Из пушки на Луну. Будущее. Вариант

Будущее планеты, цивилизации – одна из популярных тем последних десятилетий. Нарастающие масштабы войн и появление глобального оружия привели к появлению гипотез о нестабильности нашего существования. Этому же способствуют наблюдение гибели далеких звезд и взрывов на Солнце, нередко возникающая опасность столкновения с астероидами. О периодическом исчезновении на Земле почти всех живых существ, разрушительных экологических катастрофах говорит и изучение ее истории. Религии предсказывали апокалипсис еще тысячи лет назад, и ожидали его в конце первого тысячелетия нашей эры; затем приурочивали к разным другим датам и событиям. В последние полвека о возможности катаклизма в не столь отдаленной перспективе говорят сотни статей и книг, фильмы и инсценировки по телевидению.

В настоящем очерке мы попытаемся рассмотреть противоположный сценарий - положительное развитие событий; представить, чего может достигнуть человечество в ближайшем будущем, если оно преодолеет природные опасности и избегнет апокалиптических конфликтов.

Прежде всего отметим, что весьма вероятно понижение во многих странах рождаемости – до 1,2-1,5 детей на семью, как это происходит сейчас в большинстве развитых стран. Уровень жизни хотя и относительно медленно, но все же повышается во многих государствах, и почти как следствие этого падает число новорожденных. Такая тенденция прослеживается в разных регионах планеты, и вопрос в том, успеет ли население планеты остановиться на уровне 10-11 миллиардов человек. Далее может последовать и уменьшение численности – трудно сказать до какой величины; по крайней мере, до уровня, который может быть обеспечен жизненными благами. Существенно и то, что развивающиеся технологии облегчают производство пищи, одежды, удешевляют жилища, транспорт и др. Наметившиеся тенденции могут привести к тому, что через 5-7 поколений численность населения на Земле уменьшится до нескольких миллиардов. Вполне возможно, что самыми критическими являются ближайшие десятки лет (21 век?).

Следующий вопрос – наличие (достаточность) ресурсов – для производства энергии, пищи, добычи металлов, снабжения пресной водой; размер территории, мало подверженной природным катаклизмам с пригодной для жизни атмосферой.

Из пушки на Луну. Будущее. Вариант

Сразу скажем, что проблема истощения ресурсов представляется нам надуманной. Решение существует, оно в значительной мере подготовлено, и дело только в концентрации усилий для его реализации. Просто не надо забывать, что, живя на Земле –практически в коммунальной квартире, – мы имеем реальную возможность распахнуть дверь и выйти на освещенное солнцем поле с безграничными ресурсами. Это внеземное пространство (прежде всего ближний космос), материалы и энергия, которые там содержатся. После 50 лет космической эры надо сделать ещё несколько шагов, чтобы воспользоваться этими ресурсами. На Землю попадает меньше миллиардной доли энергии Солнца, и мы используем её ничтожную часть. Масса металлов и минералов, содержащихся в астероидах, на Луне существенно больше, чем в доступном нам верхнем слое Земли. Разрабатывать дальше глубинные слои Земли, по-видимому, окажется дороже, чем удешевить выход в космос, построить там заводы и комфортабельные жилища. (К.Циолковский: “Планета есть колыбель разума, но нельзя вечно жить в колыбели”).

Солнечные батареи смогут аккумулировать энергию; первую космическую электростанцию планируют ввести в строй уже в ближайшие годы. Предполагается, что и первые лунные обитаемые станции заработают до середины этого века. В 2001 г. космический аппарат уже совершил посадку на крупный астероид - длиной в 33 километра. На его поверхности находились тысячи валунов, в том числе и с редкими минералами. Их можно было собрать, даже не занимаясь раскопками. Есть астероиды, состоящие целиком из металлов, причём не в руде, а в чистом, самородном виде.

Не так далеко время, когда станет рациональным изготавливать фрагменты сооружений космических станций на заводах, расположенных вне Земли, – на Луне или на искусственных спутниках. Таким образом, в значительной мере будет снята проблема преодоления земной силы тяжести. Управляемые роботами или малым числом людей предприятия будут производить оборудование, необходимое для строительства космических промышленных объектов, поселений, а также средства жизни. Сначала нам предстоит пройти достаточно сложную стадию – вывести первое производство во внеземное пространство. Затем с его помощью можно будет форсировать космическое строительство.

Темпы освоения ресурсов космического пространства могут быть достаточно высокими. Вспомним, с какой скоростью развивалась космонавтика; наиболее характерный параметр - вес спутников с 1957 г. увеличился почти в 1500 раз, - с 83 килограммов до более 120 тонн (за 12 лет). И вообще, рост основных параметров новой техники в тысячу, даже в миллион раз за одно или несколько десятилетий не является чем-то необычным: такой скачок произошёл в производстве делящихся изотопов в атомной промышленности, в параметрах компьютеров, не говоря уже о мощности бомб; в 1903 первый самолет пролетел сотни метров, а через 15 лет уже было построено более 200 тысяч самолетов (с несравненно большими дальностью полета и полезной нагрузкой). Всё определяется тем, насколько это нужно, насколько принципиально возможно и какие силы и средства собраны для решения проблемы.

Из пушки на Луну. Будущее. Вариант

На наш взгляд, на следующем этапе одной из главных задач является разработка новых, более эффективных способов вывода объёктов в космос. Сегодня вес спутника, попадающего на орбиту Земли, составляет лишь несколько процентов от начального, взлётного веса ракеты. В момент старта мощность двигателей, количество топлива рассчитаны на то, чтобы оторвать от земли и ускорить огромное, чрезмерно большое устройство. Низкий кпд приводит и к значительному, почти недопустимому загрязнению атмосферы продуктами сгорания ракетных двигателей. Не говоря уже о технике безопасности – когда люди или ценная нагрузка находятся практически на бомбе – сотнях или тысячах тонн вещества, способного взорваться.

Представляется целесообразным рассмотреть схемы, в которых ускоряется только полезная нагрузка и последние 1-2 ступени ракеты. Например, в частично вакуумированном длинном туннеле. Такой канал может быть создан в горах и иметь длину несколько километров[1]. Интервалы между пусками уменьшить до часов или десятков минут. (Сегодня стартовая площадка больших ракет требует значительного времени для подготовки очередного запуска). Из пушки на Луну – это почти гениальное предвидение Ж.Верна. Интересно, что о возможности достичь космической скорости, выстрелив из пушки, говорил еще Ньютон. В первой половине прошлого столетия были и проекты орудий, снаряд которых представлял собой ракету с одной или несколькими ступенями. Ускорение в 3-х километровом канале сжатым водородом трехтонной платформы обсуждалось несколько лет назад в США. Все чаще появляются сообщения о катапультах, рельсотронах, используемых для ускорения летательных аппаратов при взлете[2],[3]. По-видимому такие системы смогут в первую очередь использоваться для запуска грузовых кораблей, т.к. присущие им большие ускорения могут быть неприемлемы для космонавтов.

Из пушки на Луну. Будущее. Вариант Катапульта для взлета летательного аппарата

Вспомним и ускорители элементарных частиц, которые разгоняют интенсивные потоки электронов почти до скорости света с кпд до 95% (!) (И импульсные, и стационарные потоки мощностью сотни киловатт; существуют схемы, которые позволяют поднять мощности до гиговатт)[4] . Конечно, это совсем иные устройства: электроны – заряженные частицы, и их ускоряют в электрическом поле. Но и тут хватало трудностей, на преодоление которых физики потратили десятки лет. Проведены и успешные опыты по экономичному ускорению в тысячи раз более тяжёлых частиц – ионов[5]. Качественно лучшие параметры физических установок вдохновляют на поиски новых, радикальных решений для запусков в космос. В последние годы появляются сообщения об экспериментах по ускорению электромагнитными полями тел весом несколько граммов до космических скоростей. Какие-то достижения и идеи могут быть заимствованы из транспортных систем с магнитной подушкой.

Можно понять, почему до сих пор активно не велись работы по созданию монументальных сооружений для начального разгона тяжёлых тел без ракетного двигателя. Подавляющая часть разработчиков прежде всего думает об оборонных новинках: желательно, чтобы каждая военная ракета находилась отдельно, а некоторые периодически меняли свою позицию. Не секрет, что прикладные и научные космические достижения являются боковым выходом военных программ, и на них затрачивается относительно небольшая часть средств и усилий. Сделав приоритетной разработку экономичного вывода грузов в космос, мы можем получить результаты в разумные сроки. Такая концепция хорошо стыкуется с назревшей необходимостью прекратить гонку вооружений и заняться другими, актуальными вопросами жизни человечества.

Отметим и другое направление - использование для первой фазы ускорения космических объектов специальных самолетов. Успешные результаты в таком способе получены в недавнее время (американский Space Ship One). Стоимость полета человека за пределы атмосферы (пока кратковременного, практически развлекательного) существенно уменьшается, и тысячи людей записываются в очередь на такой полет. Предполагается, что регулярные рейсы начнутся в ближайшем будущем, и затем стоимость будет дальше снижаться. Периодически в печати появляются сообщения о перспективах создания на основе достижений нанотехнологии материалов, в 50-100 раз более прочных, чем существующие, и тогда не исключена реализация другого фантастического проекта выхода в космос – космического лифта.

Если говорить о более долгосрочных прогнозах, то это постройка космических городов, может быть, даже перелёты в другие звёздные системы. Уже обсуждают возможность создания искусственной атмосферы на Марсе, использование для длительных полётов “космических парусов”, ядерных двигателей и другие проекты. Трудно предвидеть, какие открытия и перспективы нас ждут впереди. Конечно, всё это произойдёт, если прекратятся ожесточённые конфликты на Земле и, естественно, если они не будут перенесены в космос.

Прогнозы на более отдаленное будущее касаются также преобразований самой природы человека и интеллектуальных устройств. Это – искусственный разум, роботы, киборги, генетически модифицированные люди. Одно из перспективных направлений - это создание легких и наделённых высоким интеллектом автоматов-роботов, способных провести значительную часть работ без присутствия человека. Как известно, здесь исследования идут весьма интенсивно и помимо роботов обычных размеров большие возможности откроют и сверхминиатюрные нанороботы.

В эру искусственного разума (если она наступит) снимутся многие нынешние проблемы окружающей среды, т.к. новые мыслящие устройства (существа?) смогут не только лучше сохранять ее, но и находится в более широком диапазоне параметров окружающих условий. В этой связи отметим, что существует и концепция, что нынешний этап эволюции разума – это как бы внутриутробное развитие, а на следующих этапах разум качественно модифицируется, вырвется в космос и будет широко осваивать далекие миры.


[1] См. в книге «Долго ли осталось нам жить?» (2006) и http://www.savefuture.ru/files/2009edition.pdf; http://www.savefuture.net/files/2009edition-en.pdf (в обеих ссылках гл.17)

[2] См.,например, http://www.inright.ru/news/id_4035/

[3] Пушку со 156 метровым стволом на дальность стрельбы 1-2 км пытался создать (по стечению обстоятельств - в Ираке) талантливый инженер Джеральд Булл, но был убит и работы остановлены. Были планы запуска из нее на орбиту Земли спутника весом до 200 кг.

[4] См. книгу автора «Интенсивные электронные пучки» (Энергоатомиздат, 1984)

[5] Е.Абрамян, В.Вечеславов, Ускорение интенсивного пучка протонов на установке трансформаторного типа. Атомная энергия, т.22,в.5, 1967

Besucherzahler meet and marry russian women
счетчик посещений
© 2010 г.