| Источник

Космонавтика своим появлением обязана политическим амбициям сверхдержав, бросивших колоссальные ресурсы буквально в пустоту, только ради укрепления национального престижа.

Освоение космоса

Но несмотря на полувековое присутствие в космическом пространстве, космические программы по прежнему остаются по сути пропагандистскими и научными. Реальная индустриализация космоса идет только за счет роста коммерческой спутниковой группировки, но нельзя осваивать космос одними спутниками.

В планы аэрокосмических агентств на ближайшие десятилетия не предусматривают ничего принципиально нового, несмотря на укрепление космической индустрии, появление новых технологий и тенденций.

Альтернативный сценарий развития космонавтики, предусматривающий создание индустриальной группировки рассчитанной на промышленную деятельность, освоение инопланетных ресурсов и частное финансирование, дает возможность перейти от бюджетных исследовательских миссий к промышленной колонизации космоса. Дальнейшее расширение которой не будут сдерживать зависимость от ограниченных государственных бюджетов.

Мысли о полетах в космическое пространство не покидали человечество с момента осознания факта того, что земля не центр мироздания, а маленькая песчинка, окруженная бесконечным океаном пространства и множеством планет. Своеобразными, но в чем-то похожими на землю мирами, необитаемыми только из-за отсутствия транспортных средств позволяющих до них долететь.

После появления первых космических ракет, полеты в космос стали реальностью, человечество перестало быть запертым на земле. Но, несмотря на техническую осуществимость, колонизации ближайших к земле планет не происходит. Кроме того, колонизация космоса даже не рассматривается в серьез в научном сообществе. Присутствие человеческой деятельности на других планетах ограничивается разовыми экспедициями, в основном автоматических, не считая единственной серии пилотируемых полетов на луну и станции на околоземной орбите. Такую деятельность нельзя в полном смысле считать освоением космоса, так-так речь идет только о научных исследованиях. Реальное освоение других планет может начинаться с постоянных обитаемых баз, рассчитанных на долговременное пребывание. Только постоянные базы могут служить центрами для последующего распространения людей в космическом пространстве – «Космической экспансии».

Принятое в аэрокосмическом сообществе мнение, что основным препятствием колонизации космоса служит высокая цена космического транспорта не совсем верно. Цена космических полетов действительно очень велика, но не запредельна, научно технический и экономический потенциал человечества позволяет создать инопланетные базы и это не потребует никаких сверх затрат, цена инопланетных поселений незначительна в глобальном масштабе. Люди не стремятся в космос не столько из-за отсутствия нужных технологий и денег, сколько из-за отсутствия реальной заинтересованности.
Колонизация космоса сдерживает не столько отсутствие средств, сколько отсутствие целей, стратегических направлений развития, которые сделали бы космическую экспансию очевидно необходимой и достижимой задачей. Целью, способной стать одним из направлений глобального развития, на которую человечество целенаправленно направит необходимые ресурсы.

Освоение космоса

Первой движущей силой побудившей людей к полетам в космическое пространство была политическая пропаганда. Первые космические миссии привлекали к себе большое общественное внимание и служили средством демонстрации собственного превосходства и политического устройства сверхдержав. Стратегия политического престижа и гуманитарные устремления позволили сделать стартовый рывок в космос, создавший космическую индустрию, когда о его практическом использовании еще не было речи.

Сейчас пилотируемая космонавтика и исследования других планет постепенно переходят в область науки, но все-таки основной задачей позволяющей получать государственное финансирование по-прежнему остается политический престиж. Фундаментальная наука тоже служит движущей силой на пути в космос, но одних научных интересов недостаточно для глобального экспансионистского стремления, без которого не преодолеть технический и финансовый разрыв, делающий другие планеты почти не доступными.

Экспансионистские проекты должны быть инфраструктурными, а не разовыми экспедициями, бюджетного финансирования для освоения других планет не хватит, следовательно, цели космической экспансии должны быть не идейными и научными, а практическими.

Пропагандисты традиционного направления космонавтики часто ставят в пример успешную коммерциализацию новых технологий наработанных в процессе создания космической техники и результатов научных исследований в космосе. Но инкубация технологий и коммерциализация научной деятельности слабый аргумент для инвесторов из сферы бизнеса. Такая стратегия приемлема для государств, но бюджетное финансирование ограничено, для привлечения в космос инвестиций из мировой экономики нужны прямые и гарантированные источники прибыли.

Освоение космосаНа прямую экономическую отдачу рассчитана группировка коммерческих спутников на околоземной орбите, основу которой составляют спутники связи и мониторинга. Группировка коммерческих спутников успешно развивающийся сегмент самофинансируемой космонавтки, деятельность которого включена в экономическую систему и информационную инфраструктуру земли. Коммерческую группировку можно считать примером успешного освоения космоса, хотя она не предполагает использование внеземных материальных ресурсов и сильно привязана к земле, но она может служить базисом для других, перспективных сегментов. Годовой оборот коммерческой космической индустрии сегодняшнего дня составляет около 160 миллиардов долларов и продолжает быстро расти, этого достаточно для появления инфраструктурных проектов, рассчитанных на обслуживание коммерческой спутниковой группировки, которые могут послужить прототипом «Галактической космической группировки» будущего.

Есть несколько потенциальных направлений коммерциализации «Бюджетных» секторов космонавтики, таких как пилотируемые станции и базы на луне. Сейчас широкую известность имеют направления космического туризма и добычи радиоактивного сырья «Геллия – 3» на луне. Но туристические услуги не могут быть основой финансирования для такой дорогой наукоемкой деятельности как космонавтика. Туризм может дать только небольшой дополнительный источник дохода. Обеспечить полноценное частное финансирование космонавтике может только промышленная деятельность, имеющая глобальное значение и обороты в десятки или сотни миллиардов долларов. На роль такой деятельности могла бы претендовать добыча изотопа Геллия – 3 на луне. Но этот проект связан с чрезвычайно высокими затратами на средства промышленной добычи и обогащения гелия – 3, концентрация которого в грунте очень низкая. К тому же работоспособных термоядерных реакторов способных потреблять этот изотоп не существует и на их появление можно рассчитывать не раньше чем через десятки лет. Проект добычи гелия – 3 на луне не реализуем в ближайшее время, и может стать востребованным только в отдаленной перспективе.

Признанные направления коммерческого и промышленного развития космонавтики не эффективны и не способны служить основой для новых прорывов. В связи с чем принятая концепция развития российской космонавтики не предусматривает принципиальных обновлений. Планируется реконструкция пилотируемой станции, пилотируемые полеты на луну и марс, но нет и речи о переходе к промышленной деятельности, новые проекты предусматривают научные задачи и бюджетное финансирование. Стремление к достижению более «Дальних космических горизонтов» исходящее от космической администрации вызвано не столько стремлением к расширению космической деятельности в интересах экономики, сколько «Гонкой за рекордами» для возобновления общественного интереса к миссиям, имеющим пропагандистские цели. Хотя официальная концепция предусматривает развитие транспортных систем нового поколения и использования орбитальной станции для сборки и обслуживания космических аппаратов, но технологическая деятельность по сценарию Роскосмоса рассчитана главным образом на обслуживание бюджетной группировки и его реализация не является решающей в плане коммерциализации.

Космические агентства продолжают планировать очередные исследовательские миссии, не принимая в расчет новые возможности которые дает быстрое развитие коммерческой спутниковой группировки и новых технологий.

Я независимый участник аэрокосмического сообщества и могу предложить концепцию альтернативного направления коммерческого, промышленного развития космонавтики, суть которого в объединении пилотируемой космонавтики, проектов перспективных космических транспортных систем и освоения луны в единую взаимосвязанную систему, работающую на обслуживание и развитие коммерческой спутниковой группировки.

В отличие от спутников, в задачу которых входят только услуги, «Индустриальная космическая группировка» будет не привязана к земле, будет более мобильна и рассчитана на разнообразную деятельность, в том числе и освоение лунных ресурсов, что делает ее более эффективным инструментом освоения космоса. Но ее деятельность будет приносить прибыль, она будет финансироваться частными корпорациями, и ее развитие не будет сдерживать ограниченные бюджеты и отсутствие практических целей для дальнейшего расширения. Что позволит космонавтике войти в русло практической колонизации космоса и получить практически неограниченные возможности для развития.

Практические задачи индустриальной группировки в снижении затрат на космический транспорт и обслуживании спутников, поэтому по мере ее развития любая деятельность в космосе будет становиться более дешевой и легко осуществимой.

Сценарий развития космической индустрии составляют несколько основных концепций и направлений деятельности.

 

Орбитальный «Космопорт»

Концепция перспективной системы выведения «Космопорт», состоящая из пилотируемой станции на околоземной орбите выполняющей функцию транспортного терминала и сборочной площадки и специализированного носителя – «Пони» которому отводится роль основной рабочей лошадки для выведения на орбиту полезной нагрузки.

Носитель Пони легкая, дешевая ракета с упрощенными двигателями и системами управления. Двигатели пони не имеют турбинных топливных насосов, используя для подачи топлива вытеснение из баков сжатым газом, для управления ракетой используется ориентация на маяки с дистанционной коррекцией. «Вытеснительная» подача топлива ограничивает мощность двигателей и стартовую массу ракеты, отсутствие автономных «Инерциальных» систем ориентации и сложной электроники привязывает ракету к полету по одной фиксированной траектории, от космодрома, до Космопорта, по которой ее «Ведут» маяки и центры управления. Но эти ограничения «Рабочей лошадки» с лихвой компенсирует ее основное преимущество, простота и очень низкая цена.

Ограниченная грузоподъемность Пони компенсирует деятельность Космопорта, в котором из легких стандартизированных модулей и деталей, выводимых этим носителем, собираются коммерческие спутники и другие космические аппараты. Удельная стоимость выведения при помощи комплекса Пони – Космопорт, составляет около 1000 долларов за килограмм полезной нагрузки, что в 3, 7, раз меньше традиционных одноразовых носителей. Космопорт, позволяет в разы снизить стоимость выведения и создает оплачиваемый коммерческий спрос на деятельность людей на орбите, связанную с монтажом.

Промежуточным средством выведения в системе Пони – Космопорт, могут служить многоразовые крылатые первые ступени, служащие для «Суборбитального подскока» на высоту более 100 километров. Старт за пределами атмосферы с высокой начальной скоростью дает возможность повысить эффективность одноразовых носителей без увеличения их стартовой массы.

В качестве вспомогательного средства выведения может использоваться «Пушечный старт» сверхлегких носителей, служащий для доставки в Космопорт расходных материалов устойчивых к действию перегрузок, главным образом топлива, но так же конструкционных материалов, продуктов питания для экипажей, простых деталей и изделий. В «Космических пушках» могут использоваться новые технические решения, такие как защита ракет от перегрузок, за счет многоразовых плотно облегающих прочных тубусов, использование специального пороха выделяющего водород при горении, повышающего начальную скорость снаряда до 60% от орбитальной, и т. п. Техническая простота пушечного старта позволяет снизить стоимость выведения этим методом, до 500 долларов за килограмм, но не позволяет выводить хрупкие изделия.

 

Система многоразовых орбитальных буксиров

Освоение космоса

Космопорт может служить не только компонентом системы выведения, но и базой для многоразовых орбитальных буксиров. Орбитальные буксиры, одно из главных направлений развития перспективных космических транспортных систем, преимущество орбитальных буксиров в использовании «Электрореактивных двигателей», очень маломощных, но экономичных, что позволяют условия орбиты, невесомость и доступность постоянных источников энергии. Электрореактивные орбитальные буксиры дают возможность многократно снизить стоимость движения в космическом пространстве и связать разные орбиты постоянным транспортным сообщением, что не позволяют традиционные ракеты, используемые в основном для запуска «В один конец».

Постоянно действующий «Орбитальный флот» значительно упрощает любую деятельность в космосе, связывая транспортным сообщением спутниковую группировку, и окололунную орбиту с околоземными орбитальными станциями. Низкая стоимость орбитальных перевозок позволяет заниматься обслуживанием и ремонтом спутников на орбитальных станциях, что расширяет сферу их коммерческой деятельности, делая их необходимой составной частью спутниковой группировки.

Освоение космосаОдна из функций Космопорта, связывание средств выведения и орбитальных буксиров в единую транспортную систему, позволяет отказаться от одноразовых орбитальных двигателей.

Топливом для орбитальных буксиров на первых этапах должно служить органическое горючее, получаемое в Космопорте, из пластиковых баков носителей Пони, или выводимое пушечным стартом, позже возможен переход на лунное топливо.

Целесообразность производства топлива для электрореактивных буксиров на луне, связана с низкими затратами на выведение с луны, которая в десятки раз меньше чем для земли, из-за отсутствия на луне атмосферы и низкой гравитации.

 

Лунная топливная база

Из лунных ресурсов могут быть получены, жидкий кислород и возможно вода или водород. Но самым легкодоступным топливом на луне является лунный грунт, в виде мелкодисперсного порошка. Технические особенности «Плазменных электрореактивных двигателей» наиболее подходящих для буксиров, позволяют им потреблять разные виды топлива, органическое горючее, воду, жидкий кислород и минеральный порошок. «Многотопливность» плазменных двигателей позволяет использовать в качестве топлива инопланетные ресурсы без значительных инфраструктурных затрат, газ, жидкость, или твердый грунт есть на любых астрономических объектах.

Освоение космоса

Концепция «Порошковой топливной базы» на луне, альтернативное направление использование лунных минеральных ресурсов. Простота и низкая энергозатратность получения порошка из лунного грунта позволяют сильно снизить вес и стоимость производственной инфраструктуры на поверхности луны. Механическая система выведения измельченного грунта с поверхности луны – «Лунная праща», состоящая из ротора с лентами километровой длинны, концы которых достигают лунной космической скорости, позволяет выводить лунные ресурсы в промышленных объемах и с минимальными затратами. Создание порошковой топливной базы на луне укладывается в разумные для частных инвесторов объемы финансирования. Может служить объективным экономическим обоснованием промышленной деятельности на луне и создает предпосылки для дальнейшего освоения этой планеты.

 

Коммерческая индустриальная группировка

Взаимосвязанные проекты коммерческих орбитальных станций, транспортных систем и сырьевой базы на луне, составляют единый транспортно эксплуатационный комплекс, который сам по себе не служит для извлечения прибыли, но является средством обслуживания и развития коммерческой околоземной космической группировки. Таким образом, средства, затраченные на «Индустриальную космическую группировку» позволяют многократно снизить затраты на расширение и поддержание работоспособности коммерческой группировки и  возвращаются в экономику в виде более дешевых и доступных услуг коммерческих спутников.

 

Космическая сотовая связь

Деятельность промышленного орбитального сегмента так же дает возможность принципиальной модернизации коммерческой группировки. Таких как введение в строй спутниковых платформ с сетчатыми антеннами большой площади, монтируемых в Космопорте, способных принимать звонки сотовых телефонов и вести трансляцию прямо на индивидуальные теле и радиоприемники, модемы приборы ориентации и т. п.  А так же, вести мониторинг земной поверхности и транслировать телеметрию, для прогноза погоды, наблюдения за воздушным и морским транспортом и контроля за природными ресурсами. Такая система позволит отказаться от большей части наземных терминалов связи, сотовых вышек, теле и радио ретрансляторов переведя основную часть информационной системы на орбиту. Что привлечет новые значительные инвестиции в космос, вызовет расширение индустрии спутниковой связи и ее значимость.

 

Космическая солнечная энергетика

Освоение космоса

В более отдаленной перспективе возможен переход к космической солнечной энергетике. Энергию солнца, мощнейшего и неистощимого источника энергии, на много проще собирать в космосе, чем на земле. В космическом вакууме и невесомости можно разворачивать концентрирующие зеркала из тонкой пленки километровых площадей, что в условиях земной атмосферы и гравитации практически не реально. Легкие пленочные зеркала позволят получать потоки энергии сравнимые только с атомными источниками тепла, турбинные или термоэмиссионные генераторы позволят преобразовать солнечное тепло в электроэнергию, передаваемую на землю в виде радиолуча.

Солнечные электростанции промышленной мощности на орбите, будут сравнительно легкими и сравнимыми по стоимости с электростанциями на земле, но в отличие от земных, не будут нуждаться в топливе и выделять парниковые газы или радиоактивные отходы. Подобные проекты планировались и ранее в США и Японии, но их развитие с использованием традиционного космического транспорта чрезвычайно дорого. Транспортно монтажная система делает реализациюэнергетических проектов доступной по цене и возможностям конструирования.

Космические генераторы, прежде чем начнут работать на землю, пройдут инкубацию на орбитальных станциях и мощных буксирах. Реализация космических энергетических проектов позволит привлечь в космос сотни миллиардов долларов дополнительных инвестиций и сделать космическую индустрию одной из важнейших составляющих мировой экономики.

 

Производство в космосе

Отдельно можно отметить развитие производственной деятельности в космосе, сейчас это направление практически отсутствует, но оно получит развитие при дальнейшем развитии и усложнении глобальной космической группировки, особенно ее индустриальной части. Дороговизна средств выведения делает выгодным производство на орбите расходных материалов и изделий разного рода, доступными сырьевыми материалами в космосе могут служить лунные ресурсы и вторичная переработка различных материалов и отходов самой космической группировки.

Некоторые виды производственной деятельности с использованием вторсырья, были бы целесообразны в настоящее время, если бы инвесторы обратили на них внимание. На МКС достаточно пространства и энергии для опытного производства изделий из пустых баков одноразовых ракет, таких как несущие конструкции, или литые детали. Из отходов самой МКС могут быть получены органическое топливо, вода, кислород, азот, и другие вещества, которые могут потребляться станцией.

Околоземные орбитальные станции могут служить не только транспортными и технологическими, но и производственными центрами, выполняя функции многоцелевых опорных баз всей околоземной космической группировки.

Освоение космосаНачавшись с опытной переработки космического мусора и лунного грунта на орбитальных станциях, космическое производство со временем будет усложняться и разрастаться, превратившись в самостоятельное направления деятельности. Постепенное усложнение производственной деятельности, от простых деталей и материалов до сложных конструкций и машин, через десятки лет приведет к возможности частичного самовоспроизводства космической группировки за счет инопланетных ресурсов. С земли нужно будет доставлять только самые высокотехнологичные детали. Такое разделение через десятки лет приведет к доминированию высокотехнологичной, наукоемкой продукции производимой для космоса. Машины в космосе будут самовоспроизводиться за счет «Местных» ресурсов, на земле будут производиться турбины, фотоэлементы, микросхемы и видеокамеры.

При широкомасштабной колонизации космоса, дифференциация в сторону наукоемких производств на земле и простых производств в космосе, за счет автоматизированной промышленной группировки, приведет к всеобщему росту научно технического прогресса и благосостояния, превратит землю в «Силиконовую долину галактики».

Инкубация производственных технологий в специфических условиях космоса, при остром дефиците материалов, приведет к развитию более технологичных методов, сводящих к минимуму обработку, таких как высокотехнологичное литье, штамповка, использование порошковых и композиционных материалов, сокращающих количество и сложность операций в производстве. Заимствование этих методов на земле приведет к смене современной тяжелой индустрии мобильными производственно технологическими платформами, что сделает деятельность в производственной сфере более доступной и быстро окупаемой, ускорив рост экономики и снизив межнациональное неравенство.

Освоение космоса

Таким образом, появление инвестиционно привлекательных направлений коммерциализации пилотируемой космонавтики, освоения луны и других видов деятельности, приведет к зарождению промышленной космической группировки, взаимосвязанной с коммерческой группировкой в единую глобальную космическую индустрию. В отличие от исследовательских проектов с сомнительным экономическим обоснованием, индустриальная космонавтика может стать одним из крупнейших секторов мировой экономики, способным на привлечение новых инвестиций и быстрое экспансивное развитие. Разрастание индустриальной группировки и постепенное увеличение доли космической отрасли в ключевых областях экономики земли, сначала связь, потом энергетика, в перспективе промышленное освоение инопланетных материальных ресурсов, приведет к интеграции человечества в космическое пространство и  новому скачку прогресса во всех областях.

Через пятнадцать-тридцать лет индустриальная космическая группировка будет располагать пилотируемыми станциями, функционирующими как опорные базы и транспортные центры, сырьевой базой на луне и орбитальным флотом, позволяющим свободно передвигаться в околоземном пространстве. В течение следующего поколения космическая индустрия перейдет к освоению ресурсов меркурия и астероидов, появятся промышленные базы на луне и опорные базы на марсе, имея межпланетную транспортную систему и космическую промышленность, человечество сможет беспрепятственно распространять свою деятельность в солнечной системе. Индустриальная космонавтика дает возможность для земной цивилизации перейти на космический уровень в течение одного двух поколений.

Предлагаемый сценарий развития космической индустрии позволяет решить проблему поиска финансирования и перейти от исследований космоса, к его практической колонизации исходя из возможностей технологии и экономики настоящего времени, что откроет перед человечеством путь к колонизации космического пространства.

 

Идея и авторство: Николай Агапов


Комментарии: 4 комментария

  • Критика официальной «стратегии освоения космоса» справедлива. Вместе с тем, автор находится в плену у «ракетной технологической парадигмы». Автор вскользь упоминает пушечное ыскорение, но забывает, или не знает, о лифте Ю. Арцутанова (когда будем помнить российских основоположников), кольце А. Юницкого и о «Магнитоплазменном способе вывода полезных грузов на геостационарную орбиту» (см. российский патент № 2134650). Системный подход и фундаментальное обоснование необходимости широкомасштабного освоения космоса показаны в книге: «Колонизация космоса: проблемы и перспективы». Здесь же набор технологий для достижения столь грандиозной цели. Автору статьи замечание. Поаккуратнее с ГЕЛИЕМ -3 — он НЕ радиоактивен, тем и ценен. Не радиоактивны и продукты термоядерного синтеза при использовании ГЕЛИЯ-3. Допущенный «прокол» демонстрирует недостаточную компетентность автора (в ядерной физике — по крайней мере…).

    • Владимир Антонович, дело в том, что автор Агапов Николай попросил распространить его статью. Поскольку это заинтересованный человек, у которого есть хорошая цель, и мы его поддерживаем. Не мне судить Вашу книгу — я не очень в этом соображаю, однако если Вы не против, мы потягаем у вас статей и можем дать анонс вашей книги в авторском разделе, со ссылкой на ваш сайт, разумеется. Можем и загрузить файл книги к нам на сервер, здесь у нас не будет ограничений на скачивание и срок размещения файла и он будет доступен, пока существует наш сайт. С уважением, админ.

  • Более эффективные «Поточные системы выведения» конечно нужны, но это не ближний свет, на их разработку уйдут десятки миллиардов и не меньше десяти лет. Тогда как комплекс «Пони — космопорт» можно уверенно довести до реализации за несколько лет без особенных затрат.
    Сейчас главное заставить работать промышленную космическую систему, а принципиальная модернизация средств выведения будет идти уже по ходу дела.
    Геллий — 3 не совсем чистый, выделяет при реакции радиоактивные частицы, но значительно меньше чем обычное ядерное топливо. Я не стал углубляться в детали, речь не о нем и текст надо было сжать.

  • Администратору. Да ради Бога! Скачивайте и размножайте сколько угодно. Надеюсь на мой сайт зайти сумеете. См. в поисковиках по ФИО. Единственная просьба — ссылка на авторство. Моя цель: развернуть широкую дискуссию по поставленным проблемам и путям их решения. Полумеры НЕ спасают в свете нарастающего «цунами» Глобальных проблем. Когда все поймут, что тихая размеренная жизнь не предстоит? Либо колоссальный технологический рывок, либо… печальный финиш человечества. Но… !!! Фильтруйте шарлатанов и кликуш. Порой, глядя на некоторые современные TV — программы возникает впечатление, что в «желтом доме» день открытых дверей и все пациенты подались на телевидение — давать интервью…
    Всего Вам доброго.

Оставить комментарий

Представьтесь, пожалуйста