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: 9 (всего у книги 48 страниц)
Наконец, еще один довод. При развитии и расширении масштабов любое производство, земное ли, космическое ли, имеет тенденцию к удешевлению. Космические солнечные электростанции с электростанциями тепловыми еще конкурировать не могут, а с атомными уже пытаются. Пытаются, правда, пока на бумаге. Начнут строить, и смета начнет разбухать – всегда так бывало. Но тенденция важна!
Главное, повторяю, надо! Когда прижмет, придется делать. А прижимать уже начинает.
«Мы стоим на пороге индустриализации космического пространства, – пишет доктор технических наук С. Гришин. – Собственно, она уже началась. Как использовать уникальные условия космоса – невесомость, глубокий вакуум, сверхнизкие температуры, излучения – для изготовления материалов с необычными физико-механическими свойствами, крупных монокристаллов, сверхчистых веществ, в том числе медикаментов? Этим сейчас занята космическая технология. Корень проблемы – физика невесомости. Здесь многое еще не ясно. Именно от прогресса физики невесомости будет зависеть прогресс космической технологии».
Продолжением «Вулкана», который работал на «Союзе-6» в октябре 1969 года, можно назвать создание украинскими инженерами малогабаритной установки для плавки, сварки, пайки и резки металлов с использованием лучистой энергии Солнца, которая предназначается для работы на околоземной орбите. В Киевском институте электросварки им. Е. О. Патона создан и опытный стенд-тренажер, который позволяет проводить разнообразные технологические, медико-биологические и эргономические исследования.
Уже сегодня в космосе испытано более двухсот различных исследовательских и производственных процессов, и редкий полет обходится теперь без того, чтобы в его программу не были бы включены подобные работы. Например, во время первого в мире международного космического полета по программе «Союз» – «Аполлон» на эксперименты по космическому производству было затрачено 125 часов полетного времени. Это понятно: условия космического пространства, и прежде всего невесомость, сулят производственникам необыкновенные выгоды. Отсутствие тяжести позволяет, в частности, выращивать кристаллы с высокой степенью чистоты, которые очень нужны для дальнейшего прогресса электронной техники. Более однородные свойства приобретают при плавлении в невесомости эвтектические сплавы. Установлено, что отсутствие силы тяжести влияет на процессы отвердения некоторых насыщенных растворов.
В бортовом журнале «Салюта-5» летом 1976 года один из опытов обозначался кратко: «Поток». Установка «Поток» была частью научного комплекса «Физика», размещенного в приборном отсеке орбитальной станции. Цель эксперимента – изучение движения жидкости под действием капиллярных сил в условиях невесомости. Капиллярность – свойство жидкостей подниматься и опускаться в тонких «волосяных» (в старых словарях слово «капиллярность» заменялось не употребляемым ныне словом «волосность») каналах – исследовалась еще классиками науки. Однако, несмотря на то что изучена она в земных условиях достаточно подробно, нельзя сказать, что явление капиллярности широко используется в промышленности и быту. Всевозможные фитили, уплотнение почв, чтобы поползла по тонким каналам вверх, к корням, влага. Больше – не помню.
И в фитилях, и в поле главный спор шел между силами капиллярности, которые в тонких смачиваемых (это важно!) каналах влекли жидкость вверх, и силами земной тяжести, которые тащили ее вниз. В космосе гравитационных сил нет, поэтому теоретики предсказывают расширение полезных применений явления капиллярности.
Эксперимент на «Салюте-5» был классически прост. Два прозрачных шара соединены капиллярной трубкой. Один шар, в котором налита подкрашенная жидкость, изготовлен из материала ею не смачивающегося. Другой шар – смачивается. Еще одна трубка, соединяющая шары, предназначена для перетекания воздуха. Прозрачность установки позволяет вести киносъемку опыта.
По идее, силы капиллярности, не сдерживаемые силами тяготения, должны перетащить, перекачать жидкость из шара в шар гораздо быстрее и энергичнее, чем это они могли бы сделать на Земле. Скорость перетекания действительно возрастет. Не станет ли этот простой опыт прообразом будущих капиллярных насосов межпланетных кораблей, идеальных насосов, которые не имеют никаких движущихся частей и которые не требуют для своей работы никакой энергии?
Если «Поток» по самой мысли своей исследовал нечто отвлеченное, то «Сфера» должна была помочь в решении задач сугубо практических. Оба эти опыта объединялись не только комплексом «Физика», но и предметом изучения: в «Сфере» жидкость тоже взаимодействует с невесомостью.
Герои фантастических романов и вполне реальные герои телепередач космовидения до этого уже не раз демонстрировали, как моментально обретает форму шара пролитая в невесомости жидкость: форма ее определяется лишь силами поверхностного натяжения. На Земле подобные условия невозможны. Правда, наши предки, не зная и слова такого – «гравитация», – стремились обмануть ее, когда изготовляли свинцовую дробь, пропуская расплавленный металл через сита, установленные на верхушке башни. В наши дни, чтобы изготовить особо точные шарики для прецизионных шарикоподшипников, требуется провести более десятка технологических операций. Кроме того, при доводке формы нарушается поверхностная структура металла. Космос – идеальное место для изготовления идеальных шариков. Этот тезис и проверялся в полете «Салюта-5».
Металлические заготовки для космической плавильни для простоты были сделаны из сплава Вуда – смеси висмута, свинца, олова и кадмия, который плавится при температуре чуть выше 60 градусов. (Помните трюк на вечерах «занимательной науки»: чайная ложка в стакане тает на глазах удивленных зрителей под струей кипятка?) Капли расплавленного электрическим нагревателем металла выталкивались в лавсановый мешок, размеры которого были достаточно велики, чтобы капли успели затвердеть до того, как они соприкоснутся со стенками мешка. Мешок, собственно, нужен был только для того, чтобы не ловить потом маленькие шарики по всем отсекам станции.
«Сфера» должна была дать идеально точные сферы. Однако идею требовалось проверить. Форма теоретически может искажаться, если центр масс жидкости не будет совпадать с центром масс самой орбитальной станции. Кроме того, капелька может, затвердевая, колыхаться, хотя теоретически доказывалось, что силы поверхностного натяжения должны быстро справиться с силами вязкости, и капля почти мгновенно приобретает идеально сферическую форму. Если так, то, как сказано в книге И. Белякова и Ю. Борисова «Технология в космосе», «молекулярные силы могут использоваться как средство обработки металлов». Если так, то «допуски на изготовление изделий с помощью сил поверхностного натяжения могут быть уменьшены на несколько порядков».
Только космическая индустрия позволит нам получить новые виды биологических структур, поскольку только в невесомости существуют идеальные условия для разделения биологических материалов на уровне клеток. Космическим исследователям предстоит выяснить новые механизмы – тепло– и массопереноса, управления выращиванием кристаллов и образования многофазных сплавов. Очевидно, все земные инженерные справочники для космических строителей придется переписывать заново, а для этого провести фундаментальные исследования в условиях невесомости и замерить новые значения различных констант в динамике жидкости и газа (числа Рейнольдса, Хартмана и др.), в термодинамике (критерии Грасгофа, Нуссельта и др.), в процессах массопереноса (числа Льюиса, Шмидта и др.). В общем, работы тут непочатый край. При этом надо учитывать, что мы еще сами не знаем всех возможностей космической индустрии и можем лишь домысливать все те преимущества, которые она сулит. Год от года, наряду с физическими, астрономическими, медико-биологическими и другими экспериментами, объем технологических исследований постоянно возрастал.
Я рассказывал о некоторых работах на «Салюте-5». Знаменитый «Салют-7» – орбитальная станция, на которой был установлен, а затем превышен мировой рекорд пребывания человека в космическом пространстве, – был уже просто маленьким многоотраслевым заводиком. Технологические печи «Магма» и «Корунд» позволили провести широкие исследования по механизму массопереноса, анизотропии скорости роста кристаллов и отработке будущих – уже по-настоящему промышленных – процессов производства полупроводников в условиях микрогравитации. Специально созданные и установленные на борту «Союза-7» приборы «Ресурс», «Эласт», «Спираль» и другие позволили провести фундаментальные исследования процессов кристаллизации в невесомости, изучить ничтожное и все-таки принципиально важное влияние микрогравитации, которая, как ни крути, существует, на рост кристаллов, провести изучение характеристик материалов в условиях их работы в космосе.
В течение многих месяцев Анатолий Березовой, Валентин Лебедев, Владимир Джанибеков, Александр Иванченков, Леонид Попов, Александр Серебров, Светлана Савицкая, Владимир Ляхов, Александр Александров, рекордсмены Кизим – Соловьев – Атьков, француз Кретьен и индус Шарма проводили множество разнообразных технологических опытов, итоги которых долго еще будут анализироваться на Земле. Думаю, что к тому времени, когда эта рукопись превратится в печатный текст, и список космических технологов, и тематика их исследований непременно увеличатся – ведь только газетные репортажи в состоянии отразить прогресс в этой области науки и техники с соблюдением реальных временных масштабов. Все книги о современной космонавтике устаревают уже к моменту их появления на прилавках, поскольку проводить научные исследования в космосе мы научились быстрее, чем печатать книги.
Однако не будем отвлекаться земными, а точнее – приземленными проблемами. Мы же договаривались воспарить…
Академик В. П. Глушко писал: «К решаемым проблемам относится космическая энергетика. Создав на небесном теле, обладающем запасами полезных ископаемых, энергетическую базу, можно будет налаживать там добывающую промышленность, а затем, естественно, и перерабатывающую». Академик говорит о небесном теле, но вполне можно обойтись и без него. Тем более что, как выяснилось, космическую индустрию выгоднее всего развивать в открытом космосе, поскольку энергетические затраты здесь будут ниже. Итак, где и на каком сырье может работать космический завод будущего?
Для внеземных промышленных предприятий большинство специалистов рекомендуют вполне определенный «адрес» в межпланетном пространстве. Речь идет о так называемых точках Лагранжа.
«Я снискал некоторую известность в математике», – так скромно оценил в конце жизни свои заслуги перед наукой великий французский математик Жозеф Луи Лагранж.
Он родился в Италии и по желанию своих родителей был определен в Туринский университет, чтобы стать адвокатом. Но уже беглое знакомство с математическими и астрономическими трудами вскоре перерастает в страстное увлечение точными науками, уже в 17 лет Лагранж начинает преподавать математику в Артиллерийской школе в Турине. Отец его, запутавшись в финансовых спекуляциях, окончательно разорился, что, впрочем, нисколько не огорчило молодого ученого. Позднее он писал: «Если я был бы богат, я, вероятно, не достиг бы моего положения в математике; и в какой другой области я добился бы тех же результатов?»
В трудах организованного им научного общества, которое явилось зародышем прославленной Туринской Академии наук, Лагранж публикует свои первые математические работы, которые сразу привлекают внимание крупнейших математиков Европы, и прежде всего Леонарда Эйлера, который добивается избрания Лагранжа сначала иностранным членом Берлинской Академии наук, а затем уговаривает его переселиться в Берлин. Двадцать лет работы Лагранжа в Берлине можно назвать временем постоянного восхождения к высотам науки, которое завершилось созданием классического труда – «Аналитической механики», изданной в 1788 году в Париже, куда Лагранж переехал после смерти своего высокого немецкого покровителя – прусского короля Фридриха II. Свой фундаментальный труд сам Лагранж характеризует так: «Я поставил своей целью свести теорию механики и методы решения связанных с нею задач к общим формулам, простое развитие которых дает все уравнения, необходимые для решения каждой задачи».
Возвращение ученого в Париж накануне Великой французской буржуазной революции, накал политических страстей, знакомство с выдающимися учеными этой бурной эпохи – Деламбером, Дидро, Монжем, Карно, Лавуазье, Лапласом – открывают перед Лагранжем новые горизонты. После революции он назначается членом комиссии по изобретениям и ремеслам, затем председателем Комиссии по установлению метрической системы мер и весов. Одновременно он продолжает заниматься математикой, публикует «Теорию аналитических функций», «Лекции по исчислению функций»; развивая труды Эйлера, создает новое математическое направление – теорию вариационного исчисления. Трудно даже перечислить все работы Лагранжа: собрание его сочинений по математике, механике и астрономии насчитывает 14 томов. Оглядывая его творческое наследие, надо признать, что в современной математике и механике нет таких областей, плодотворное развитие которых не было бы связано с трудами Жозефа Луи Лагранжа. Но среди этого бесконечного множества современных приложений трудов великого француза есть одна, если можно так сказать, суперсовременная.
Речь идет о так называемой «задаче трех тел». Удивительная задача! Когда только знакомишься с ней, кажется: чего же проще?! Но стоит лишь слегка копнуть, и выясняется, что простота эфемерна, что все тут сложно невероятно, связано, перевязано и перепутано… Если условия взаимного положения двух тел определялись законом всемирного тяготения Ньютона, то попавшее в их компанию третье тело все ломает. Забегая вперед, скажу, что над решением «задачи» трех тел» бились выдающиеся математические умы: Леонард Эйлер, Анри Пуанкаре, Карл Зундман. Последнему удалось решить эту задачу в общем виде лишь в 1912 году. Лагранж сделал один из первых шагов: он нашел частные случаи решения.
Что такое «три тела» применительно к интересующей нас проблеме? Это Земля, Луна и завод в космическом пространстве. Именно благодаря работам Лагранжа можно определить пять так называемых точек либрации системы Земля – Луна, то есть таких точек космического пространства, в которых любые находящиеся там тела будут оставаться неподвижными относительно прямой, соединяющей Землю и Луну. Все эти точки лежат в плоскости орбиты Луны. Первая – между Землей и Луной, но ближе к Луне. Вторая – на той же прямой, но за Луной, с Земли ее не видно: Луна загораживает. Вряд ли надо строить здесь что-нибудь: усложняется связь с родной планетой, да и психологически тяжело – в иллюминаторы никогда не заглядывает голубой земной шар. Третья точка – на орбите Луны, но «за солнцем», – диаметрально ей противоположная. Это будет как бы маленькая антилуна. Наконец, четвертая и пятая точки на лунной орбите, но обе стороны от Луны так, что Земля, Луна и две этих точки в плане составляют ромб. Все это и вычислил Лагранж. Вот эти закрепленные законами небесной механики «точки пустоты» и являются теми космическими колышками, которыми размечена будущая строительная площадка внеземных заводов.
Косможители «эфирных поселений» будут обслуживать эти заводы, работающие на сырье, доставляемом с Луны и отбуксированных сюда астероидов.
Еще К. Э. Циолковский писал в своих «Грезах о земле и небе», что люди будут управлять движением астероидов так же, «как мы управляем лошадьми». В 1957 году польские инженеры В. Гейслер и Н. Панков предложили переместить на околоземную орбиту астероид Гермес. Эта глыба диаметром около километра весит миллиард тонн и, по мысли авторов проекта, может быть использована для добычи железа.
Астрономам известно сегодня более полутора тысяч малых планет с диаметром 10—15 километров. Бааде (США) считает, что в пределах Солнечной системы их 44 тысячи. Путилин (СССР) говорит о 140 тысячах. Большинство этих небесных тел не превышают в диаметре трех километров. По подсчетам ученых Массачусетсского технологического института, около 100 миллионов тонн руды астероидов может плавиться в солнечных печах на околоземных орбитах.
Пытливые наблюдатели окрестностей космического пространства пришли к выводу, что и неподалеку от земного шара «бродят» около полусотни «беспризорных» астероидов, которые могут послужить изначальным источником сырья для космической промышленности. По некоторым данным, существуют астероиды, целиком состоящие из весьма дефицитных материалов: на 90 процентов из железа, на 9 процентов из никеля, а оставшийся один процент составляют благородные металлы – золото, серебро, платина. Траектории полета астероидов таковы, что потребуются не очень большие усилия, чтобы, изменив их орбиту, отбуксировать их в одну из точек Лагранжа. К глыбе с массой 10 миллионов тонн можно приделать крылья из солнечных батарей, площадь поверхности которых составит не менее одного квадратного километра. Получаемой энергии будет достаточно, чтобы электрореактивный двигатель, используя в качестве рабочего тела само вещество астероида, тихонько разгонял его в нужном направлении. В зависимости от величины самого астероида и параметров его траектории неспешная эта буксировка может продлиться разное время, иногда несколько лет. Торопиться, собственно, некуда. Швейцарский журналист Тео Гинсбург писал: «Если бы удалось доставить на Землю метеор диаметром 200 метров и использовать его как источник сырья, то это позволило бы сразу решить все задачи, поставленные перед промышленностью Швейцарии на 5 лет». Заметим, что есть промышленность более мощная, чем в Швейцарии, но, на наше счастье, есть и несравненно большие астероиды. Одного кубического километра астероидного вещества достаточно, чтобы обеспечить Землю железом на 15 лет и никелем на 1250 лет. По современным ценам этот металл стоит около пяти триллионов долларов, в то время как реализация описанного способа «отлова» астероидов на современном уровне развития космической техники оценивается в 1,7 миллиарда долларов. К 2010 году, когда подобный проект планируется осуществить, металл может только подорожать, а космические расходы наверняка сократятся. Но уже сегодня задача эта вполне реальная. Другой проект предусматривает направленные ядерные взрывы в космосе, которые раздробят небесную глыбу так, что одна из ее частей изменит свою орбиту в угодном нам направлении, а при очень аккуратной работе этот осколок можно будет, не опасаясь никаких катаклизмов, даже «посадить» в каком-нибудь глухом уголке земного шара.
Все сказанное не столь уж фантастично. Например, для монтажа в космосе электрореактивного двигателя, способного создать из астероидов новую Луну с массой в несколько миллионов тонн, потребуются регулярные космические полеты примерно в течение года. Кстати, эту новую Луну можно будет так расположить в космическом пространстве, что на ее поверхности будет выгодно построить, используя материал самой «Луны», солнечную электростанцию.
«Многодневная работа советских космонавтов на борту орбитальной станции «Салют» и американских астронавтов на борту «Скайлэб» говорит сама за себя, – заметил академик В. П. Глушко. – Сегодня орбитальная станция с исследовательскими целями, а завтра – с производственными. Сейчас на станции три человека, а завтра – десятки и сотни. Сейчас это только станция, а завтра – город-спутник со всем, что свойственно ему на Земле». Стратегический план всякого космического строительства подразумевает первоначальное создание некой скромной конструкции, с помощью которой создается другая, уже побольше и помощнее, за ней третья – еще больше. При использовании космическим заводом до 90 процентов внеземного сырья 6500 рабочих и инженеров смогут в конце концов строить в год до пяти солнечных электростанций с мощностью по 10 миллионов киловатт каждая. Когда же мы говорим о земном сырье, то имеются в виду не только специально адресованные в космос грузы, но и детали космических аппаратов, которые сейчас не используются, – некоторое время они кружат вокруг Земли на низких орбитах, а потом бесславно сгорают в верхних слоях атмосферы.
Если внимательно прочесть основополагающие партийные и государственные документы последних лет, связанных с прогрессом нашего народного хозяйства, нельзя не заметить, что многие абзацы этих документов посвящены робототехнике. Если в земных делах роботам поручаются все более и более сложные работы, то в делах космических им тем более отводится весьма ответственная роль. Очевидно, это будут уже специальные космические роботы нового поколения. Они должны обладать большей самостоятельностью, не требовать постоянных «подсказок» человека и сами реагировать на изменения в окружающей среде. Современный промышленный робот работает по заданной программе, не отвлекаясь на окружающее и не принимая никаких самостоятельных решений. Робот космический должен быть более универсальным и, насколько это возможно, приблизиться в своих реакциях на окружающую обстановку к реакциям человека. Информация, которую он будет получать с помощью телекамер и различных датчиков, поступит в центральную ЭВМ, которая, руководствуясь некой общей логикой поведения, будет принимать решения и управлять действием робота.
Листая научные журналы, видишь, что уже в конце нашего века применять космических роботов собираются, например, американцы и французы. В НАСА подсчитали, что пребывание на орбите человека обходится в 10 тысяч долларов в час, поскольку он требует дорогостоящей системы жизнеобеспечения. Роботам она не нужна. Кроме того, обычная аппаратура буквально засыпает наземные службы различной, иногда вовсе ей не требующейся информацией. За сутки могут передать столько, что на переработку потребуется месяц. Роботы смогут стать своеобразными информационными фильтрами, облегчая работу земных специалистов. Французское национальное управление по исследованию космического пространства собирается начать конструирование «умных» космических роботов, с тем чтобы в 1990 году отправить их в космос с помощью европейской ракеты «Ариан».
Роботы-монтажники и роботы-исследователи, работающие на поверхности других небесных тел, очевидно, должны быть снабжены «руками»-манипуляторами. Эти манипуляторы могут управляться с Земли, орбитальной станции, транспортного космического корабля или непосредственно на месте работы. Во всех вариантах манипулятор должен работать в очень сложных условиях. Его конструкторов беспокоит не столько невесомость, сколько глубокий вакуум, который приводит к слипанию металлических поверхностей и лишает механическую «руку» подвижности: подшипники и шарниры нуждаются в атмосфере. Работы по созданию специальных космических смазок ведутся специалистами многих стран уже долгие годы. В конце 70-х годов в Советском Союзе для работы в открытом космосе был получен, например, самосмазывающийся конструкционный материал димолит. Много трудов затратили инженеры для создания узлов манипуляторов, свободных от трения. Впервые это удалось сделать группе молодых ученых и инженеров трех советских вузов: МИЭМ, МВТУ им. Баумана и Владимирского политехнического института, работой которых руководили профессора А. Александров и Л. Воликевич. Так в 1982 году родился первый в мире бесшарнирный вакуумный манипулятор, творцы которого были отмечены за свою работу премией Ленинского комсомола.
Большие надежды связывает внеземная индустрия с использованием не только астероидов, но и лунного сырья. Это уже более сложная задача. Прежде всего надо определить, что есть на Луне для нас полезного, как это полезное добыть, а добытое переработать или отправить для переработки на космический завод с помощью ракет и электрических катапульт. Причем отправить нужно точно в точки либрации, чтобы лунные материалы не разлетались по всему околоземному пространству.
Примериваются к лунным богатствам люди уже давно. Первые советские автоматические станции «Луна» только начали в 1959 году непосредственное изучение нашего естественного спутника, как уже появились проекты использования его природных богатств. Впрочем, разработчики этих проектов сами указывают, что впервые идея создания космических заводов с использованием лунного сырья и солнечной энергии была высказана еще в 1920 году К. Э. Циолковским. Сегодня мы знаем, что недра Луны содержат много очень нужных нам руд и минералов. Интересно, что запасы их неравномерно распределяются между районами лунных гор и морей. В горах железа и алюминия раз в десять больше, чем в морях. Там же в три раза больше сырья для получения стекла. Зато моря в десять раз богаче титаном. Лунная почва, глубина которой больше в горах, может дать сырье для производства стекловолокна и керамики.
Главное богатство Луны – железо. Считается, что металлическое железо составляет до полпроцента состава лунного грунта. (По другим данным – 0,15—0,2 процента.) Ученые предполагают, что на Луне под влиянием корпускулярного излучения Солнца, содержащего ионы и атомы водорода и углерода, происходит естественный процесс восстановления железа из силикатных минералов. Недра нашего естественного спутника скрывают кроме того большие запасы алюминия, марганца, редких металлов. Есть тут титан, хром, кобальт, молибден, медь, никель, вольфрам, цирконий, свинец, уран. В качестве побочного продукта можно получать кислород. При затрате 75 киловатт установка весом в 8 тонн может дать в сутки 91 килограмм жидкого кислорода. Это много. Двенадцати лунным колонистам в месяц нужно для жизни всего около 350 килограмм кислорода. Химикам Римского университета удалось разработать процесс выделения газообразного кислорода из лунной породы. По сообщениям печати, переработка 20 килограммов грунта может дать столько кислорода, сколько требуется одному космонавту в течение суток. Монокристаллический кремний сверхвысокой чистоты очень пригодится для создания фотоэлементов солнечных батарей. К сожалению, в лунных породах мало воды (в астероидах ее содержание доходит до 20 процентов), калия, натрия.
Лунный грунт может дать неограниченное количество сырья для организации базальтового литья – весьма прочных строительных блоков, пустотелых кирпичей, химически стойких труб. Наконец, не подвергая лунный грунт никакой переработке, его можно просто спекать в строительные монолиты, нагревая до 800—900 градусов, а затем, после некоторой выдержки в нагретом состоянии, быстро охлаждая.
Для освоения богатств лунных недр эскизно спроектирована специальная опытная горнодобывающая установка, способная добывать до трех миллионов полезных ископаемых в год и эксплуатироваться в течение 30 лет. Эта установка состоит из экскаватора, десяти транспортеров, различного вспомогательного оборудования и автоматизированной системы управления. Собирать и пускать все механизмы должны люди, а потом присмотр за установкой можно будет поручить роботам, управляемым с Земли. При создании горнодобывающей установки применяется тот же план: от маленького – к большому; производительность ее будет возрастать постепенно с подключением новых и новых транспортеров. Поэтому потребление энергии в начале работ составит всего 8 тысяч киловатт, а после выхода установки на полную мощность вырастет до 930 тысяч киловатт. За 30 лет она должна добыть 16 миллионов тонн лунных пород.
Во всех этих весьма приблизительных эскизных проектах предусматривается невероятная – в сравнении с земными нормами – производительность труда. Например, специалисты космического центра НАСА им. Эймса подсчитали, что для обеспечения добычи и отправки с Луны миллиона тонн сырья и материалов в год потребуется труд примерно 150 лунных поселенцев. Это возможно лишь при предельной насыщенности всего производства всевозможной автоматикой.
Добытое сырье может, как уже упоминалось, отправляться в космос на орбитальные заводы с помощью электрических катапульт. Эти катапульты будут представлять собой мощные сверхпроводящие магниты с силой тока до 100 тысяч ампер. Длина разгонного участка приближается к трем километрам. Короче, это та самая электрическая пушка, которой так увлекались фантасты начала нашего века. Подсчитано, что стоимость транспортировки одного килограмма лунного сырья в космос не превысит одного доллара, что в несколько сот раз дешевле, если отправлять те же грузы ракетами. Другой проект предусматривает создание быстродействующей катапульты, «стреляющей» маленькими – около 4 килограммов – космическими посылками. За год она успеет «настрелять» 60 тысяч тонн. В другом проекте каждая лунная «посылка» весит больше – 22,7 килограмма. Устройство с магнитным приводом разгоняет ее по рельсовому пути длиной 3,6 километра и выбрасывает мешок в космическое пространство. Годовая производительность такой установки 544 тысячи тонн. Есть проекты, в которых лунное сырье разгоняется в кольцевой трассе, подобно тому как в ускорителях разгоняются элементарные частицы или ионы. Лунная посылка летит по баллистической траектории, а в районе орбитального завода захватывается специальной ловушкой. Такая ловушка, по мнению проектировщиков, должна представлять собою конструкцию в виде большой трубы диаметром около 40—50 метров или сети, рассчитанной на прием лунных «посылок» весом до 4,5 тонн. Очевидно, она должна стабилизироваться в пространстве с помощью ракетных двигателей. Двигатели будут нужны и потому, что каждая пойманная лунная «посылка» будет сдвигать ловушку с ее места, изменять ее космические координаты. Если попадание «посылки» не совпадает с центром масс ловушки, это приведет к ее закрутке, и следующая «посылка» может в нее не попасть. Наконец, двигатели нужны и для того, чтобы наполненную ловушку отбуксировать к космическому заводу. Когда наблюдаешь, как много снега просыпается с самосвала, работающего в паре со снегоуборочной машиной, невольно думаешь о всех сложностях работы находящейся в непрерывном движении системы «катапульта-ловушка», представляешь себе, сколько может «просыпаться» там, и начинаешь тревожиться о чистоте околоземного космического пространства.
Несмотря на энергетические преимущества создания внеземной индустрии в открытом космосе, существует немало проектов и лунных промышленных предприятий. Научно-исследовательский институт Луны и планет в техасском городе Хьюстоне проанализировал, какие же технологические процессы могут быть применены на Луне для переработки полученного сырья. Выяснилось, что наиболее эффективны будут гидрохимический и металлургический процессы. Рекомендован также электролиз кремниевых расплавов, карбохимический и кремнийтермический методы преобразования веществ и углеродно-хлорное восстановление, особенно эффективное для получения железа, алюминия и титана.
