Реферат на тему: Космонавтика

Оглавление:

У вас нет времени на реферат или вам не удаётся написать реферат? Напишите мне в whatsapp — согласуем сроки и я вам помогу!

В статье «Как научиться правильно писать реферат», я написала о правилах и советах написания лучших рефератов, прочитайте пожалуйста.

Собрала для вас похожие темы рефератов, посмотрите, почитайте:

Введение

Как ни странно, до сих пор нет четкого и однозначного определения того, что такое «пространство». Более того, они сами пытаются внедрить термин «космическая деятельность» в законодательные и нормативные акты, а не сразу исчерпывают его содержание. Во многом это связано с тем, что люди, готовившие действующие законы, гораздо больше заботились о «внедрении» их в западную цивилизацию, чем о настоящей космонавтике…

Между тем, освоение космоса стало естественным этапом пространственной экспансии биологического вида homo sapience (присущего ВСЕМ биологическим видам) и разума как высшей из известных форм движения материи.

Давным-давно, жизнь, как мы знаем, зародилась в воде. Затем, в охоте за энергией (прямо на Циолковском — «за светом и пространством») жизнь уходила на берег, иногда даже доминировала в воздухе.

Следующий шаг, в среду, которая в корне несовместима с жизнью, может быть сделан только после того, как живые существа научатся создавать для себя искусственную среду — это лучше всего достигается в человеке.

Человек как вид появился в том месте, в котором мы его видим сегодня — в Африке. Затем люди поселились на всех континентах земли и доминировали — пусть первоначально и в качестве транспортных путей — над океаном и атмосферой мира, используя свой разум как основное средство адаптации к природе и превращения природы в саму себя.

Таким образом, следующее представляется научно и технически верным: Космические путешествия — это область человеческой деятельности (а не только технологии), которая включает в себя полеты в космос в целях его исследования и развития. Соответственно, космические путешествия включают в себя: создание космической техники и ее ресурсов, эксплуатацию космической техники, научные исследования для обеспечения создания и эксплуатации космической техники и, наконец, — к сожалению, сейчас это должно быть сделано путем космических путешествий — интеграцию достижений космоса в другие части общества.

Основная задача космических путешествий решается во время эксплуатации космической техники, т.е. во время полетов космических аппаратов. До тех пор, пока не существует общепринятой и неконтролируемой классификации, она возможна только по определенному критерию.

Человек всегда мечтал летать в космосе, но только в XIX веке стало привычным представлять себе космос как бесконечную пустоту, в которой планеты вращаются вокруг далеких звезд, окруженных атмосферой. В то же время необходимо было задуматься и о происхождении идеи полета в космос, как о чем-то ином, чем полет в воздухе. Однако появление космических путешествий как самостоятельной области человеческой деятельности в основном связано с деятельностью выдающегося русского мыслителя К.Э. Циолковского.

Даже среди пионеров космических путешествий скромный учитель математики из епархиальной школы Калужской области является усадьбой.

Вклад Циолковского в теорию космонавтики невозможно переоценить, его заслуги не умаляются неизбежными частными ошибками. Он первым связал давно известную формулу движения точки переменной массы с параметрами конструкции ракеты (и формула была названа в его честь), рассмотрел практически все аспекты жизни и работы в космосе и предложил принципы решения соответствующих технических задач.

Но именно увлеченность техническими предсказаниями этого гениального самоучки отвлекла научное мышление последующих поколений от других аспектов его деятельности, что — наряду с другими обстоятельствами — привело современные космические путешествия в кризис.

Сегодня представляется более значимым, что Циолковский первым показал, что существуют проблемы буквально мирового исторического значения, которые могут быть решены только космонавтикой. Именно космонавтика способна предотвратить гибель человечества по внешним — естественным — причинам. Только космическое путешествие может предотвратить опасность столкновения с астероидом или ядром кометы с Земли; только космическое путешествие дает надежду на спасение, если наше Солнце взорвется или погаснет.

И только космическое путешествие способно, по крайней мере, решить ряд «внутренних» проблем человечества — значительно ослабить его влияние за счет интеграции неограниченных материальных, энергетических и пространственных ресурсов в национальную экономику. А ракеты — это частное техническое решение, которое возможно только на определенном этапе разработки, но не абсолютно….

Но прежде чем мы начали думать об этой стороне творчества основателя космического путешествия, космонавтика сама должна была пройти определенный путь. Необходимым шагом на этом пути стала деятельность пионеров космонавтики и ракетостроения, идеи (Циолковского и их собственных; справедливо предполагается, что пионеры космонавтики работали самостоятельно, но последние исторические исследования показывают, что взаимовлияние…) может быть трансформировано в практически осуществимые структуры.

Первая ракета

Первая ракета с жидкотопливным ракетным двигателем была запущена 16 марта 1926 года американским ученым Р. Годдардом. Однако он разрабатывал ракетные устройства не для космических полетов, а для использования на больших высотах. Поэтому деятельность американского пионера ракетного дела оказала относительно небольшое влияние на его развитие, и, несмотря на кажущуюся экономическую мощь и наиболее развитую промышленность, Соединенные Штаты не стали страной первых ракет и спутников …

Создание космической техники (ракетно-космической), как и любая совершенно новая технология, требует много ресурсов, и дело даже не столько в деньгах. Однако эти ресурсы должны быть изолированы от других секторов национальной экономики, и они дадут результаты в предстоящие десятилетия. Внутри рыночной экономики (даже с элементами рынка) это возможно ТОЛЬКО через военные расходы (в истории нет примеров обратного). Поэтому была начата серьезная работа над ракетами именно в том месте и тогда, когда они считались перспективным оружием (сбивать летящую ракету гораздо труднее, чем самолет; дальность стрельбы намного больше, чем артиллерийских снарядов), и их разработка финансировалась именно в этом качестве. И это произошло в двух странах — в Германии и в СССР.

В 30-х годах XX века. Германия была прогрессивной индустриальной державой и находилась в этом государстве десятилетиями. В стране производились все виды промышленной продукции того времени, и большинство ее жителей росло в атмосфере промышленной революции. Да, Советский Союз уже тогда входил в пятерку крупнейших индустриальных держав, но большинство населения и локомотив видели в очень зрелом возрасте, а многих важных отраслей промышленности в стране просто не существовало…

Именно по этой причине в начале 1940-х годов сложилась ситуация: в Германии велись работы по созданию тяги ракетного двигателя (основной параметр качества реактивного) массой 25 тонн и ракеты дальнего радиуса действия А-4 на его базе, а в Советском Союзе тяга двигателя примерно в 1 тонну, едва достаточная для самолета, не принесла многого, и выдающиеся местные гонщики не видели возможности ее увеличить. Но они быстро научились…

После поражения фашистской Германии во Второй мировой войне, результаты немецких разработок и сами гонщики стали обладателями трофеев. При этом США получили более 100 полностью собранных ракет, большую часть технической документации и, прежде всего, — почти всех тех, кто дожил до конца войны (в ночь на 18 августа 1944 года, во время крупнейшей бомбардировки Немецкого ракетного центра в Пенемюнде, погиб конструктор двигателя ракеты А-4 Вальтер Тиль), во главе с Вернером фон Брауном и Вальтером Дорнбергером. В Советский Союз, наконец, прибыли несколько видных ученых, не принимавших непосредственного участия в разработке технологии, достаточное количество технических специалистов «второго этапа» (наиболее выдающимся из них был Гельмут Гретрупп) и — после долгих исследований и кропотливых реставрационных работ — серия документации без сборочных чертежей и 8 полностью собранных ракет.

Должен сказать, что это оказалось лучшим. Так получилось, что в России всегда хватало отличных изобретателей и конструкторов, не было недостатка в стойких простых исполнителях, но вплоть до второй половины XX века ощущался острый дефицит среднестатистического технического персонала — мастеров и инженеров. Так что главным результатом развития «немецкого ракетного наследия» в нашей стране стали не конкретные проекты, даже не результаты научных исследований, для которых в то время у нас не было необходимого оборудования, а создание новой отрасли промышленности, пришедшей на смену полупристрастным мастерским и полуобщественным организациям.

Но космические полеты еще не обсуждались, ракеты должны были решить более актуальную проблему: создание оружия, способного уравновесить подавляющее превосходство потенциального противника — США — в боевом полете! Страна, полуразрушенная войной, не имела ни сил, ни средств для того, чтобы отреагировать на симметричную реакцию власти, на территорию которой не упало ни одной вражеской бомбы.

Однако разработка ракеты очень быстро достигла той стадии, когда можно было решить первую задачу космического путешествия: разогнать полезную нагрузку до так называемой «круговой» или «первой космической» скорости (более 7,9 км/с) и вывести на орбиту искусственный спутник Земли.

Впервые эта задача была решена в нашей стране 4 октября 1957 года по двум причинам. Впервые межконтинентальная баллистическая ракета межконтинентального радиуса действия была использована в нашей стране для проведения летных испытаний (после достаточно короткого участка разгона она следует по траектории свободно покинутого тела). Во-вторых, на переднем крае ее развития стояли люди, которые двумя десятилетиями ранее решили реализовать идею К.Э. Циолковского о полете ракеты в космос.

И тогда «вдруг» оказалось, что сам факт космических путешествий, создание космической техники может быть оружием, да и вообще самым эффективным. С одной стороны, запуск спутника ясно указывает на наличие межконтинентальных ракет, с другой — и это убедительно продемонстрировала масса научно-популярных публикаций в первом послевоенном десятилетии — космические технологии являются неким кульминационным моментом всей науки, техники, промышленности и, в конечном счете, — всей организации государственной жизни.

Интересно отметить, что тогда в научно-популярных публикациях США соответствующая пропаганда велась в преддверии американского чемпионата, и мы уделяли этому гораздо меньше внимания. Результатом стал технический и политический триумф Советского Союза.

Можно утверждать, что именно запуск первых спутников заставил Соединенные Штаты — на данном этапе исторического развития — отказаться от зависимости от военно-технического превосходства как единственного фактора в международных отношениях и помешал начать ядерную войну против нашей страны в конце 1950-х — начале 1960-х годов! Это величайшее историческое достижение космических путешествий.

Из этих «военных» корней космических путешествий выросли их триумфы. Именно военные требования позволили начать серийное производство ракет-носителей и спутников, тем самым снизив их стоимость и повысив их надежность. Только военное финансирование позволило решить важнейшие технические задачи и создать полезные космические приложения: связи, навигации и наблюдения.

Программа высадки американского «Аполлона» на Луну очень важна для человека. 30 человек преодолели расстояние от Земли до Луны, 12 (с 21 июля 1969 года) побывали на поверхности ближайшего к Земле небесного тела… и все это закончилось здесь. Формально созданная в ходе реализации аппаратура не имела военного применения (конструкция пилотируемого спутника-перехватчика на базе «Аполлон» осталась на бумаге), но та же аппаратура вообще не имела дальнейшего применения. Да, благодаря хорошо функционирующему механизму передачи технологий, технологии, разработанные для лунной программы, нашли самое широкое применение (включая такую надоедливую телевизионную коммерческую тему, как подгузники), но уникальная ракета «Сатурн 5» осталась «машиной программы», как и сам корабль «Аполлон»…

Космические системы

Значение космических систем для жизни всего человечества очень велико, хотя часто и незаметно. Несмотря на быстрый рост, особенно в последнее десятилетие, систем сотовой и волоконно-оптической связи, они не могут конкурировать со спутниковыми системами ни по охвату и дальности действия, ни по работе с абонентами мобильной связи. Да, действительно, они не конкуренты, но они общие. Ведь потребителю совершенно безразлично, как информация попала в его личный терминал.

Спутниковая навигация вообще не имеет альтернатив. Точность радионавигационных систем, многие из которых являются спутниковыми, определяется длиной волны, на которой работают радиомаяки. Это же значение также определяет, сколько маяков может одновременно работать с приемником, не мешая друг другу. Но самые эффективные ультракороткопленочные волны распространяются как маяки по прямой линии. Поэтому дальность действия СВЧ-маяков ограничена линией горизонта. Поэтому зачастую их установка в лучшем случае дорогая и невозможная в море, например. А работа спутниковых радиомаяков обеспечивает постоянное определение положения абонента с точностью до нескольких десятков сантиметров…

Ситуация со спутниковыми системами мониторинга была несколько странной. Дело в том, что сама информация, которая описывается как «вы не можете положить на хлеб», т.е. в дополнение к реальным спутникам, которые дают снимки из нужного места, в нужном качестве и в нужное время, вам нужна подходящая наземная инфраструктура для использования, которая глубоко интегрирована в экономику. Военные потребители, по крайней мере, понимают природу и сложность задачи и осуществляют соответствующее развитие. До недавнего времени спутниковые данные разведки обрабатывались централизованно и предоставлялись высокопоставленным правительственным и военным чиновникам. С развитием технологий передачи и обработки стало возможным передавать соответствующее «изображение» непосредственно в войска, буквально каждому командиру отделения и, в ближайшем будущем, каждому солдату. Однако это потребовало создания единого информационного пространства («цифрового поля боя»), в котором спутники выступали бы в качестве одного из важнейших, но не единственного источника информации.

Но концепция «цифрового поля боя» стала результатом полувекового развития теории и практики управления войсками, в то время как у «гражданского» потребителя до сих пор нет ничего подобного. Причины этого не технические, а социально-экономические. Так, организациям, которые появились в нашей стране в начале 1990-х годов и которые предлагают спутниковую информацию невоенным пользователям, сначала нужно объяснить, например, местным органам власти, транспортным компаниям, строительным организациям, за какой информацией они нуждаются. Но это не только проблема, даже не так много места.

Несколько вилл стоят таких разнообразных спутников наблюдения, как метеорологические спутники. Они решили проблему краткосрочных прогнозов погоды и сразу же дают полную картину распределения облачных масс и атмосферных течений на Земле. Однако эта информация существенно не улучшила глубину прогноза, так как отсутствует адекватная, общепринятая климатическая модель и процессы.

AMS (автоматические межпланетные станции) доставляют научные приборы Земли непосредственно к «исследуемым объектам» и позволяют просматривать другие небесные тела с перспективы, никогда не виденной с Земли. Только AMS показал нам обратную сторону Луны, поверхность Венеры, «Луну» Юпитера и Сатурна, истинное ядро кометы Галлея.

AMS преодолел «кризис гигантизма» в 1980-х годах, когда были созданы тяжелые многоцелевые станции, способные за один полет решить ряд научных проблем не только в планетологии, но и в астрофизике, астрономии и др. В авангарде этого направления были советские «Фобосы», американские «Кассини» и интернациональные «Галилео». Их производство стоило колоссальных денег, запуск был возможен только при использовании наиболее эффективных средств производства, а цена возможных несчастных случаев или технических ошибок была чрезвычайно высока.

Но сегодня в пространстве работают совершенно другие AMS. Они намного легче и проще, решают намного меньший спектр задач, широко используют новейшие приборы, которые выпускаются большими сериями для других целей. Поэтому они намного дешевле. Это важно для рядового гражданина, и сколько еще этих инструментов нужно выставить на рынок, насколько они будут дороже с пика многих лет… куда спешить?

Однако при всей важности применяемых космических систем это ни в коем случае не означает, что это большая или большая часть пространства. В конце концов, они все позволяют нам делать что-то только быстрее и дешевле, чем другие средства. И мы не можем считать, что что-то освоено, если там не работает, если там не живет человек. Поэтому все пионеры космических полетов говорили в первую очередь о пилотируемых космических полетах.

В этой области достигнуты значительные успехи в области наук о жизни. А для того, чтобы иметь возможность правильно их оценить, необходимо помнить, что до начала пилотируемых полетов новая окружающая среда была совершенно неизвестна биологам, а факторы космических путешествий, влияющие на астронавтов, не могут все, сложным образом, быть смоделированы на Земле.

Только на несколько секунд, когда специальные кабины падают в шахты или башни, или когда самолет летит по определенной траектории, можно достичь настоящей невесомости. Так называемая «невесомость» позволяет практиковать навыки вождения в воде, но тело остается под действием силы тяжести. О медицинских последствиях невесомости близок к полной неподвижности, но астронавт должен двигаться! Термобарические камеры могут имитировать условия работы при низком давлении, необычном нагреве или охлаждении и знаковые камеры — если они изолированы от внешних раздражителей, но они слишком громоздки, чтобы даже попытаться имитировать невесомость … Наконец, нет никакого способа имитировать электромагнитные поля межпланетного пространства.

Поэтому утверждение о том, что первыми астронавтами были «морские свинки», а не летчики-испытатели, имеет под собой определенную основу. Но такой взгляд стал возможен благодаря тому, что наш первый космический корабль «Восток» разработал программу, которая не предусматривала чрезвычайных ситуаций, требующих вмешательства астронавта.

От первого 108-минутного одностороннего полета Юрия Гагарина 12 апреля 1961 года, за который астронавт опасался возможного безумия в подготовке, до повторного экспериментального подтверждения возможности жить и работать в невесомости орбиты Земли более года — именно такой путь пилотируемый космический полет прошел менее чем за 30 лет. Гораздо интереснее, однако, то, что было всего около 60 рейсов. Всего 60 экспериментов! Можете ли вы представить себе состояние авиации, если бы за первые 30 лет ее истории было совершено всего 60 полетов?

Большая часть этого успеха связана с созданием пилотируемых орбитальных станций (MOS). Появление самой концепции операционной системы связано с ограниченными энергетическими возможностями существующих ракет-носителей. Каждый пилотируемый космический корабль должен иметь средства для транспортировки экипажа на землю, т.е. устройства для торможения и полета в атмосфере и систему посадки. Обычно все эти части собираются в спускаемый космический корабль, а остальные при использовании выбрасываются и обычно сжигаются в атмосфере Земли. Однако по вышеуказанной причине размеры и масса космического аппарата ограничены, а его срок службы в космосе требует больших — чем больше, тем лучше — герметичных пространств, и многие системы и устройства могут использоваться многократно. По этой причине созданы орбитальные станции, которые постоянно находятся на орбите вокруг Земли, а экипажи и расходные материалы доставляются транспортными космическими аппаратами.

Первой орбитальной станцией стала советская «Салют» (до запуска она называлась «ДОС» или «Заря»), которая была запущена 19 апреля 1971 года и работала в пилотируемом режиме с 7 по 30 июня 1971 года. 7 «Салют» работал на околоземной орбите до 1986 года (позже стало известно, что 3 из них существенно отличались друг от друга по конструкции, были построены для военных целей и назывались «Алмаз»…). В 1973-1974 годах в космосе работала американская орбитальная станция Skylab («Небесная лаборатория»). При ее изготовлении в качестве герметического корпуса использовалась 3-я ступень лунной ракеты «Сатурн-5», что позволило довести массу станции до 71 тонны, а общую продолжительность работы 3-х экипажей — до 171 суток. Однако устройство, разработанное в основном для утилизации «лишних» лунных ракет, не имело перспективы разработки и оставалось в единственном экземпляре.

С 1986 по 2001 год в космосе работал орбитальный комплекс «Мир», состоящий из 7 отдельных модулей на орбите вокруг Земли, где впервые было организовано постоянное присутствие астронавтов и регулярная смена экипажей. Следующим шагом должен был стать «Мир-2», где должны были использоваться более крупные модули (100 тонн вместо 20), а сама станция должна была стать базой для пилотируемых, посещаемых и автоматических космических аппаратов, которые должны были решать различные научные, общегосударственные и военные задачи. Однако события, произошедшие в нашей стране в 1988-1993 годах, сделали невозможным создание «Миры-2». В Соединенных Штатах орбитальная станция «Фридом» находится в стадии разработки с начала 1980-х годов, однако сложность и масштаб задач, поставленных перед проектируемым комплексом, а также отсутствие опыта в создании таких проектов привели к значительному увеличению стоимости программы и, в конечном счете, к ее прекращению.

Поиск путей и средств выживания в условиях катастрофического сокращения государственного финансирования в России, а также необходимость как-то обосновать госорганам, что огромные средства тратятся без видимого выхода в США, привели к появлению совместного проекта орбитальной станции «Альфа», строящейся в настоящее время под названием «Международная космическая станция» МКС. Следует отметить, что, несмотря на значительное увеличение массы и размеров МКС и успешное решение ряда сложных организационных проблем, она не имеет существенных качественных преимуществ перед ОК «Мир» и представляет собой шаг назад по сравнению с проектами «Мир-2» и «Свобода».

К сожалению, все успехи орбитальных станций имеют отношение только к биологии и самому пилотируемому космосу, который еще не принес реальных и очевидных выгод обществу в целом, а средства кампании, оружие «холодной» войны, уже недоступны. Так стоит ли задавать обычному гражданину вопрос, что он считает законным, потратить огромные суммы денег на это дело? К сожалению, ведущие органы космической отрасли во всех странах мира до сих пор не нашли ответа на этот вопрос. Это не потому, что нет такого ответа.

Все это привело к кризису в космосе, в котором он оказался с начала 1970-х годов. Его основными признаками являются стабилизация объема грузопотока «Земля — космос» (примерно на уровне — 100 — 150 тонн в год) и замедление или остановка развития новых транспортных и пилотируемых космических систем. Оба явления тесно взаимосвязаны.

Стабилизация грузопотока объясняется усовершенствованием бортового оборудования автоматических космических аппаратов, что позволяет выполнять те же задачи с меньшей массой. Однако отсутствие новых задач опять-таки связано с тем, что с конца 1960-х годов потенциал космического транспорта практически не изменился….

Фактически большинство эксплуатируемых сегодня ракет-носителей базируются на боевых ракетах, разработанных в начале космической эры (отечественная «Союз» — модификация той же ракеты, с которой был запущен первый спутник, «Протон» летает с 1966 г., американские «Титан», «Дельта» и «Атлас» — модификации боевых ракет, созданные в конце 1950-х — начале 1960-х гг.) Современный облик космического корабля «Союз» был определен в 1963 году, в 1966 году появились модули, использованные при постройке «Мир» и МКС, 1974 год определил облик космического корабля «Шаттл» …

Ракетные установки, созданные взамен машин предыдущего поколения (советские «Зенит» и «Энергия», американские «Атлас 5» и «Дельта IV», европейская «Ариан-5»), несмотря на многочисленные технологические усовершенствования, не содержат фундаментальных нововведений, которые бы качественно изменили их технические характеристики. Создание систем, основанных на качественных изменениях (американский NASP, Delta Clipper, Venture Star, британский Chotol, немецкий Senger), было остановлено по разным причинам.

В результате затраты на транспортировку грузов в космос практически отсутствуют, а грузоподъемность ракет не увеличивается. Космические корабли не могут решать практические задачи, кроме самого полета. Согласно сегодняшнему пониманию, безопасность во время запуска груза и полета человека не гарантируется. Или это довольно просто: нет никаких средств, потому что нет задач, которые нужно решать, и нет задач, которые нужно решать…

Будущее

Однако, если нынешние тенденции развития космонавтики сохранятся, она никогда не станет заметной частью мировой экономики. Более того, уже сейчас можно сказать, что в данном случае «мировой экономики» в самом ближайшем будущем не будет! Потому что, если нынешняя ситуация сохранится, стоимость единственной экологической очистки в ближайшие десятилетия превысит общий валовой национальный продукт всех стран мира…. Чтобы изменить ситуацию (можно ли сказать — спасти ее?), необходимо радикально изменить не только поток информации, но и материальные ресурсы и энергию. Единственный способ достичь этого — это космическое путешествие.

В этот момент мы должны вспомнить К.Э. Циолковского, который видел в освоении космоса прежде всего путь к обеспечению вечной жизни человечества, для которой нужны бесконечные ресурсы.

Уже Циолковский предложил перехватить и утилизировать максимальную часть солнечного излучения из материала всех тел Солнечной системы с целью создания «созвездий» плоских платформ — «земли», — которые постоянно ориентированы с одной стороны по отношению к Солнцу. Американский астрофизик Фримен Дайсон предложил проект закрытой сферы, которая полностью окружает Солнце. Профессор Инженерной академии военно-воздушных сил Дайсона. Жуковский Г.И. Покровский, справедливо указывая на нестабильность такой сферы, предложил «оболочку» из отдельных колец, каждое из которых вращалось бы с такой скоростью, что гравитация солнца уравновешивалась бы силой инерции.

Перед нами пока не стоит актуальная задача освоения межзвездных полетов или радикального преобразования Солнечной системы по идеям Циолковского — Дайсона — Покровского, но уже сейчас необходимо поставить менее амбициозную, но абсолютно актуальную задачу и приступить к ее решению: убрать с Земли большую часть энерго- и материалоемкого промышленного производства, сохранив при этом планету для жизни человечества.

Кстати, самая громкая шумиха по поводу «информационной цивилизации» уже давно звучит на Западе именно так: концентрация научных и проектных организаций в «развитых» странах возможна только потому, что в «развивающиеся страны» заносятся тяжелые, экологически опасные, материалоемкие и энергоемкие отрасли промышленности. Но это путь в никуда, потому что биосфера планеты едина. С другой стороны, ситуация радикально меняется, когда вы отправляетесь в космос.

Никто, конечно, не утверждает, что космическое производство без отходов. Но на Земле все отходы, даже если они приходят из раскопок, должны быть хотя бы где-то, чтобы они не «расплавились» атмосферой и биосферой в местах, где они вредны… В космосе, однако, они могут безопасно храниться здесь, рядом с карьерами и фабриками, и с помощью нескольких — минимальных — мер они будут лежать неподвижно и ждать, пока человечество не найдет способ их использовать. И они не будут лежать там долго. Дело в том, что подавляющее большинство существующих технологий было разработано в то время, когда экология еще не задумывалась над принципом отходов, и поэтому не может быть органически безотходной. В космосе, с одной стороны, все технологии заново изобретаются с нуля, с учетом экологических требований, а с другой стороны, для того, чтобы сократить количество операций по транспортировке и поддержке, известные проекты предполагают глубокую многокомпонентную обработку, когда просто не остается отходов….

Первой «станцией» на пути освоения Солнечной системы, индустриализации космоса, станет Луна. Во-первых, это самое близкое к нам небесное тело, а во-вторых, нет ни атмосферы, ни перспектив на жизнь. Но на нашем природном спутнике более чем достаточно ценных минеральных ресурсов для промышленности. Есть железо, алюминий, титан, кислород, кремний, вода…

Основным возражением против индустриализации космоса является огромный объем предлагаемых транспортных операций, которые считаются несовместимыми с ракетами-носителями. Однако это «возражение» можно легко разбить на два технических решения.

Во-первых, ограниченные возможности пусковых установок с термохимическими ракетными двигателями настолько очевидны, что разрабатываются многочисленные варианты космических аппаратов, основанные на совершенно иных физических принципах и на первый взгляд нарушающие закон сохранения импульса.

Существует несколько испытательных установок, демонстрирующих тяговое усилие, которое не сопровождается наблюдаемым отбрасыванием какой-либо массы или отталкиванием чего-либо. Это только некоторые из возможных способов.

Известно, что электромагнитное взаимодействие не распространяется мгновенно. Поэтому, если два параллельных проводника питаются переменным током, так что электромагнитная волна одного приближается к другому в момент, когда протекает максимальный ток, а противоположная волна достигает первого, когда ток не протекает, то в системе создается некомпенсируемая сила ампер и, следовательно, тяговое усилие. Однако для создания достаточного тягового усилия требуются высокочастотные электромагнитные устройства, возможность использования которых пока не выяснена. Одним из эффектов общей относительности является изменение веса маховика, который вращается вокруг вертикальной оси. Однако для достижения заметной тяги частота вращения этого маховика должна быть чудовищной. Известно, что вес системы из двух жестко связанных нагрузок уменьшается с увеличением расстояния между нагрузками в горизонтальной плоскости. Однако для достижения заметного эффекта это расстояние должно быть сравнимо с радиусом земли. Эксперименты показали, что тело, расположенное внутри электромагнитного соленоида, начинает оказывать иную силу в дополнение к известной, которую первооткрыватель называет «векторным космологическим потенциалом». Однако полученные значения крайне низки, исследования в главном научно-исследовательском институте ракетно-космической промышленности были прекращены из-за отсутствия денег …

Сейчас пока нельзя сказать, будет ли реализован один из этих принципов, или совершенно другой, но очень существенная разница между этими установками — это гарантия того, что хотя бы в одном из направлений можно будет создать космический аппарат, по сравнению с которым ракеты будут как бы волочиться вблизи магнитного самолета.

Во-вторых, грузопоток будет не таким высоким, как полагают противники. Никто не предлагает легкомысленно, например, перенести на Луну горно-металлургический комбинат — это действительно невозможно. Но есть технологическое оборудование, позволяющее осуществлять весь цикл — от добычи руды до прокатки — с меньшим в сто раз весом и габаритами агрегатов. Да, их производительность будет ниже, чем у огромных доменных печей, но — только в самом начале: давайте вспомним, что металлургия Земли начиналась не с огромных агрегатов. Но они обеспечат материал, с которого начнется строительство — не товары народного потребления, а промышленную инфраструктуру!

По разным оценкам, 50-90% мировой промышленности не работает непосредственно на потребителя, а производит те машины, которые производят потребительские товары, или сырье для этих машин и товаров. Только 10-20% выпускаемой продукции — это то, что используется непосредственно человеком: одежда, бытовая техника, мебель, транспорт и так далее.

Эти 10-20% составят грузовой поток «Космос — Земля». Вещи, которые не могут быть сделаны в космосе, придут с Земли, и… сами люди: Сегодня нет уверенности в том, что рожденные в космосе смогут адаптироваться к земной гравитации, поэтому Земля, скорее всего, еще долго будет оставаться «колыбелью человечества».

Конечно, эти производства будут высоко автоматизированы, но, конечно, также важно, чтобы они не использовались без вмешательства человека. Люди не могут просто жить в космосе, им нужна искусственная среда. Только эксплуатация сложного технического оборудования обеспечивает правильный состав атмосферы, нужную температуру, только стены кабин или материал костюмов защищают от радиации, от метеоритов. И вы не можете оставить эту искусственную среду в космосе! Это означает, что оно должно быть таким, чтобы вы могли работать и жить в нем очень долго.

Описанные выше неоспоримые успехи космической биологии и медицины не свидетельствуют об отсутствии серьезных проблем в этой области. Достаточно сказать, что пока в космосе одновременно работают не более 13 человек (6 на МКС, 7 на шаттле), производство такого оборудования — это действительно чистая работа! Когда речь идет о десятках, сотнях, тысячах людей, то в массовом, серийном и конвейерном производстве необходимо будет изготавливать системы жизнеобеспечения и их отдельные узлы. Техническая и организационная задача такого перехода очень сложна.

Но есть еще нерешенные научные вопросы. Ведь, за редким исключением, люди еще не отошли от Земли дальше, чем на 500 км — 1/13 радиуса! Лунные экспедиции длились очень недолго, и было всего 10 экспедиций. Но как, например, человеческий организм переместит длинный выход из магнитосферы Земли — теперь никто не знает… С созданием искусственной, полностью автономной биосферы не все ясно. В любом случае, широко рекламируемый американский эксперимент «Биосфера-2» успешно провалился, поскольку не удалось сохранить баланс между потреблением и производством жизненно важных веществ.

Российский биолог А.С. Керженцев считает, что такие эксперименты должны быть направлены на воспроизведение функциональных характеристик реальной биосферы, в том числе и на минерализацию органических отходов.

Итак, что здесь происходит? Космонавтика будущего — это высокоавтоматизированные промышленные комплексы по добыче и переработке полезных ископаемых на телах Солнечной системы (а не только на планетах). Это космические электростанции, которые питают не только космическую промышленность, но и Землю. Это искусственно замкнутые экосистемы — биосферы, где будут жить те, кто управляет всем этим, и, что более важно, люди, которые все это восстанавливают. Это космические транспортные системы, которые работают на совершенно иных физических принципах, чем те, которые у нас есть сегодня. И все это вместе составляет значительную долю от общего промышленного производства всего человечества, удаленного с земли, очищенной, вновь созданной биосферы, которая посвящена жизни, а может быть, даже — просто для отдыха!

Только это будущее, это направление развития может оправдать существование космоса как самостоятельной и важной отрасли национальной экономики.

Солнечная система

Однако с индустриализацией пространства пространство ни в коем случае не исчерпывается. Есть просто вещи, которые можно сделать для физического выживания, и есть, в грандиозном масштабе, вечный поиск неизвестного, бесконечная борьба с неизвестным. И очевидно, что, опираясь на промышленную базу в космосе (например, на Луне), исследование Солнечной системы и Космоса в целом, будет возможно несоразмерно большими усилиями, чем при запусках с Земли!

Даже относительно удаленная окружающая среда нашей планеты чрезвычайно разнообразна, и не все из них должны развиваться, по крайней мере, не в первую очередь. Например, несмотря на всеобщий и давний интерес к Марсу, вопрос о его масштабном заселении или промышленном использовании может быть задан только один раз — сакраментальный вопрос «Есть ли жизнь на Марсе? С одной стороны, в соответствии с современным мышлением, положительный ответ на этот вопрос гораздо более вероятен, чем, например, на Венере. С другой стороны, сегодня неизвестно, выделялся бы Марс из остальной части Солнечной системы благодаря своим запасам и горнодобывающему потенциалу.

По иронии судьбы, Венера может стать одним из первых пунктов назначения «рабочих космических шахт». Дело в том, что в земной коре этой планеты наблюдается повышенная концентрация тяжелых и радиоактивных элементов, и, возможно, необходимость преодоления чрезвычайно сложных условий, существующих на этой планете, заставляет нас сделать это. Атмосфера Венеры вместе со спутниками гигантских планет может быть источником, если не неистощимым, то, по крайней мере, очень постоянным, углеводов, углерода, азота, воды…

Что касается добычи металлов, то после Луны появится ряд астероидов, особенно те, которые находятся достаточно близко к Земле. Это тем более важно, что невесомость позволяет использовать уникальные технологические процессы для получения материалов и продуктов, которые невозможны даже в условиях лунного притяжения. Гораздо проще обеспечить сырьем орбитальные производственные комплексы с рядом летающих астероидов, чем запускать их с Луны.

Однако астероиды привлекают внимание общественности и по другой причине. В отличие от планет, орбиты которых могут быть точно рассчитаны заранее на тысячи лет, астероиды могут изменять свою траекторию под влиянием гравитационного притяжения планет, причем непредсказуемым образом. В том числе и для того, чтобы эти небесные тела стали угрозой для Земли. С другой стороны, их маленькие размеры затрудняют обнаружение астероидов… Результатом может стать падение на Землю со скоростью от нескольких до нескольких десятков км/с объектов размером от сотен метров до сотен километров. Это может привести как к локальным катастрофам, сравнимым с сильными землетрясениями или ядерными бомбардировками, так и к разрушению биосферы Земли в целом.

Следует отметить, что вокруг астероида было, есть и будет много спекуляций. Следует признать, что нынешняя волна переговоров по «космической обороне» обусловлена, прежде всего, тем, что в начале 1990-х годов разработчики ядерного оружия лихорадочно искали новые порядки, а предложение об изменении систем борьбы с конфронтации народов на конфронтацию с общей угрозой само по себе являлось предложением. Во многом поэтому идея «отца водородной бомбы» Э. Теллера об использовании сверхмощного ядерного заряда для уничтожения астероида была «брошена» в общественное мнение (но другие, в том числе и местные ученые, самостоятельно пришли к этой же идее).

Однако рудиментарный анализ показывает, что основанная на этом принципе система защиты астероидов (ADPS) обладает очень ограниченной способностью, не обеспечивает 100% безопасности и вызывает огромные политические проблемы. Более перспективным подходом (который, однако, не исключает первого как чрезвычайного) является изменение орбиты опасных астероидов и вывод их с орбиты Земли с помощью подходящих «космических буксиров». Но этот метод ПАУ требует, очевидно, создания крупномасштабной «всесолнечной системы» для обнаружения опасных объектов, снабжения этих объектов двигательными установками и перевода их на безопасные орбиты. Не менее очевидно, что развернуть такую систему с развитой промышленной базой за пределами Земли будет гораздо проще (и дешевле).

Несмотря на то, что нынешний рост интереса к проблеме ПАЕ во многом обусловлен интересами ведомств, это очень реальная и человеческая проблема. Даже если низкая вероятность катастрофического столкновения вас не утешит: человечество может иметь средства, чтобы предсказать и предотвратить такую катастрофу заранее, но оно НЕ имеет их, и вы можете использовать их в любую секунду …

Вряд ли имеет смысл брать на себя особую роль Меркурия в будущей промышленной инфраструктуре Солнечной системы. Насколько нам известно, минеральный состав этой планеты не выделяется на общем фоне. Возможность более эффективного использования солнечной энергии также кажется неоспоримой: ее слишком много! Все агрегаты и — прежде всего — люди должны быть защищены от излучения этой силы, с которой еще не соприкасались земные технологии.

Можно предположить несколько сценариев промышленного использования гигантских планет (Юпитер, Сатурн, Уран) и их спутников. Прежде всего, это очевидный источник водорода и воды, а также азота (аммиака) и углеводородов. Представьте себе гигантские космические растения для производства продуктов питания (они могут быть как теплицами, так и единицами бактериального синтеза), которые делают сельское хозяйство излишним….

Очевидно, что широкомасштабное освоение космоса может оказать серьезное влияние лишь на различные аспекты жизни на Земле. Давайте начнем с технологии.

Следует отметить, что для сохранения физического существования самого человечества, предотвращения массового голода и геноцида нам еще предстоит радикально изменить научно-промышленную базу нашей цивилизации, и мы должны сделать это в ближайшее время. Сегодня мы знаем о двух возможных направлениях таких изменений: включение вещества и энергии в экономический оборот внеземных ресурсов или переход на совершенно новые технологии. Из последних на сегодняшний день больше всего «слухов» ходят о нанотехнологиях или технологии атомной сборки.

Идея состоит в том, чтобы создать устройства, которые могут собрать любую вещь, часть, из отдельных атомов. По сути, это означает появление «волшебной палочки», способной материализовать практически все, от одежды до сложной бытовой техники из ничего, и способной преобразовать то, что получается почти мгновенно для конкретных нужд, а затем бесследно избавиться от него после использования. Очевидно, однако, что внедрение такой технологии будет означать, что ВСЕ люди НИКОГДА не будут получать «хлеб насущный в поте лица». Не менее очевидно, что 90% населения мира не готово к этому: Они просто не знают, что делать со своим свободным временем, хотя бы потому, что у них его никогда не было!

Переход к нанотехнологиям неизбежен. Однако сегодня никто не может сказать, когда — завтра или через 100 лет — это произойдет. И именно пространство, и именно пространство в большом масштабе, может быть, является лучшим способом сделать переход.

Именно космические путешествия требуют в первую очередь новых технологий. Даже изобретатель нанотехнологий, американский инженер Эрик Дрекслер, проиллюстрировал ее гипотетические возможности примерами для точного решения космических задач. Стоимость создания «атомных коллекционеров» высока, это очевидно. А космические путешествия могут стать для нанотехнологий тем же, чем для космоса стали военные объекты: богатым заказчиком и соисполнителем исследований и разработок.

Именно пространство — в его максимальном выражении — требует широкого использования самых разнообразных промышленных производств и, следовательно, участия в нем все большего числа людей. Индустриализация, чья эпоха далека от завершения на самой земле, на самом деле является лучшим способом продвижения культуры населения — единственным способом предотвратить деградацию человечества в эпоху «волшебной палочки».

Это не противоречит тому, что было сказано ранее об угрозе, которую представляет для земной биосферы индустриализация. Абсолютное большинство человечества живет в доиндустриальную или раннюю индустриальную эпоху, так что оно просто не способно воспринимать и контролировать не только достижения научно-технической революции, но и мировую культуру и — что еще важнее — строить свою жизнь на разумных принципах. Обсуждение причин такой ситуации — в сочетании с тем, что — очень маленькая — часть человечества, как она сама считает, — живет в «постиндустриальную» эпоху, выходит за рамки данной статьи, но и данного тома…

Это не менее важно. Космическое пространство — это совершенно инопланетная среда для человека. Его изучение и изучение потребуют серьезных усилий, которые возможны только при одном условии: объединение всех народов в единое человечество. Этот процесс объективен и поэтому неизбежен. Вопрос не в том, «объединиться или не объединиться», а в том, во имя чего. Формы, в которых она сейчас реализуется (так называемая «глобализация»), вызывают отвращение и борьбу все большего числа людей во всех странах мира, в том числе лидера и «полюса» глобализации — США.

Объединение человечества должно осуществляться не на благо отдельных групп в ряде стран, как это происходит в настоящее время, а на благо ВСЕХ, без ущерба для интересов всех. Не слишком успешная реализация принципов такого объединения в нашей стране не может служить основанием для отказа.

Так получилось, что до сих пор только общий враг мог заставить людей (не говоря уже о нациях и государствах) объединиться. Первым примером, нарушившим эту печальную традицию, стала Антарктика: их исследования собрали ученых (а также моряков, летчиков и … военных) из десятков стран, чтобы не воевать ни с кем, а преодолеть слепое сопротивление природы. В этом смысле космос является несоразмерно более широкой областью совместной деятельности. Но только если речь идет о совместной работе, а не об общем желании исправить финансовые вопросы за счет одного партнера и успокоить свое правительство, которое во многом является продвигаемым проектом «Международной космической станции»…

Но это больше не космические путешествия… … …это серьезное условие для его дальнейшего развития.

Но, наконец, солнечная система имеет довольно ограниченные размеры. Что произойдет, когда все планеты и их спутники, астероиды и кометы будут исследованы, когда подходящие тела будут покрыты шахтами и фабриками, когда пространство около Солнца станет огромным индустриальным «пригородом» красивой и чистой Земли? Остается ли в космическом путешествии только поддержание транспортных потоков? Нет, именно с этого все и начинается.

Веками люди боролись за то, чтобы найти смысл жизни. Обычно это предназначено для одного человека, но то же самое можно спросить и обо всем человечестве! До недавнего времени вопрос «почему», «за что» рассматривался как не относящийся к науке, и в большей степени связан с религией. В какой-то момент в его развитии это было правдой, но… …этапы развития проходят.

Современные данные в области биологии, химии и термодинамики позволяют предположить, что время, необходимое для случайного образования даже органических молекул, не говоря уже о ДНК, превышает известный возраст Вселенной. В то же время эти физики и информационные теории не исключают возможности того, что на ранних стадиях эволюции Вселенной могут возникнуть достаточно сложные системы, которые, хотя и не живут в обычном смысле, но, по крайней мере, рациональны и способны обрабатывать информацию и принимать решения. Среди возможных «физических носителей» таких систем — так называемые нейтронные звезды, но они не исключают обычные, как наше Солнце. Однако, согласно современным представлениям, такие системы могут существовать только по приказу звезд, а межзвездное пространство еще более враждебно к ним, чем к людям.

Разве не органические молекулы, появившиеся на планетах — или, возможно, в облаках космической пыли — стали основой биологической жизни, шагом «звездного» духа в принципиально недоступную для него среду? Тогда целью существования человечества (и в более широком смысле — биологического разума) является повышение степени организации материи на как можно большей пространственной площади. В этом контексте космическое путешествие становится главным средством достижения цели человечества!

В частности, речь идет о преобразовании Солнечной системы (прежде всего) в условиях разума (человечества) и межзвездных полетов, развитии других планетарных систем, галактики и др.

Сегодня преобразование Солнечной системы рассматривается как продолжение так называемой «зоны жизни», в которой солнечной энергии, вырабатываемой планетой, достаточно для поддержания жидкости воды в течение года. Сейчас в таких условиях находится только Земля и, по-видимому, несколько спутников Юпитера.

Например, предлагается переместить Венеру или Марс соответственно. В принципе, даже с ракетной техникой… Кроме того, обсуждались меры по максимальному использованию солнечной энергии — помимо идей Циолковского, Дайсона и Покровского, описанных выше, например, предлагается активировать солнечное излучение и его концентрацию.

Однако вполне может оказаться, что необходимо переместить всю Солнечную систему или, наоборот, увести от взрыва Солнца только Землю, как описал французский писатель Ф. Карсак. Для этого персонажи романа «Побег Земли» разместили (для сохранения ежедневного вращения) «космомагнитные» двигатели на полюсах (кстати, из описания понятно, что автор называет эфир «космическим магнетизмом»), которые используются в течение двух десятилетий для перемещения планеты через две соседние звездные системы.

Однако все это будет неуместно, если человечество создаст межзвездные корабли и начнет регулярные межзвездные перелеты.

Все разговоры о том, что это принципиально невозможно, следует отвергнуть, ссылаясь на исторический прецедент: незадолго до полета братьев Райт выдающиеся ученые говорили, что полет на машине тяжелее воздуха в принципе невозможен… Но также очевидно, что не нужно говорить о реактивных звездах (даже фотонных), летающих на субсветовой скорости: Свойства такой «ракеты» совершенно невообразимы, релятивистское замедление времени делает, по крайней мере частично, только ближайшие к значимым исследованиям звезды в радиусе 100 световых лет, и, конечно, это могут быть только разведывательные полеты.

Нет, необходимо с самого начала четко понимать, что межзвездные полеты имеют смысл только в том случае, если мы понимаем структуру нашего пространства (или пространственно-временного континуума) настолько, что способны реализовать «гиперпространственный переход», описанный снова и снова в художественной литературе. Кстати, она уже давно стала не только вымыслом, но и предметом серьезного интереса таких выдающихся ученых, как Стивен Хокинг и Кип Торн (или омский математик Александр Гуц, опубликовавший соответствующие расчеты в начале 1980-х годов).

Заключение

Конечно, расстояние от Хокинга, Торна и Хутса до реальных гиперкосмических кораблей не меньше, чем от расчетов Циолковского до запуска Гагарина.

Пока мы можем изменить размеры нашего мира (достаточно непредсказуемо) только в крошечных рабочих зонах самых мощных ускорителей, которые окружают большие города и потребляют не меньше энергии, чем эти города. Как изменить ситуацию и привести корабль размером с «Восток» в гиперпространство пока не ясно. Но все-таки, и Циолковский не верил, что полет в космос произойдет до 2017 года, но это случилось на 56 лет раньше!

В то же время результат стоит того, чтобы приложить усилия. Дело не только в том, что человечество сможет использовать неограниченные ресурсы материи, энергии и космоса. Прежде всего, только тогда мы больше не будем зависеть от катастрофических происшествий и будем иметь хорошие шансы на вечную жизнь — по крайней мере, до конца нашей Вселенной, когда она наступит. Или, может быть, именно мы должны это предотвратить?

Правда, мы, наверное, не будем в этом одни.

Список литературы

Буран» под ред. члена-корреспондента РАН Ю.П. Семенова, М.: Машиностроения, 1994, 448 с;
Журнал «Новости космонавтики», Москва: Видеокосмос, 1994-1994 (в частности, 152.11.1997, материалы по «Скиф-ДМ»);
«Космонавтика», Энциклопедия, М.: Советская энциклопедия, 1984, 528 с.
Авиационно-космические системы», сборник статей под редакцией Г.Е.Лозино-Лозинского и А.Г.Братухина, М.: Издательский дом МАИ, 1995, 416 с.
«Техническая информация» ОНТИ ЦАГИ, 1421 (15 августа 1985 г.).
Ракетно-космическая корпорация «ЭНЕРГИЯ» им. С.П. Королева, Менонсовопольграф, 1995, 670 с.
О.Г. Газенко, И.Д. Пестров, В.И. Макалов: «Человечество и космос» Москва «Наука» 1985.
В.П. Глушко «Космонавтика». Издательство «Советская энциклопедия» 1972 года.
Л.А. Гильберг «От самолета до орбитального комплекса» Москва «Просвещение» 1991.