Текст книги "Пути в незнаемое. Сборник двадцатый"
Автор книги: Ирина Стрелкова
Соавторы: Ольга Чайковская,Натан Эйдельман,Петр Капица,Ярослав Голованов,Владимир Карцев,Юрий Вебер,Юрий Алексеев,Александр Семенов,Вячеслав Иванов,Вячеслав Демидов
сообщить о нарушении
Текущая страница: 10 (всего у книги 48 страниц)
Еще в 1963 году советский специалист Э. Иодко предложил свою технологию добычи лунного железа. По его мнению, железо на Луне следует не плавить, а возгонять – переводить из твердого состояния в газообразное. В этом случае можно будет обойтись без водяного охлаждения, которое на Луне обойдется недешево. По мысли изобретателя, пары железа, проходя через шахту с кусками углеродистого материала, превратятся в смесь паров железа, углерода и угарного газа. В конденсаторе, соприкасаясь с холодной поверхностью бесконечного транспортера, железо и углерод перейдут в твердое состояние и осядут на транспортере, а угарный газ уйдет в «атмосферу» Луны. Регулируя температуру в шахте, можно повышать или понижать содержание углерода и, таким образом, получать сталь разных марок. «Производство металла в условиях глубочайшего вакуума Луны и других космических тел позволит готовить действительно неземные по прочности, пластичности и иным свойствам стали и сплавы, не содержащие газов и неметаллических включений, – пишет Э. Иодко. – По существу, неблагоприятные для металлургии условия мы имеем не на Луне, а на Земле с ее плотной и насыщенной кислородом атмосферой…
Луна и другие небесные тела, лишенные атмосферы, со временем смогут не только обеспечить нужды космических полетов в рядовых и высококачественных металлах, но станут снабжать своей металлургической продукцией Землю и другие планеты».
Английские металлурги из Бристольского университета подсчитали, что процесс восстановления железа на Луне пойдет в 500 000 раз интенсивнее, чем он идет сегодня на оснащенных передовой техникой металлургических заводах компании «Бритиш Стил корпорейшн».
Иные технологические рекомендации дает в своей книге «Космическая индустрия будущего» американец Краффт Эрике. По его мнению, в основу лунного производства должны быть положены подземные ядерные взрывы. Идея эта привлекательна уже потому, что в случае ее осуществления достойное применение находят наконец все и всякие ядерные боеголовки, накопленные в земных арсеналах. Подлунный взрыв может высвободить огромное количество кислорода: ядерный заряд в 100 килограммов может генерировать 10 тысяч тонн. Если откачать его из образовавшейся в недрах Луны полости достаточно быстро, в окружающих неокисленных породах останутся богатые металлические руды.
Взрывная технология может обеспечить лунных поселенцев и водой. Эрике подсчитал, что индустриализация Луны обойдется в 60 миллиардов долларов. Это совсем не много, если вспомнить, что нынешний военный бюджет США достигает 280 миллиардов. Автор считает, что промышленные лунные комплексы будут выпускать металлы, металлокерамику, волокнистые и кристаллические композитные материалы, ситаллы и специальные стекла, порошкообразные строительные материалы и даже драгоценности. Любопытно, что еще до постройки первого лунного дома автор говорит об охране природы Луны и сохранении такого ценнейшего фактора, как глубокий вакуум на ее поверхности.
Интересно, что в проектах лунных промышленных предприятий почти никогда не упоминается о том, как будут выглядеть эти заводы и фабрики. Поскольку одним из действенных факторов космической технологии является вакуум, надо думать, что лунные установки вряд ли будут помещаться в какие-то замкнутые и герметичные пространства. Другими словами, они будут мало отвечать нашим традиционным представлениям о заводах и фабриках. Впрочем, и земные предприятия, например некоторые химические производства, тоже располагаются вне всяких цехов, просто под открытым небом. Но на Луне и неба нет…
«Думаю, что уже в начале XXI столетия, – пишет специалист в области космической техники, доктор технических наук В. П. Сенкевич, – появятся первые космические поселения, лунные станции, будут совершены экспедиционные полеты к Марсу». Что же будут представлять собой лунные станции?
Различных проектов предостаточно. Еще до полетов человека на Луну известный астроном З. Копал рекомендовал будущим лунным поселенцам искать так называемые «лавовые трубы» – длинные подземные пещеры, в которых, не боясь метеоритов, космических и солнечных излучений, можно было бы жить и работать. Однако в последние годы чаще говорят об искусственных, рукотворных сооружениях на поверхности Луны.
В проектах лунного строительства доминирует уже известная нам стратегия развития, которую по аналогии с реакцией можно назвать цепной. Вначале – маленькая лунная база, скромный домик, не превышающий по своим размерам нынешние орбитальные станции. В домике, построенном целиком из земных материалов, будет работать маленький десантный отряд – не более 4 человек. Они проведут на Луне месяца 2—3. Потом база начнет расширяться, от нее будут отпочковываться другие домики, население лунной колонии начнет расти до 6, 12, 24 человек. Срок пребывания продлится до года. Первым источником энергоснабжения будет, очевидно, ядерный реактор. Когда режим существования станции достигнет 10 тысяч человеко-дней, потребуется уже биологическая система жизнеобеспечения с растениями, а затем и с животными. Растения, надо думать, смогут расти и на лунной почве, если ее удобрить азотом, цинком, бором и ввести некоторые микроэлементы. Сооружение кислородной установки, о которой я упоминал раньше, позволит перейти к индустриальным экспериментам и расширять свое хозяйство.
Считается, что количество видов растений, которые люди будут выращивать на Луне, должно быть не меньше полусотни. Тогда можно будет уже научно сбалансировать рацион питания. Еще лучше, если удастся добавить к этому рациону свинину и рыбные продукты, выращенные на Луне. Для обеспечения одного человека вегетарианской пищей потребуется около 450 квадратных метров посевных площадей. Внедрение гетеротрофов – организмов, использующих для своего питания готовые органические вещества (некоторые растения, грибы, многие бактерии), – поможет уменьшить эту площадь до 250 квадратных метров. В этом случае общий вес конструкции, оборудования, воды одного цикла очистки для потребностей лунного поселенца оценивается всего в 4339 килограммов – это меньше максимальной массы космического корабля «Восток» (4730 килограммов). Если же использовать местные ресурсы, величину эту можно снизить до 2159 килограммов, – это уж, согласитесь, совсем немного.
Постепенно начнутся геофизические и геохимические (точнее, лунофизические или селенохимические, – но уж больно звучит непривычно!) исследования, астрономические наблюдения (из-за отсутствия атмосферы разрешение телескопа с диаметром зеркала в один метр будет таким же, как у земного телескопа с 6-метровым зеркалом), сооружение космического порта, горнорудных установок, электростанций, электрических катапульт, а там уж, гляди, начнется подготовка к полетам на другие планеты.
Лунный вакуум непременно подтолкнет космических архитекторов к сферическим многослойным конструкциям. Почему многослойным? Вот как объясняет это Н. Н. Варваров, автор «лунной» книги «Седьмой континент»:
«Внешняя, прозрачная для полезных участков солнечного излучения оболочка не должна пропускать губительных для живого организма космических лучей. Назначение второй оболочки – поддерживать в помещении нормальный температурный режим. Пространство между этими оболочками будет заполнено озоном. Давление озона должно составлять около половины давления воздуха в жилом помещении, благодаря чему не только уменьшится перепад давления в жилом помещении и в окололунной пустоте, ко и станет поглощаться губительная ультрафиолетовая радиация Солнца. Озон выбран не случайно. Известно, что, если бы не слой озона на высоте 40—50 км от поверхности Земли, все живое на Земле подверглось бы разрушительному действию ультрафиолетового излучения. Третья оболочка – силовая, увеличивающая прочность сооружения. Подобно покрышке футбольного мяча, не дающей лопнуть камере, эта оболочка примет на себя нагрузку избыточного давления, стремящегося раздуть герметичное помещение».
Уже сегодня рассматриваются районы для первых лунных поселений. Перспективным считается, например, район на северо-востоке видимого с Земли лунного диска у кратера Святого Георга, вблизи Апеннинских гор. Неподалеку от этих мест по Луне путешествовали астронавты Дэвид Скотт и Джеймс Ирвин – экипаж лунной кабины «Аполлон-15». Авторы проекта расположили здесь лунное поселение «Контрапункт», в котором первоначально должно жить не более 15—20 человек. Через десять лет его население должно вырасти в десять раз (разумеется, не за счет рождаемости). В «Контрапункте» будут три космодрома, подлунные и надлунные ангары и ремонтные мастерские для космической техники, сельскохозяйственные угодья, культурный центр, жилые дома для постоянных жителей, гостиницы для гостей, не говоря уже о научно-исследовательских лабораториях, электростанциях и горнорудных предприятиях. Доставка с Земли людей и грузов планируется в три этапа: Земля – орбита спутника Земли, орбита спутника Земли – орбита спутника Луны и, наконец, спуск с орбиты спутника Луны на ее поверхность Получается, что эти пересадки и перегрузки оправдывают себя с энергетической точки зрения. Для каждого этапа путешествия Земля – Луна потребуется специализированный космический аппарат, способный выполнить лишь одну частную задачу на своем участке пути.
На Луне будет работать свой транспорт. Возможно, поселенцы построят подвижную лабораторию, способную удаляться от базы на расстояние до 400 километров. Путешествия на лунных роверах астронавтов с «Аполлонов» показали, что хороших «дорог» на Луне мало. Потребуется создание лунных вездеходов. В этом деле уже есть кое-какой опыт. Достаточно вспомнить наши «Луноходы», которые довольно лихо преодолевали всякие препятствия на своем пути. Можно позаимствовать и опыт шведских конструкторов. В конце 70-х годов ими был сконструирован вездеход «Икс-мышь». Повинуясь своему водителю, он может катиться, а когда нужно – и шагать. Его колеса крепятся не на оси, а устанавливаются на длинных полуметровых рычагах, которые могут опускаться, подниматься и даже вращаться по кругу. Опустив рычаги вниз, водитель поднимает кабину, увеличивая проходимость вездехода. Задрав все четыре колеса кверху, он опускает «Икс-мышь» на «брюхо», превращая то ли в сани, то ли в лодку. Короче, шведская конструкция, как мне кажется, обладает многими весьма ценными для внеземного транспорта качествами.
Известный архитектор-новатор Поль Мэймон, много работавший над проблемами застройки океанского дна, опубликовал проект лунного города, внешне напоминающего раскрытый веер. Каркас из металлических трубок и предварительно напряженных тросов держит крышу из стальной пластмассовой ткани. Любопытно решена проблема фундамента, который состоит из мешков стальной ткани, заполненных лунным грунтом. Архитектор и скульптор Кеннет Снельсон создал проект инопланетного поселения с каркасом из труб и тросов, придающим всей конструкции максимальную жесткость и упругость. «Металлические» шары Снельсона, очевидно, могли бы пригодиться марсианским поселенцам, которых ожидают ураганы и пыльные бури.
Этот и многие другие проекты весьма интересны, оригинальны, но все они прочно стоят на фундаменте земной архитектуры. Города под колпаками, замкнутые поселения с искусственным климатом проектировались и для наших земных нужд: например, для полярных областей. Сферы, подобные сферам Снельсона, разработанные его учителем Бакминстером Фуллером, получили очень широкое «земное» распространение (например, центральное здание выставочного комплекса в парке Сокольники в Москве). Строить на далеких небесных телах, конечно, очень трудно, во сто крат труднее, чем в Антарктиде, но все-таки мы более или менее представляем себе, что и как мы будем там строить.
Советские ученые, например, предложили использовать при строительстве уже созданные самой природой цирки и кратеры. Накрытые крышей и соединенные между собой подземными переходами, они могут образовать обширное внеземное поселение. Проект поселения «Контрапункт», о котором я рассказывал, разрабатывался Джоном Досеем и Гиллермо Тротти. Колония у кратера Святого Георга представляет собой полузаглубленную в лунный грунт конструкцию. Проект разработан с учетом сегодняшних возможностей ракетно-космической техники и может быть осуществлен в течение десяти лет.
В другом проекте планируется жилой блок, который состоит из восьми модулей, состыкованных друг с другом. Первоначально он рассчитан на 16 поселенцев. Потом, пристыковывая такие же модули, колонию можно расширять.
Посекционная сборка характерна для архитектуры так называемых экстремальных условий. Одна калифорнийская фирма в городе Лос-Алтос выпускает цельнопластмассовые дома. Конструкция представляет собой в плане прямоугольную или треугольную трехслойную оболочку. Из двух типов элементов весом по 90 килограммов каждый можно собрать 144 варианта жилых домов разной формы – сводных, купольных, смешанных. Дома из этих «детских кубиков для взрослых» уже построены на Аляске, в нескольких западных штатах и на Гавайских островах.
Аналогичные работы ведутся в лаборатории архитектурной бионики ЦНИИ теории и истории архитектуры совместно с ленинградским и киевским зональными НИИ экспериментального проектирования. Идею трансформируемых конструкций архитекторам подсказывает сама природа – раскрывающиеся лепестки цветов, складывающиеся листья растений. Компактно упакованные дома-«складни» нужны полярникам, геологам, промысловикам. Хорошую службу могут сослужить они и в сельском хозяйстве для создания птичников, оранжерей и складов. Так чисто земные потребности способствуют развитию космической архитектуры.
Одно из главных требований лунной архитектуры – сократить, насколько это возможно, использование земных материалов уже на самом первом этапе строительства, когда оно еще лишено местной производственной базы. В частности, предполагается использовать лунную пыль как теплозащитное покрытие. По расчетам проектировщиков, на одно помещение потребуется около 200 тонн пыли. Придется сконструировать специальный пылесос, способный отсосать и транспортировать такое количество пыли.
Вообще мы плохо представляем себе еще свойства лунного грунта как строительного материала. Это особые свойства, подобных структур мы на Земле не имеем. Все астронавты, побывавшие на Луне, отмечали, что поверхность ее рыхлая, на ней хорошо отпечатываются следы, колеса лунного ровера поднимают облака пыли. С другой стороны, если вы попробуете воткнуть в лунный грунт какой-нибудь штырь, палку, то сразу почувствуете его плотность, неподатливость. Отмечалось, что лунная пыль какая-то липучая, словно бы мокроватая. Считается, что склонность к слипанию вызвана накоплением статического электричества и образованием под действием солнечной радиации свободных химических связей. Пыль ложится на поверхности тонким слоем, но этого достаточно, чтобы изменить оптические, фрикционные и тепловые свойства материалов, а значит – во все эти расчеты надо вводить какие-то поправочные коэффициенты «на пыль». Известно, что американцы с трудом могли углубиться в лунный реголит на 3 метра с помощью электробуров. Исследования вернувшихся на Землю буров советских автоматических «лунников» показали, что на них металл интенсивно изнашивается, на режущих кромках образуются ямочки, подобные следам оспы. Рыхлый, но плотный, сухой, но влажный, – как поведет себя такой материал в строительных делах, предсказать трудно.
Совершенно ясно, что архитекторы будут стараться использовать в космических новостройках земной опыт, хотя делать это всегда придется с большими оговорками. Но все-таки кое-что земное может, мне кажется, пригодиться на Луне. Группа архитекторов разных стран – Ф. Отто (ФРГ), О. Эруп (Англия), К. Танге (Япония) – спроектировала для условий Крайнего Севера город под куполом. Его диаметр 2570 метров при максимальной высоте 240 метров. Это пневматическая конструкция из сети полистироловых тросов, покрытых двумя слоями прозрачной поливинилхлоридной пленки. Купол можно установить прямо на грунте и надуть за 50 часов. Атомная электростанция, обслуживающая город, находится вне купола.
Поскольку водоснабжение в необжитых районах обходится очень дорого, американские проектировщики временных поселков строителей северных нефтепроводов стремятся сократить потребление воды. В частности, в этих поселках предусматривается создание бань-саун, которые снизят потребности в ваннах и душах. Питьевая вода там регенерируется для многократного использования. Бани, прачечные и сушилки сосредоточиваются в одном центре коммунального обслуживания, чтобы не разбазаривать воду. Такой центр объемом в 200 квадратных метров уже построен в Эммонаке. Думается, и этот опыт пригодится архитекторам лунных колоний.
Надо признать, что архитектурные контуры лунных поселков просматриваются сегодня еще весьма туманно. Туман этот сгущается, когда мы начинаем говорить о колонизации других небесных тел, в частности Марса и Венеры – наших ближайших космических соседей.
Пока мы не очень хорошо представляем, зачем, собственно, нам может понадобиться Марс, содержит ли он некие неведомые до поры богатства, которые заставили бы думать о его колонизации. Очевидно, в недалеком будущем, когда космические межпланетные автоматы доставят с Марса образцы его грунта, можно будет сказать что-нибудь более определенное. Но уже сегодня можно говорить о Марсе как заправочной космической станции, на которой можно получить, скажем, кислород для жидкостных ракетных двигателей и систем жизнеобеспечения межпланетных пилотируемых кораблей. Атмосфера Марса, как известно, на 95,3 процента состоит из чистого углекислого газа. Если сжать марсианский воздух, подогреть примерно до тысячи градусов и подавать в ячейку с твердым электролитом, можно получить окись углерода и кислород. Коли удастся добыть на Марсе или привезти с Земли жидкий метан, то полученный кислород несложно хранить в жидком состоянии. Кстати, метан можно использовать как ракетное топливо.
Если мы увидим, что Марс стоит того, чтобы организовать на нем постоянные поселения, то самым лучшим вариантом будет такое преобразование всей его природы, которое бы позволило землянам жить на Марсе без скафандров, в обычных «земных» домах и наслаждаться неведомой на Земле легкостью. Теоретически это возможно. С помощью колоний зелено-голубых морских водорослей можно в процессе фотосинтеза генерировать кислород и выпускать его в марсианскую атмосферу. Правда, расчеты, сделанные на ЭВМ, показывают, что для ее насыщения потребуется около ста тысяч Лет. Этот процесс можно ускорить в десять раз, если сделать Марс теплее, заставить его поглощать больше солнечной энергии. Примерно сто лет потребуется, чтобы засыпать песком и пылью полярные шапки планеты, которые отражают много солнечных лучей.
Сложнее «приручить» еще более чуждый человеку мир Венеры. Несмотря на то что существует научно обоснованная гипотеза, утверждающая, что в начале своего существования эта планета имела более благоприятный климат и на ней существовали океаны, сейчас огромное давление венерианской атмосферы и жар ее поверхности делает существование человека на «прекраснейшей из звезд небесных» (слова Гомера) очень сложным. Проекты «преобразования» Венеры включают очень много пунктов. Прежде всего планету требуется охладить. С одной стороны, солнечные лучи хорошо отражаются облаками, с другой – эти облака создают тепличный эффект. Таким образом, Венера должна быть облачной планетой, но менее облачной, чем сейчас, для того чтобы остыть. Чтобы «остудить» поверхность Венеры до 26—27 градусов тепла, надо увеличить теплопередачу за счет ускорения вращения планеты. Сделать это возможно, как считает американский журнал «Космический полет», установив на Венере мощные реактивные двигатели, которые должны работать непрерывно более 12 лет. Какие двигатели способны иметь такой ресурс работы и откуда взять невообразимое количество топлива, для них – неясно. Сократить продолжительность венерианских суток можно, сталкивая Венеру с большими астероидами. Если хорошенько прицелиться и ударить 350-километровым астероидом по экватору планеты, продолжительность венерианских суток сократится с 243 до 20,1 земных суток. После третьего столкновения уменьшится до 11 суток, а если учинить 46 таких столкновений, сравняется с земными сутками. Разумеется, такие удары порядком изувечат лик планеты, названной в честь богини любви и красоты. От каждого такого удара на ее лице останется «оспина» – кратер диаметром больше четырех километров. Весь вопрос в том, хватит ли астероидов… После всех этих соударений надо обогатить атмосферу Венеры азотом и кислородом, что, по мнению журнала, можно сделать, снова столкнув Венеру на этот раз с ядрами комет.
Подобный пример «плана преобразования» иных миров я привел скорее для юмористической разрядки читателей, чем для иллюстрации действительных проблем космической колонизации, имеющих реалистические решения. В самой идее преобразования природы других планет нет, разумеется, ничего антинаучного, но острейшие земные заботы сегодняшнего дня заставляют думать, что человечество еще не скоро примется за подобную работу, возможно и неблагодарную.
Да, возможно, и неблагодарную, но сердцу не прикажешь, мечту не остановишь. В «Комсомольской правде» прочитал я отрывок из школьного сочинения: «Я стану архитектором, буду проектировать новые дома, театры, клубы… Дома будут строиться из цветного стекла, и, открыв дверь этого дома, мы услышим тихую, легкую музыку… На советы архитекторов будут приезжать архитекторы с других планет. Будут обмениваться опытом, какие у них строятся города. Вот один архитектор с Марса начал рассказывать, какие у них строятся дома: «Наши дома похожи на цветы, на огромные шары, кубы. Все это сделано из цветного стекла, пластмассы. В парках вместо дворников дорожки убирают роботы, все это сделано совместно с советскими архитекторами!..»
И, может быть, жизнь так же переселится на Луну. Там тоже нужны архитекторы. На Луне будут красивые города. И один город обязательно будет называться Детство. Там будут жить только дети…»
Мальчик мечтает. Кто знает, может быть, он действительно построит город, о котором все мы мечтали в отроческие годы…
Итак, в том случае, если речь идет о станциях с генерацией искусственной тяжести или о Луне, Марсе, Венере и даже, если уж вволю расфантазироваться, о спутниках Юпитера, астероидах и прочих небесных телах, масса которых меньше массы нашей планеты, мы имеем некие переходные варианты от земных условий к невесомости, варианты «облегченного мира», в котором жизнь во внешних ее проявлениях будет более или менее походить на земное существование. При определенной сноровке, потренировавшись, можно будет научиться и ходить, и лежать, и держать все подвижные окружающие предметы в относительном повиновении. Экспедиции «Аполлонов», например, показали, что в облегченном в шесть раз по сравнению с земным лунном мире требуется примерно двадцать минут, чтобы научиться ходить и приобрести особую «лунную» осанку, которую медики назвали «позой усталой обезьяны». Да, мы знаем хотя бы на примере Луны, что «облегченный мир» – среда весьма специфическая, что природа новых миров весьма «неохотно», «с ленцой» будет подчиняться нашим земным порядкам. Мы понимаем, сколько усилий, сколько изобретательности потребует от архитекторов эта увлекательная работа вне Земли.
«Есть два пути, – пишет в своей книге «Города на орбитах» Ф. Ю. Зигель, – или человек так перестроит свой организм, что превратится, говоря словами Циолковского, в «животное космоса», способное переносить и невесомость, и вакуум, и вредные облучения, и другие трудности открытого космоса; или (что несравненно реальнее) перенесет в космос кусочек земного уюта, то есть создаст в космических поселениях (на планетах ли или между ними) искусственную земноподобную обстановку».
По какому из этих двух путей пойдет земная цивилизация, распространяющаяся в космосе, мы узнаем только в будущем. Но уже сегодня ясно, что любой из путей ведет нас в неизвестную страну, где нас ждут приключения, о которых не могли даже мечтать герои Жюля Верна и Ивана Ефремова.
Не знаю, удалось ли мне в чем-нибудь убедить вас, благосклонный читатель. И тем более вас, специалист земной индустрии, скептически относящийся к космическим фантазиям. Но я попытался выстроить свой рассказ так, чтобы ответить на вопросы самые простые и самые важные. Зачем строить, зачем городить весь этот звездный огород? Где строить? Из чего? Кому это предстоит делать? Что это может в принципе нам дать? Где приблизительно проходит граница нынешних научно-технических реалий и пусть даже обоснованных, но все-таки научно-технических фантазий?
Цифрам, здесь приведенным, можно не верить. В наш век все так быстро меняется, что всякий цифровой материал неизбежно устаревает. Да и не нужно мне, по правде говоря, чтобы вы верили моим цифрам. Мне другое нужно. Мне нужно, чтобы вы поняли, что весь этот наш с вами странный разговор не из пальца высосан, что пройдет несколько лет, пусть десятилетий, и все наши туманные подчас рассуждения окажутся темами серьезных разработок, студенческих дипломов, кандидатских и докторских диссертаций. Что рано или поздно всем этим придется нам заниматься, потому что, расплавив в примитивном горне кусок метеоритного железа много тысячелетий тому назад, мы уже тогда приговорили себя к этой сложной и дорогой работе. И никуда нам от нее не деться, не спрятаться. Разумеется, если мы хотим в счастье, достатке и чистоте жить на своей родной Земле. А мы хотим.
