте.

Так что фанфары позади. Российская космическая станция "Мир" на рубеже веков прекратила свое существование. Новую международную строили медленно и тяжело, и лишь недавно она стала работать в непрерывном режиме. Пилотируемые полеты – по-прежнему исключение и по-прежнему крайне опасны (гибель в 2003 году американского шаттла "Челленджер" - самое яркое тому подтверждение и жестокий удар по всем комическим оптимистам). Общественность потихоньку забывает о полетах к другим мирам, и даже в фантастических романах действие теперь происходит где угодно, но только не в космосе. (Фильмы вроде «Звездных войн» скорее исключение, потому что опираются на более старую традицию.)


Впрочем, к концу XX века человечество узнало о других планетах больше, чем за всю предыдущую историю астрономии. Мы составили их карты, и специалисты знают детали поверхности Меркурия или спутников Юпитера куда лучше, чем рельеф дна мирового океана. Мы посылаем к дальним планетам космические аппараты. Но до сих пор люди ступали только на поверхность Луны, и было это почти 20 лет назад, и сегодня многие в это просто не верят.

Сказать, что космос вообще никого не интересует, было бы неправильно. В 1996 г. случилось знаменательное событие – впервые за всю историю космонавтики доходы от коммерческого использования космического пространства превзошли расходы всех стран на космические исследования, достигнув 77 млрд. долларов. Около половины всех грузов, которые сегодня доставляются на орбиту – коммерческие, и в ближайшие несколько лет число коммерческих запусков возрастет в несколько раз. Полагают, что до 2007 г. на орбиту будет выведено около 1200 спутников связи. Некоторые фирмы уже говорят о добыче полезных ископаемых на астероидах и предлагают способы снабжения кислородом будущих обитателей Марса.

Но вывести космический корабль на орбиту – лишь полдела. Законы небесной механики и точный расчет позволяют привести космический корабль к самым удаленным и труднодоступным телам Солнечной системы, но полет к Юпитеру или Сатурну длится годами. Поэтому говорить о том, что космические путешествия скоро станут реальностью, пока преждевременно. Еще нужно создать надежный двигатель, позволяющий передвигаться в космосе со значительно большими скоростями.

Обширный обзор, опубликованный в феврале 1999 г. в журнале «Scientific American», позволяет надеяться, что проблема эта будет решена в первой четверти XXI века. Какие двигатели окажутся предпочтительными, пока не известно, но работы идут по нескольким направлениям. Множество компаний изо всех сил пытаются создать более экономичный носитель, и по некоторым прогнозам, к середине предстоящего века удастся снизить стоимость вывода груза на околоземную орбиту до 2 долларов за килограмм.

Работы идут по нескольким направлениям. Одни конструкторы сосредоточились на суборбитальных самолетах – гиперзвуковых платформах, способных достигать высот около 100 км и скорости, в 15 раз превышающей скорость звука. На большой высоте от них отделяется орбитальная ступень и самостоятельно выходит на орбиту. Весь комплекс расходует меньше топлива, а первая ступень (самолет) становится многоразовой. С 1970-х годов над такими машинами работали многие страны – от США и СССР до Индии и Австралии. Тем не менее, пока ощутимых успехов нет. В ходе летных испытаний лишь в нашей стране удалось достичь скорости, более чем в 6 раз превышающей скорость звука. Этого явно недостаточно. Продвижение идет очень медленно. В США надеются в ближайшие три года построить несколько прототипов. Над одним из них работает НАСА, но пока речь идет лишь о том, чтобы испытать модель длиной 3,5 метра. В свою очередь, калифорнийская компания «Спейс Аксес» рассчиты-вает к 2003 г. начать коммерческую эксплуатацию космического самолета, способного выводить на орбиту грузы весом до 14 тонн.

Компания "Ротари Рокет" сосредоточилась на ракете, которая напоминает о старых фантастических фильмах: она взлетает и садится вертикально. В нижней ее части расположен горизонтальный диск диаметром 7 метров, который вращается с большой скоростью. По его внешнему краю расположены 96 двигателей. Центробежные силы обеспечивают достаточное давление в камерах сгорания, что позволило отказаться от тяжелых и дорогих топливных насосов. Компания надеялась провести первый орбитальный полет уже в 2000 г., но, кажется, пока до этого не дошло.

Преодолеть земное тяготение позволяют и лазеры. В одной из лабораторий ВВС США удалось поднять в воздух модель «светового» космического корабля с помощью направленного от Земли инфракрасного лазерного луча. Луч десятикиловаттного лазера был направлен в зеркало, в фокусе которого температура поднялась до 30 тысяч градусов. Раскаленный воздух создал силу тяги. За три секунды 15-сантиметровая модель весом около 50 граммов поднялась более чем на 30 метров. Конструкторы считают, что лазер мощностью 100 киловатт позволит запустить модель на высоту около 30 километров. Хотя эта технология пригодна только для вывода на орбиту легких спутников, однако успехи микроэлектроники позволяют уже сегодня использовать спутники весом около одного килограмма. Лазер мощностью 100 мегаватт будет способен вывести на орбиту спутники весом до 100 килограммов. Против подобной технологии говорит высокая энергоемкость, высокая цена термостойких материалов и неясные последствия для окружающей среды (едва ли, впрочем, более существенные, чем при старте обычного химического носителя)

Еще одна интересная технология – космический лифт. Если связать спутник, находящийся на геостационарной орбите (на высоте 36 тысяч кило-метров) тросом с какой-либо точкой на экваторе, мы получим практически бесплатное средство доставки в космос любых грузов. Такая возможность давно описана фантастами и инженерами, но технически это невозможно, поскольку ни один известный материал не в состоянии выдержать таких нагрузок. Но, ка-жется, эта проблема может быть решена в ближайшие годы: микроскопические волокна, в которых атомы углерода организованы в трубочки диаметром несколько нанометров, достаточно прочны. Неизвестно, правда, как сделать из них длинные тросы. В настоящее время этот проект продвинулся довольно далеко.

Ученые, работающие в области высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП) предлагают свои решения. Кера-мические материалы уже сейчас позволяют добиться так называемой магнитной левитации (впервые она была продемонстрирована еще в 1996 г. в Токио – борец сумо левитировал, стоя на магнитном диске, который плавал над сверхпроводящим пьедесталом, охлажденным жидким азотом (–196°С). Эффективность левитации во многом зависит от микроструктуры сверхпроводящих веществ. Недавно одна из американских компаний заявила, что ВТСП-диск со специфической микроструктурой способен экранировать не только магнитное, но и гравитационное поле. Специалисты не думают, что это всего лишь шутка.1

Что касается полетов к другим планетам, то там все обстоит несколько проще. Как только вы оказались на орбите, полдела сделано. Практически все небесные тела, куда есть смысл высаживаться, меньше Земли, и отрыв от них не требует таких энергетических затрат. Планеты-гиганты вообще не имеют твердой поверхности, что же касается Венеры, то условия на ее поверхности таковы, что никакая техника не выдержит больше часа-двух.

Но вот сроки полетов хотелось бы сократить. Пока реально используется лишь один относительно быстрый тип двигателя – ионный. В 1998 г. американское космическое агентство запустило аппарат «Deep Space-1» («Глубокий кос-мос-1») на ионной тяге. Такой двигатель, хотя и развивает небольшую тягу, способен непрерывно работать долгие годы, позволяя достигать огромных скоростей. При этом ему не нужно много топлива, которым может служить любой газ (в данном случае – ксенон). Ионный двигатель работает за счет ускорения ионов топлива в электрическом поле. Нужен только внешний источник энергии – например, от солнечных батарей, но возможны и любые другие источники. Предполагается, что ионный двигатель существенно сократит время полетов к внешним планетам Солнечной системы.

Остальные варианты хорошо известны по старым фантастическим романам – солнечный парус, ядерные ракеты. Но широкомасштабные эксперименты с ними можно провести лишь довольно большом расстоянии от Земли. Нынешняя очень ограниченная космическая деятельность сделать это не позволяет. И все же разработки ведутся. Для внешних планет ядерные ракеты, конечно, иде-альное средство сообщения. Главное их достоинство – мощность. Самые лучшие химические ракетные двигатели, основанные на реакции соединения кислорода и водорода, не в состоянии развить ускорение более 10 километров в секунду. Ядерная ракета может двигаться с ускорением 22 км/сек. Их использование позволило бы сократить путешествие к Сатурну с семи лет до трех. Если не считать всеобщей неприязни к ядерной энергии, построить ракету с таким двигателем можно было бы в течение шести – семи лет, при этом она обошлась бы менее чем в миллиард долларов. Проекты уже существуют, так как первые разработки ядерных космических двигателей начались еще в 1980-е годы. Тогда конструкторы дошли до экспериментальных образцов, но исследования были заморожены. Разумеется, стартовать она должна не с Земли, а с достаточно высокой орбиты, поэтому вся сборка такой ракеты должна проходить в космосе.

Световой парус – очень перспективная технология, но на пути у нее много препятствий. Во-первых нужны сверхмощные лазеры. Во-вторых, нужно научиться создавать очень тонкие и высокопрочные металлические пленки, поскольку парус-зеркало для дальних космических полетов должен быть очень большим. Это создает третью проблему – пока никто не умеет управлять такими огромными конструкциями? да еще и движущимися. Есть и еще ряд сложных технических проблем (например, чем горячее поверхность зеркала, тем слабее его отражающая способность). И все же перспективы будоражат воображение. Лазер мощностью 46 гигаватт (!), освещающий зонд, снабженный 50-метровым позолоченным парусом, способен доставить его на Марс за 10 дней. Не удивительно, что уже сейчас в лабораториях проходят испытания материалов для парусов, предназначенных для полетов к Марсу, Юпитеру или к поясу Кёйпера – холодному облаку вещества на дальних окраинах Солнечной системы.



НАЧАЛО
©Петр Дейниченко,
2000, 2003, 2009