В этот раз тему целесообразности пилотируемой космонавтики буду рассматривать, абстрагируясь от конкретных вопросов, например, о полёте американцев на луну. Этот вопрос, полагаю, является в гораздо большей степени политическим, чем научно-технического прогресса, но именно с точки зрения его перспектив будет рассмотрена целесообразность развития пилотируемой космонавтики в обозримом будущем.
Сразу скажу, что буду клонить к тому, что в скором времени будет снижаться не только целесообразность пилотируемой космонавтики, но и межпланетных аппаратов, заменой которых всё чаще будут наблюдения либо с поверхности нашей планеты, либо из околоземного пространства.
О значительном прогрессе вычислительной техники за последние несколько десятков лет кто только не говорил, в области механических устройств столь масштабного прогресса пока что не наблюдалось, но, по всей видимости, он намечается в ближайшие годы, точнее в области т. н. нанотехнологий, т. е. создания более совершенных материалов. Соответственно, эффективность роботов будет всё более возрастать, включая возможности устранения неисправностей их средствами.
Значимой преградой для развития космонавтики, особенно пилотируемой, являются большие затраты топлива на выход за пределы нашей планеты, вызванные его низкой удельной энергией. На этом канале уже упоминалось, что химическое топливо вряд ли может обеспечить решение этой проблемы в принципе. Но преимущество использования роботов за пределами нашей планеты не ограничивается отсутствием необходимости транспортировки систем жизнеобеспечения для людей, именно для роботов менее затратные технологии выхода на орбиту могут стать возможными в обозримом будущем.
Применение электромагнитного ускорителя позволит не тратить энергию на разгон её носителя, которым в случае ракеты является топливо. Но разгон с допустимыми для человека перегрузками даже до первой космической скорости потребует расстояния более 200 км, а поскольку изменение направления движения тоже будет создавать перегрузки, какую-то часть этого пути всё равно придётся проходить в вертикальном направлении. Возведение сооружения высотой 20 км или создание шахты схожей глубины при протяжённости как минимум более 100 км, скорее всего, останется неосуществимым ещё многие десятки лет.
Для минимальной осуществимости достижения первой космической скорости при условии возможности строительства электромагнитного ускорителя соответствующей протяжённости необходимо прибегать к перегрузкам как минимум в несколько сот раз, которые человек выдержать никаким способом не сможет. Но создание роботов, способных выдерживать такие перегрузки, вероятно, в обозримом будущем станет возможным. Для возведения разгонных шахт может оказаться подходящей горная местность, причём главным образом с целью выхода в атмосферу на достаточной высоте, чтоб сопротивление воздуха не было слишком большим, разумеется, для таких работ в условиях горной местности роботы тоже могут быть эффективнее.
Даже создание космического лифта в ограниченной степени позволило б снизить затратность пилотируемой космонавтики, подъём на нём до геостационарной орбиты неизбежно связан с преодолением радиационных поясов, причём на экваторе, где они наиболее выражены. Использование космического лифта для подъёма до высоты ниже радиационных поясов почти не имеет смысла, поскольку разгон до первой космической скорости пришлось б осуществлять другими средствами, которые никак б не снизили затраты. В какой-то степени подъём капсулы небольшой массы со значительным ускорением мог б решить эту проблему, но, во-первых, протяжённость радиационных поясов на экваторе всё равно значительная, во-вторых, в этом случае сложно было б обеспечить безопасность космонавтов в случае даже минимальной аварии.
Это решение, конечно, оставляет возможность выхода космонавтов на орбиту в жилом отсеке самых минимальных размеров, небольшая масса которого позволила б не тратить много топлива для аппаратов многоразового использования, а прочие системы жизнеобеспечения могли б подниматься отдельно на космическом лифте при необходимости с последующим предварительным спуском с геостационарной орбиты. Другие перспективы удешевления пилотируемой космонавтики в сколь-нибудь обозримом будущем туманны.
Но даже сфера применения беспилотных полётов к другим планетам солнечной системы может в скором времени сократиться, возможно, в ближайшие век-другой ни один исследовательский аппарат не будет специально отправлен к Нептуну, а аппарат “Новые горизонты” может стать единственным на это время путешественником в пояс Койпера. Этот аппарат сделал первый чёткий снимок Плутона, но, вероятно, в обозримом будущем для этой цели не потребуется совершать полёт на такое расстояние.
Для получения чёткого снимка Плутона при существующем расстоянии от нашей планеты необходимо зеркало телескопа диаметром не менее километра, если исходить из дифракционного предела для видимого света. При размещении на поверхности нашей планеты пришлось б преодолевать атмосферные искажения, что увеличило б требуемый размер зеркала в несколько раз. В итоге наземный телескоп с зеркалом в 10 км мог б обеспечить чёткие снимки всех небесных тел, отправка аппаратов к которым могла б быть осуществлена за разумное время.
Действующие телескопы имеют размеры зеркал на три порядка меньше, соответственно, такой размер может показаться недостижимым. Но, во-первых, это будет так только в случае т. с. монолитной конструкции всего телескопа, пусть даже с зеркалом из сегментов, по крайней мере в случае возможности наблюдения при разной высоте над горизонтом. Если конструкция зеркала поворачивалась б полностью, то как минимум высота купола телескопа потребовалась б неизбежно больше, чем диаметр зеркала, и в этом случае его диаметр даже в 200 метров оказался б недостижимым.
Но полностью независимо перемещаемые сегменты зеркала могли б подниматься на большую высоту только в случае необходимости, и тогда б они могли размещаться внутри сооружений, как минимум вертикальные размеры которых были б не больше, чем у действующих телескопов. Нынче столь сложных систем привода не существует, но по мере развития робототехники они могут стать вполне применяемыми, и зеркала для телескопов диаметром как минимум в сотни метров станут вполне осуществимыми.
Во-вторых, развитие робототехники в сочетании с вычислительной техникой позволит шире применять интерферометрические системы для оптического диапазона. Перемещение оборудования с точностью до сотен нанометров настоящее время затруднено, например, шаговые двигатели плохо справляются с такой точностью, а кроме того для них сложно достичь большой мощности, но открытие новых материалов может позволить преодолеть эту сложность. Переложить значительную часть обработки исходных интерферометреческих данных на квантовые вычисления наверняка со временем удастся, а сама эта вычислительная технология будет развиваться.
Вероятен какой-то период обширного использования наземных телескопов, но с развитием робототехники многие сложности с орбитальными телескопами исчезнут, при этом их не потребуется отправлять дальше околоземного пространства. Планируемые на ближайшее время орбитальные телескопы предполагают их отправку как единой конструкции, причём в случае несрабатывания или поломки каких-то систем нередко ремонт оказывается невозможным. Например, не было возможности осуществить ремонт телескопа им. Кеплера или даже пополнение его запасов топлива, но появление возможности устранения таких неисправностей роботами позволило б использовать орбитальные телескопы не менее продолжительное время, чем наземные.
Но ещё большее распространение орбитальные телескопы могут получить, когда их отправку на орбиту будет возможно выполнять по частям с помощью электромагнитных ускорителей, а окончательную сборку выполнять на орбите роботами. Применяемые в настоящее время монолитные конструкции неизбежно будут содержать элементы, не способные выдерживать стократные перегрузки, вероятно, всю конструкцию сделать устойчивой к таким перегрузкам всё равно не удастся, но и в этом случае выводить на орбиту с помощью ракет потребуется только сравнительно небольшие по массе наиболее хрупкие детали, в то время как для большей части поднимаемого груза будут применимы электромагнитные ускорители.
В такой ситуации какие-либо принципиальные ограничения на размеры зеркал орбитальных телескопов исчезнут, только в чём-то ограниченные возможности робототехники будут какое-то время ограничивать размер зеркал телескопов. Появление таких технологий постепенно позволит оснащать орбитальные телескопы зеркалами как минимум в километры, что при отсутствии атмосферных искажений будет давать очень высокое разрешение, позволяющее делать чёткие снимки почти любых астероидов пояса Койпера, какие-то снимки комет облака Оорта, а для каменистых экзопланет наблюдать крупнейшие детали рельефа. С этого момента отправка даже автоматических межпланетных аппаратов как минимум с целью съёмки каких-либо небесных тел почти потеряет смысл, кроме некоторых специфических вариантов вроде снимков ночной стороны, и какую-то актуальность сохранят исследования, требующие разных точек наблюдения.