Текст книги "О космолетах"

Автор книги: Игорь Бубнов

Соавторы: Константин Феоктистов
сообщить о нарушении

Текущая страница: 16 (всего у книги 16 страниц)

РЕНТАБЕЛЬНЫЙ КОСМОС

Мы хотели бы попросить читателя эти наши размышления не рассматривать как попытку прогнозировать развитие космонавтики. К сожалению, слишком часто в нашей литературе интуитивные соображения специалистов (а иногда и неспециалистов), если они еще подкреплены простейшими расчетами, необоснованно объявляют научным прогнозом. А затем, не задумываясь, и программой развития.

На наших глазах в последние годы складывается новое научное направление – прогностика, которая вырабатывает разного рода аналитические и статистические методы оценки будущего.

И тем не менее предсказание, даже опирающееся на детальное знание области прогнозирования и оценочные расчеты, рискует не оправдаться. Слишком сложно, оказывается, предусмотреть на эти сроки все случайные события: открытия, изобретения, частные разработки, руководящие решения, изменение различных социальных факторов. Вот, например, Артур Кларк, известный ученый, а также писатель-фантаст и киносценарист, человек с энциклопедическими знаниями и богатейшей интуицией (это он в 40-е годы предвосхитил появление спутников связи), в 1962 году сделал специальный анализ и предсказал практическое появление ядерных ракетных двигателей в 1970 году, а высадку человека на Марс—до 1980 года. Как мы знаем, оба прогноза, как и многие другие, не сбылись.

В 1964 году известная американская фирма «Рэнд», создав специальную рабочую группу и применив новейший тогда метод экспертных оценок «Делфи» и ЭВМ, разработала прогноз развития космонавтики. Как оказалось, оправдалась только небольшая часть из 30 позиций, да и то та, что была ориентирована на ближайшие три-пять лет. В целом же картина, построенная на конец 70-х годов (то есть прогноз на пятнадцатилетие), разительно отличается от реальности.

Все это к тому, что и наши соображения о будущем космонавтики, быть может, через несколько лет кому-то покажутся неубедительными или даже забавными. И тем не менее мы решились на этот маленький риск. И в оценке будущего освоения Луны, и в рассмотрении возможности полета на Марс, и в своих точках зрения на орбитальные колонии. Правда, мы нигде не пытались называть более или менее точные сроки и этим надеемся уберечь себя от будущих сарказмов наших нынешних молодых читателей.

Сначала поговорим о некоторых из тех задач, которые видятся нам в освоении космоса человеком, хотя и не в близкой перспективе, но достаточно реально. И в решении которых к тому же истинно нуждается наша планета.

Мы полагаем, что после получения достаточного опыта долговременных полетов на орбитальных станциях предстоит создание на орбитах существенно более крупных объектов. Возможно, это будут гигантские солнечные электростанции для снабжения энергией наземных потребителей.

Как известно, солнечную энергию можно преобразовать в электрическую разными способами, в частности, используя тепловой поток. Но наиболее простым в нашем случае представляются полупроводниковые преобразователи светового солнечного излучения, то есть солнечные батареи типа тех, которые применяются на абсолютном большинстве современных космических аппаратов. Уже сейчас получен огромный опыт длительной эксплуатации их в условиях космоса.

Применяются обычно кремниевые элементы – тонкие, небольшого размера, площадью несколько квадратных сантиметров слоистые пластинки из кремния (по существу, стекло, только очень дорогое), при попадании на которые солнечного света возникает всем известный фотоэффект: образуется разность потенциалов. С одного элемента можно снять очень небольшую мощность, причем КПД преобразования энергии у такого элемента невелик – максимум 10–12 процентов (у экспериментальных – до 18). Чтобы получить практический источник питания, элементы в большом количестве соединяют последовательно и параллельно. В результате с одного квадратного метра солнечной батареи можно получить мощность максимум 140–170 ватт (мощность солнечного потока за пределами атмосферы около 1400 ватт на квадратный метр). На станции «Салют-6», например, смонтировано три панели площадью по 20 квадратных метров.

Понятно, что такие батареи дают ток только при наличии солнечного освещения и тем больший, чем отвеснее падают лучи на их поверхность. Поэтому для повышения токосъема на многих космических аппаратах устанавливают механизм ориентации батареи на Солнце, работающие независимо от ориентации аппарата. Такие механизмы имеются, в частности, на многих спутниках «Космос» и станциях «Салют». В период прохождения в тени применяют буферные химические аккумуляторы, которые в остальное время подзаряжаются от солнечных батарей, а также сглаживают возможные колебания напряжения при изменении нагрузки.

Не без оснований солнечные батареи считаются выгодными для снабжения энергией Земли. Отсутствие вращающихся частей делает их эксплуатацию предельно простой, а ресурс практически неограниченным. Хотя со временем КПД батареи постепенно падает под воздействием ультрафиолетовых излучений и метеорной эрозии.

Столь подробно мы рассказали о работе солнечных батарей, чтобы читатель сам оценил достоинства космической электростанции большой мощности. Важнейшие, кстати, из принципиальных ее отличий от обычных бортовых солнечных батарей – это отсутствие необходимости в буферных аккумуляторах и наличие системы передачи на Землю выработанной энергии. Для этой цели выгоднее всего оказалось применить микроволновое излучение. Станция должна иметь, таким образом, специальный преобразователь и передатчик энергии с остронаправленной антенной, а также, конечно, средства ориентации на Солнце и аппаратуру управления.

На Земле должны быть сооружены приемник волн и преобразователь их в промышленную энергию. Чтобы станции могли иметь непрерывную и кратчайшую связь с наземными приемниками, их следует создавать на стационарной орбите, то есть на высоте 36 тысяч километров в экваториальной плоскости.

Главное на пути создания орбитальных электростанций – научиться строить в космосе гигантские конструкции, которые должны быть легкими и легко трансформируемыми после выведения на орбиту. Начинать, по-видимому, придется со сборки ажурной панели-блока размером, скажем, 100 на 100 метров. А затем, постепенно соединяя между собой такие блоки, наращивать площадь панели до десятков квадратных километров. С панели площадью около 50 квадратных километров можно будет снимать мощность до 10 миллионов киловатт. Наземная приемная антенна будет иметь диаметр порядка нескольких километров.

Возможно, не только сборку, но и изготовление блоков окажется выгоднее осуществлять прямо на орбите. То есть доставлять туда рулоны металлической ленты и потом ее резать, паять из нее стержни и собирать в ферменные блоки. Существуют и другие варианты технологии их изготовления.

Разумеется, на эти гигантские конструкции невозможно будет наклеивать обычные солнечные элементы – пластинки. Но в последние годы широко и не без успеха ведутся работы по созданию тонкопленочных рулонных солнечных батарей. Такие пленки будут просто натягиваться на фермы. Если сейчас каждый квадратный метр солнечных панелей имеет массу 5—10 килограммов, то масса пленочных солнечных батарей в перспективе будет несколько сот граммов на квадратный метр. С учетом массы фермы общая масса составит примерно килограмм на квадратный метр.

Каждый киловатт мощности вновь построенных космических станций согласно предварительным прикидкам может стоить около двух-трех тысяч рублей, что, оказывается, в полтора-два раза дороже, чем у наземных атомных станций, в 2–2,5 раза, чем у ГЭС, и в че-тыре-шесть раз, чем у тепловых. Но это учитывая затраты на постройку. Однако солнечная электростанция совсем не расходует невозобновляемых природных ресурсов. И это ее достоинство оказывается очень существенным – через пять-семь лет эксплуатации орбитальные источники энергии окажутся уже рентабельнее и тепловых и атомных.

Расчеты показывают, что в будущем космические электростанции могут внести существенный вклад в энергоснабжение на нашей планете.

Важнейшей из проблем создания таких станций является экономичная доставка на орбиту материалов или элементов конструкции для их монтажа. Общая масса станции мощностью 10 миллионов киловатт составит примерно 50–80 тысяч тонн.

– Возникает, Константин Петрович, вопрос: а реально ли создание крупных космических электростанций с точки зрения длительности и стоимости процесса транспортировки на орбиту элементов конструкции и сборки их там? Ведь для станции мощностью 10 миллионов киловатт понадобится порядка двух тысяч рейсов транспортных кораблей грузоподъемностью около 30 тонн. Если запускать даже по 100 кораблей в год, получится, что только доставка материалов может занять около двадцати лет, не считая окончательной сборки и отладки. Нельзя же так долго строить столь важный объект!

– Вопрос транспортировки – ключевой вопрос этой проблемы. Простой расчет показывает, что носители должны быть гораздо более мощными, чем существующие, чтобы выводить за один раз до 500 тонн. Тогда их понадобится лишь 100–150, и все грузы можно будет запустить за три-пять лет.

– Значит, всего лишь полтораста носителей, которых и в природе-то еще нет… А легко ли будет огромные ферменные панели ориентировать на Солнце, и не будут ли они быстро тормозиться за счет трения в атмосфере?

– Круговая скорость на стационарной орбите мала, а разрежение чрезвычайно велико – проблем с поддержанием орбиты не возникнет. Хотя момент инерции конструкции будет очень большой, ориентация тоже может быть вполне обеспечена.

– Для постройки станции там же, на высокой орбите, придется создать специальное производство. Значит, в космосе понадобится много людей. Для них нужно будет построить жилища. Колонии?

– Все производство должно быть автоматизировано и стандартизировано. Поэтому людей понадобится не очень много. Работать на орбите они смогут не более полугода за одну «командировку», и, следовательно, искусственная сила тяжести не понадобится. Современный опыт работы в открытом космосе (помните ремонтную операцию, проведенную Рюминым и Ляховым?) позволяет надеяться на эффективное участие человека и в непосредственных сборочных операциях.

– Надо полагать, огромные панели, находясь на высокой орбите, не будут затенять большие площади на Земле?

– Это совершенно исключено.

– А наземные приемные антенны? С ними не будет проблем? Большие площади, огромные концентрации энергии…

– Проработки показывают, что все проблемы лежат в области реального.

– И последний вопрос: не потому ли вам нравится эта идея, что, как вы сами рассказывали, в детстве вы думали о передаче энергии без проводов? Кстати, тогда вас смущало, что на микроволновый луч может наткнуться самолет и сгореть. А как теперь?

– Идеи космических электростанций меня привлекают потому, что они способны внести существенный вклад в земную энергетику. Создание их – один из самых перспективных путей получения от ракетно-космической техники весомой отдачи в интересах всего человечества, превращение космонавтики в высокорентабельную сферу хозяйственной деятельности землян. И еще потому, что реализация этой цели – интереснейшая проектная задача. Хотя наверняка осуществлять ее: будут те, кому сейчас на двадцать-тридцать лет меньше, чем мне. Что же касается самолетов, то им придется летать подальше от приемной станции.

Остается добавить, что наличие в космосе огромного наличия энергии и реальность ее утилизации несомненно приведет к развертыванию в нем промышленного производства. Проведенные на «Салюте-6» технологические эксперименты показывают, что получение на орбите уникальных сплавов, сверхчистых кристаллов, оптических стекол, биологических препаратов и многого другого может оказаться весьма выгодным в больших масштабах.

В будущем на высокие околоземные орбиты можно было бы вынести особо «вредные» производства – некоторые виды металлургии, химической промышленности, атомную энергетику и отдельные технологические процессы.

Наличие мощных источников энергии в космосе позволит при необходимости в разумных пределах влиять на земной климат.

Конечно, космическое производство и вся крупная хозяйственная деятельность на орбите будут максимально автоматизированы. Но для развертывания и поддержания их в космосе понадобятся люди. А это значит, нынешние усилия по созданию орбитальных станций и проведение на них разнообразных комплексных исследований – необходимый задел на будущее.

Не хочется, чтобы дело представлялось так, что «рентабельный космос» возникнет только после создания солнечных электростанций. Уже сейчас значительная часть всей космической деятельности приносит достаточно высокий экономический эффект. Весомость в этом отношении спутников связи, метео– и навигационных спутников, исследование природных ресурсов и многих других направлений весьма значительна. Длительные экспедиции на станции «Салют-6» приносят по нескольку десятков миллионов рублей экономического эффекта. Некоторые практические результаты, которые дают космические средства, вообще нельзя получить никакими другими способами.

Вообще-то дело иногда представляют так, что на космос тратятся слишком большие средства. На самом деле это не совсем так. Если разложить затраты любой страны, занимающейся космическими исследованиям.;, на всех ее жителей, получится лишь по нескольку рублей на человека в год. Ну и потом давно известно – не каждый научный результат можно оценить в рублях…

В этом разделе было немало различных цифр. Но мы надеемся, что читатель нас простит. Тема рентабельности – это из области экономики, а экономика не может быть без цифр.

ВМЕСТО ЭПИЛОГА

Вот и поговорили мы о «космолетах» – о кораблях и станциях, тех, что летали, летают и будут летать в космосе.

Космонавтика – не просто научно-техническая область, это явление, причем сугубо современное, не имеющее аналогов в прошлом. Явление, в котором тесно переплелись задачи и достижения многих наук, самых различных отраслей техники и сфер человеческой деятельности. В нем, как в зеркале, отразились и история общества, и развитие человеческого мировоззрения, и сам человек с его знаниями и умением, устремлениями и мечтами.

Вот почему мы в нашем разговоре порой затрагивали вопросы, казалось бы, не имевшие непосредственного отношения к созданию и применению космических кораблей.

Вот почему мы не смогли осветить или даже коснуться многого из того, что охватывается этим емким понятием «космонавтика».

Сделали то, что нам было по силам…

Писать вдвоем задуманную книгу нам было непросто. Может быть, в силу несходства характеров (каждый хотел увидеть в ней свое). А может быть, в силу совпадения взглядов на многие аспекты космонавтики – не так уж часто возникали между нами споры.

Очень трудно еще оказалось подвести итог и написать последние фразы.

И мы решили, что заключение напишет каждый из нас свое, независимое. Итак…

К. Феоктистов. Когда я пришел в космонавтику, все в ней мне казалось значительно проще. Не в том смысле, что было просто работать (работать было намного сложнее, чем сейчас, – другое время, другие условия, другие требования), а в том, что впереди все казалось куда более отчетливым, вполне достижимым. Не было космического корабля, и мы его делали. Потом делали другой, третий. А в перспективе была Луна, орбитальные станции, полет на Марс. Не было у меня тогда никаких сомнений, что на Марс человек полетит по крайней мере в самом начале таких, казалось, фантастически далеких 80-х годов. По Луне, виделось, к тому, то есть нынешнему, времени будут ходить и ездить если не толпами, то достаточно интенсивно. Многое представлялось реальным через 15–20 лет из того, что по разным причинам пока не осуществилось.

Почему? Ответить на этот вопрос косвенным образом должна была бы наша книга. Дело в том, что все оказалось значительно сложнее. Несмотря на огромный рост с тех пор технических возможностей, серьезное продвижение науки и большой опыт космических полетов. Сложнее и в техническом отношении, и с точки зрения динамики возможностей и потребностей общества.

Так, может быть, и теперь мы зря так часто думаем и говорим о будущем космонавтики? Пройдет лет 20, и, быть может, все наши нынешние представления не оправдаются? Думается, все же не зря. Во-первых, заглядывая вперед, мы научились сдержанности, реализму. Во-вторых – задаваться периодически вопросами будущего – не своего собственного, личного, а общего или хотя бы той области, в которой мы работаем, – совершенно необходимо для трезвой оценки сегодняшних дел и тех целей, к которым идем.

Говорят, сегодня в космонавтике уже не так интересно. Почти все, что можно было сделать «впервые», вроде бы уже сделано. Самое удивительное либо уже далеко позади, либо далеко впереди. Какое же это заблуждение! Задачи – и сегодняшние, и завтрашние, необычайно интересные, по-прежнему стоят перед создателями космической техники. Интересные своей новизной и своей сложностью. Сложностью иногда до головоломности…

Есть идея построить на орбитах огромные радиотелескопы… Вполне реальная вещь… С ними наверняка будут открыть; совершенно новые, неведомые нам пока явления во вселенной… Быть может, они помогут найти следы деятельности других разумных существ в космосе или засекут сигналы других цивилизаций. Как хотелось бы, чтобы мы не оказались в этом мире одни… Но как эти телескопы там, на орбите, собрать, ведь нужна высочайшая точность?.. Вопросы, вопросы… Ведь полетам в космос лишь 20 лет. И по существу, только все начинается…

Сегодня мне так же, как и всегда, интересно ездить к себе на работу. Так же хочется думать, искать, считать, спорить с коллегами. Так же радостно мне видеть результаты нашей работы там, на орбите. И так же важно слышать в эфире доклады космонавтов о том, что что-то, сделанное нами, работает хорошо, а что-то не так, как хотелось бы. Значит, надо учить это что-то работать хорошо…

И. Бубнов. Очень мне хотелось, чтобы в этой книге было бы не только о космических кораблях, но чтобы был в ней еще живой человек. Чтобы представился читателю во всей конкретности герой книги, мой соавтор К. П. Феоктистов.

Нашему знакомству более семи лет. И еще много лет до того мне доводилось встречаться с Феоктистовым на разных совещаниях, заседаниях, симпозиумах.

Первое, что бросается в глаза при общении с ним, – неожиданное сочетание крайней сдержанности с мягкостью. Сдержан он не в смысле отсутствия проявления темперамента, а от какой-то постоянной внутренней сосредоточенности.

Говорит ли, слушает ли он – идет в нем, кажется, непрерывная умственная работа. Будто бы мозг его настроен на какую-то внутреннюю волну, хотя при этом от разговора не отключается он ни на миг. Но неполной загрузки мозг его не терпит, поэтому в зависимости от сложности вопроса и привычности требуемых от него суждений мысль его то вплотную сближается с предметом разговора, то слегка отдаляется от него. При этом слушает он внимательно, глядя на собеседника чуть исподлобья (насколько позволяют очки), прямо в глаза.

К собеседнику он не приспосабливается и в задушевность, в «своего» не играет. Речь его негромка, не сверкает особым разнообразием интонаций и форм, но точна по смыслу. Мысль собеседника ловит сразу, и ни в какого рода повторах и вариациях он не нуждается. На юмор реагирует мгновенно, но коротко.

Ходят слухи о его упрямстве. Действительно, возникшее в нем суждение сдвинуть тут же с места, сразу никакими доводами практически невозможно. Однако неуступчивость его не из желания непременно остаться правым, а потому, что все ваши контраргументы – сколько их ни выдвигай – он уже учел.

Потому и сам убеждает с решимостью, не предполагающей существования в природе сколько-нибудь веских возражений. Очень популярны у него фразы: «Несерьезно!», «Смешно!», «Нет проблемы!» Может вдруг вскочить с кресла: «Все! Тут не о чем разговаривать!» (или: «Не надо меня агитировать!»). Сам, впрочем, убежден, что с ним спорить можно и что вообще-то он терпим. Спорить, конечно, можно, но позиции, аргументацию при этом надо иметь очень прочные.

Очевидно в нем стремление, выражаясь деловым языком, в любой ситуации получить максимальный результат исходя из реальных условий при минимальной затрате физических и эмоциональных средств и времени.

Отсюда, наверное, и обязательность его едва ли не абсолютная – свойство, по моим грустным наблюдениям, чуть ли уже не изжитое.

Показалось мне еще, что он не очень-то любит проявить восторг или радостное удивление перед чем-нибудь, а тем более кем-нибудь. Так же, как и увлечься человеком или похвалить кого-нибудь. Хорошо сделал, значит, нормально, говорить не о чем. Вот если плохо, тогда… Что тогда, точно не знаю, но думаю, похоже на то, как поступал в таких случаях Сергей Павлович Королев. (Как-то я поинтересовался у Феоктистова на этот счет: мол, нелегко подчиненным с вами? В ответ он только пожал плечами.)

Общаться с ним – редкое удовольствие. Фантазия у него беспредельная, новые идеи возникают гроздьями, буквально выталкивают одна другую. Причем в широчайшем диапазоне проблем – от ремонта дверного замка до… устройства всеобщего мира без оружия, Поскольку все его идеи, за исключением, очевидно, тех, что относятся непосредственно к его профессиональной деятельности, достаточно «безумны» (это, правда, не всегда означает, что верны), он легко увлекается ими и так же легко как будто с ними расстается. И вот к «тем», профессиональным идеям он привязан стойко и надолго. Это о нем, наверное, сказал поэт:

 
Ищет он в совершенстве конструкций
Продолжение детского сна…
 

Удивительным представляется сочетание внешнего облика этого человека с его яркой, предельно содержательной и неистовой жизнью. К тому же вот уже почти два десятка лет протекающей в ореоле широкой известности, под пристальными взглядами знакомых и незнакомых людей.

Интересы его разнообразны, и способности к постижению нового замечательны. Борис Викторович Раушенбах, большой знаток древнерусской литературы и живописи, когда-то впервые показал ему Троице-Сергиевскую лавру. А через некоторое время случайно встретил его в Загорске, дававшего вполне компетентные разъяснения своим спутникам. Любит и хорошо чувствует он театр, особенно всяческие студийные, «маленькие» спектакли в маленьких залах.

Наверное, и он мог бы сказать: «Во всем мне хочется дойти до самой сути…»

Выросли у него два сына. Один уже закончил МГУ и работает, другой учится на третьем курсе физфака. А по квартире смешно бегает дочка Наташка, которой недавно исполнилось три года…

Красивый он человек безусловно…

Это ему Сергей Павлович Королев доверил руководство проектной разработкой небывалой до того машины. Машины, которой суждено было стать Первым в мире Пилотируемым Космическим Кораблем.

В истории нашей цивилизации это техническое творение встало в один ряд с выдающимися машинами: воздушным шаром, пароходом, паровозом, автомобилем, самолетом, жидкостной ракетой, ядерным реактором, первой электронной вычислительной машиной…

Конечно, появлению корабля предшествовали усилия многих ученых инженеров разных времен и стран. Так что общие принципы корабля изобретать было не надо. (Так, кстати, было и с первым пароходом, и с первым самолетом.)

Создавался Корабль огромным коллективом специалистов, многими коллективами. Но это вполне естественно при его сложности и предвосхищенной значимости. Но первые контуры Корабля рождались в группе, которую возглавил Константин Петрович Феоктистов.

Потом были другие корабли, появилась Станция – тоже первая в мире. И в каждой из этих машин, как и в самой первой, а значит, во всей пилотируемой космонавтике, была приметная доля его фантазии и интеллекта, его знаний и инженерного дара, его характера.

Главный конструктор ракетно-космической техники академик Сергей Павлович Королев.

Космический корабль «Восток».

В кабине «Востока».

Схема космического корабля «Восток».

Один из вариантов компоновки космического корабля «Восход-2».

Вес корабля 6370 кг. Вес спускаемого аппарата 3050 кг.

Юрий Гагарин и Константин Феоктистов на аэродроме.

Инженер Константин Феоктистов. 60-е годы.

Подготовка к полету на невесомость в самолете-лаборатории.

Чтобы летать вокруг Земли, надо крутиться на земле.

Игра в шахматы – тоже тренировка.

Тренировка на катапульте.

«Восход» на Земле. Первые минуты после посадки.

Юрий Гагарин и члены будущего экипажа «Восхода»: Владимир Комаров и Константин Феоктистов.

Проводы на космодроме. Выступает С. П. Королев.

Встреча в Москве.

Юрий Гагарин и экипаж «Восхода» на встрече с создателями космической техники.

Сергей Охапкин, Михаил Тихонравов (заместители Главного конструктора) и Константин Феоктистов.

Готовится к старту очередной «Союз».

Олег Макаров, Валентин Лебедев, Константин Феоктистов, Владимир Аксенов, Виталий Севастьянов, Алексей Елисеев, Валерий Кубасов у орбитальной станции «Салют».

Дома, в рабочем кабинете.

Летчики-космонавты на Красной площади.