Я написал и опубликовал десяток книг и две сотни статей о космонавтике, но все еще считаю себя дилетантом в этой сфере. Ибо космонавтика — с учетом ее прошлого, настоящего и будущего — необъятна. О ней можно писать всю жизнь, ни разу не повторившись.
Казалось бы, что может сказать дилетант, никогда не бывавший на Байконуре, о космонавтике? Однако существует закон: большое видится на расстоянии.
Иногда дилетанту проще разглядеть глобальный процесс, происходящий в какой-нибудь сфере человеческой деятельности, чем самим участникам этого процесса. Развитие мировой космонавтики как раз и является таким глобальным процессом.
Вчера
Причиной застоя и упадка в развитии межпланетной космонавтики считается потеря цели. И это действительно так. Космонавтика — избыточный вид человеческой деятельности, а потому нуждается в постоянном обосновании.
Основоположники теоретической космонавтики пугали читателей и оппонентов грядущим перенаселением или глобальной катастрофой, которая уничтожит цивилизацию. В качестве нового дома они рассматривали Венеру (плотная атмосфера, молодой горячий мир) и Марс (очень похож на Землю, имеется сеть «каналов», древний холодный мир).
Поскольку европейские ученые полагали, что Марс намного старше Земли, то ожидалось, что он населен — возможно, существами, более развитыми, чем люди. Существовала надежда, что со временем земляне вступят в контакт с марсианами, и произойдет взаимное обогащение двух культур.
Под символом Красной планеты трудились три поколения ракетчиков, бросивших вызов земному притяжению и космической пустоте. Даже Луна рассматривалась только как промежуточная остановка на пути к Марсу, площадка для обкатки технологий, которые позволят с успехом высадиться на его поверхность.
Но Марс обманул. Марс оказался пустышкой. Надежды человечества обрести в обозримом будущем братьев по разуму или запасной дом не оправдались. Большая и красивая цель исчезла, словно ее никогда не было.
С начала 1970-х космонавтика только теряла поклонников, шаг за шагом превращаясь из сферы деятельности будущего в пристройку военно-промышленного комплекса.
Многие уверены, что космонавтику убила революция в сфере информационных технологий. Дескать, виртуальные миры, спрятанные внутри компьютеров и сети Интернет, пожирают энергию миллионов людей, которая при ином стечении обстоятельств была бы направлена на экспансию других планет и звезд.
Это — заблуждение. Информационная революция спасла космонавтику.
Появление компактных вычислительных и управляющих машин, легких и емких носителей информации, устойчивых портативных средств связи и развитого программного обеспечения к ним позволило создавать космические аппараты совершенно нового поколения с совершенно новыми возможностями.
Если в 1960-х к другим планетам уходили ненадежные и громоздкие фототелевизионные комбайны, передающие изображения низкого качества, в которых мог разобраться только специалист, то к середине 1990-х из космоса стали поступать яркие, информационно насыщенные изображения.
В настоящее время в межпланетном пространстве и на планетах действует целая флотилия аппаратов, отправленных туда американским космическим агентством НАСА и европейским агентством ЕКА.
Сегодня
Дальше всех забрался «Пионер-10», запущенный 3 марта 1972 года. Связь с ним была потеряна совсем недавно. В этот момент аппарат находился на расстоянии 87 астрономических единиц, что в два раза дальше Плутона.
Два аппарата — «Вояджер-1» и «Вояджер-2», — стартовавшие в 1977 году, продолжают лететь далеко за границами Солнечной системы, но до сих пор можно опрашивать некоторые из находящихся на них и пока еще «живых» приборов.
В системе колец и спутников Сатурна работает «Кассини». В январе 2005 года от него отделился спускаемый аппарат «Гюйгенс», совершивший первую в истории посадку на поверхность Титана.
К окраинам Солнечной системы, к Плутону и дальше, улетел аппарат «Новые горизонты» — 8 июня 2008 года он пересек орбиту Сатурна.
Запущенный еще в 1990 году, «Улисс» продолжает изучать Солнце, а новенький аппарат «Венера-Экспресс» приступил к изучению Венеры.
На свидание с астероидом Веста и карликовой планетой Церера отправился американский аппарат «Заря», запущенный НАСА 27 сентября 2007 года. На основе данных, которые «Заря» получит в поясе астероидов, будут составлены карты Весты и Цереры, изучена их внутренняя структура.
Разворачивается программа изучения Луны, предусматривающая создание новых подробных карт и уточнение информации, накопленной в ходе экспедиций «Аполлонов» в 1970-е годы. К естественному спутнику Земли в 2007 году отправлены два аппарата: китайский «Чанъэ-1» и японский «Кагуя».
Однако наиболее выдающиеся результаты получены марсианскими аппаратами.
На поверхности Красной планеты работают марсоходы «Спирит» и «Оппортунити». По ареоцентрическим орбитам движутся «Марс Одиссей», «Марс-Экспресс», «Марс Глобэл Сервейер» и «Марсианский орбитальный разведчик».
В мае 2008 года к ним присоединилась лаборатория «Феникс», примарсианившаяся на северном полюсе Красной планеты и подтвердившая наличие водного льда под слоем грунта.
Безотносительно к перспективам изучения Марса следует признать, что беспилотная космонавтика испытывает очевидный подъем, предопределенный революцией в сфере информационных технологий.
Обращает на себя внимание и то, с какой быстротой ныне распространяется сугубо научная информация.
За высадкой марсоходов и спускаемого аппарата «Гюйгенс» рядовые пользователи Интернета могли наблюдать в режиме реального времени, а затем почти ежедневно получать пресс-релизы с готовыми телеснимками.
Впервые миллионы любителей получили возможность не только пассивно наблюдать за происходящим, но и соучаствовать в процессе, анализируя представленные данные и выдвигая свои соображения.
Уже очевидно, что такая «зондирующая» космонавтика будет развиваться все интенсивнее. Но, к сожалению, того же самого пока нельзя сказать о космонавтике пилотируемой.
Завтра
Расходы на пилотируемую космонавтику не сопоставимы с расходами на беспилотную.
Человек нуждается в жизнеобеспечении, а потому вместе с ним в космос следует доставлять воздух, воду, продукты питания. Плюс к этому нужно придумать, как удалять отходы. Плюс к этому нужно обеспечить комфортабельные условия жизни в ходе всего космического перелета.
Так, лунные корабли «Аполлон» оказались малопригодны для длительных перелетов — астронавты, летавшие на них, испытывали настоящие физические страдания.
Пилотируемая космонавтика сегодня сводится к полетам на орбиту — к Международной космической станции, которую строят Россия и США при участии европейских агентств.
По мысли конструкторов, трудившихся на НАСА в середине 1970-х, большая орбитальная станция должна была служить промежуточной базой на пути к другим планетам и монтажным цехом для строительства межпланетных кораблей.
При этом космический корабль «Спейс шаттл» предполагалось использовать в качестве орбитального грузовика, снабжающего станцию всем необходимым, в том числе — сменными экипажами.
Перспективы захватывали дух. НАСА проектировало и корабль, и станцию таким образом, чтобы в космос могли летать не только прошедшие жесткий отбор летчики, но и обычные инженеры, ученые из университетов, студенты, туристы — фактически создавался первый город на орбите.
Однако этим планам не суждено было стать реальностью. «Спейс шаттл» получился очень дорогим и сложным в эксплуатации кораблем. К тому же полеты на нем оказались небезопасны — что выяснилось уже на 25-м запуске, когда корабль «Челленджер» взорвался во время взлета, погубив семерых членов экипажа.
Сосредоточившись на создании универсального корабля-носителя, НАСА допустило стратегическую ошибку. Получилось так, что даже запуски тяжелых межпланетных аппаратов теперь осуществляются при помощи пилотируемого корабля, причем неоправданному риску подвергаются сразу семь высококвалифицированных астронавтов.
Запредельная сложность всей космической системы, включающей «Спейс шаттл» и орбитальную станцию, усугубляется отсутствием надежных средств спасения экипажа. Российские корабли «Союз-ТМА», служащие кораблями спасения, могут эвакуировать с МКС на Землю только трех космонавтов и нуждаются в частой замене. Срок их эксплуатации на орбите не превышает 180 суток.
Все это привело к тому, что масштабные работы на орбитальной станции ведутся исключительно в те периоды, когда к ней пристыкован «шаттл», а в промежутках между их прилетами космонавты занимаются поддержанием бесперебойного функционирования своего космического дома.
Из-за этих проблем стоимость килограмма полезной нагрузки, выводимой на орбиту, и, соответственно, стоимость космического эксперимента растет. Потому и полезные грузы, и эксперименты на орбите до сих пор могут позволить себе либо государственные агентства и университеты, либо крупнейшие корпорации.
Старая станция и «Новые горизонты»
Но главное, в самом существовании МКС нет особенной романтики, а за работой космонавтов не стоит большой и красивой цели. Никто больше не собирается делать из МКС завод, сборочный цех или межпланетный вокзал. Станция существует только потому, что топить ее пока невыгодно, да и страшно — такую махину с орбиты еще никто никогда не сводил.
В то же время специалисты давно поняли, что космическая система, включающая МКС и «шаттлы», — это тупиковый путь развития космонавтики.
После трагической гибели корабля «Колумбия» было принято решение завершить эксплуатацию «шаттлов» в 2010 году. Однако требовалось не просто заменить один корабль другим — в этой ситуации необходимо было пересматривать всю космическую программу. И тогда 14 января 2004 года президент Джордж Буш-младший провозгласил свои «Новые горизонты».
Как и подобает президенту, Буш не углублялся в детали, а дал указание к 2010 году разработать и запустить новый космический корабль, который заменит «шаттлы».
Пока все идет к тому, что «Новые горизонты» обретут воплощение в металле, хотя и в более поздние сроки, чем указывал президент Буш. Вместо «шаттлов» и на основе их технологий будут созданы две новые ракеты-носителя: тяжелая «Арес-1» и сверхтяжелая «Арес-5».
Космический корабль «Орион» будет способен доставить на Луну четверых астронавтов и работать в космосе до полугода — это куда более серьезная машина, чем «Союз» или «Аполлон».
Уж подбирается место под лунную базу. Скорее всего, ее построят вблизи Южного полюса, в зоне с малыми перепадами температур, там, где будет подтверждено наличие водного льда.
Обитаемая база на Луне — дорогое удовольствие. И оно нуждается в дополнительном обосновании.
Среди целей, которые ставятся перед базой, называют разведку и добычу гелия-3 — редкого и ценного изотопа, который может быть использован в термоядерной энергетике будущего.
Гелия-3 много в лунном реголите. По мнению специалистов, он мог бы обеспечивать человечество энергией пару тысяч лет. Однако пока мы не знаем, как подступиться к управляемой термоядерной реакции даже на более распространенных изотопах.
Кроме того, в ближайшем будущем развитие получит водородная энергетика, которая может обесценить лунные залежи гелия-3.
Таким образом, база на Луне может преследовать только одну реальную цель: отработка долгоживущего космического поселения в условиях, приближенных к боевым. «Боевыми» же следует считать условия Марса, к которому сегодня и устремлены глаза рядовых американцев.
Послезавтра
Однако самым значительным событием ближайшего десятилетия в космической сфере станет вовсе не запуск нового корабля «Орион», а вывод на орбиту космического телескопа «Дарвин», который разработан Европейским космическим агентством.
Принцип работы «Дарвина» заслуживает внимания сам по себе.
Известно, что в оптическом диапазоне звезда затмевает своим светом отраженный свет окружающих ее планет, превосходит их по яркости в миллиард раз.
Чтобы увеличить вероятность обнаружения этих планет, система «Дарвин» будет наблюдать звезды в инфракрасном диапазоне, где соотношение яркостей составит один к миллиону.
Шесть выводимых в космос аппаратов будут оснащены телескопами системы Кассегрена.
При работе системы используется принцип «обнуляющей интерферометрии»: сигнал с нескольких телескопов комбинируется таким образом, чтобы яркая звезда была удалена, а на изображении осталась лишь тусклая планета.
«Дарвин» планировалось запустить в 2014—2015 годах. Эта система позволит не только выявить землеподобные планеты у ближайших звезд, но и обнаружить на них признаки биосферы. Ведь все живые организмы производят газы, которые затем смешиваются с атмосферой. Так, растения выделяют кислород, а животные — углекислый газ и метан.
Эти газы и водяной пар могут быть обнаружены в спектре, поглощая определенные длины волн инфракрасного света. Приходящий от таких планет свет будет разложен спектрометром, после чего ученые проанализируют данные и смогут сделать соответствующие выводы.
Есть основания полагать, что в пределах 10—12 световых лет будут обнаружены две-три землеподобные планеты, подходящие для жизни.
В день, когда эти планеты будут открыты, у космонавтики вновь появится большая и понятная цель для движения вперед. Отмахнуться от нее будет невозможно, и тогда актуальным станет вопрос об организации первой межзвездной экспедиции.
Понятно, что эта экспедиция будет осуществляться не на кораблях лунной программы.
В настоящее время существует только один способ разогнать корабль до скоростей, порядок которых сопоставим со скоростью света. Речь идет о принципе взрыволетного движения, который нашел воплощение в американском проекте «Орион» и в британском проекте «Дедал».
Принцип достаточно прост: космический корабль для своего разгона использует не реактивную тягу ракетных двигателей, а прямую реакцию от взрыва атомной или термоядерной бомбы за кормой (ударное воздействие на плиту-отражатель).
Еще в конце 1950-х в рамках проекта «Орион» было показано, что взрыволеты — это единственная доступная нам технология, позволяющая разогнать искусственный объект до скоростей порядка 1/10 световой.
Однако этот весьма многообещающий проект был закрыт, после того как в 1963 году СССР, США и Великобритания подписали Договор о запрещении ядерных испытаний в трех средах: воздухе, воде и космосе.
Более продуманным и развитым в техническом отношении является проект взрыволета «Дедал», который разрабатывался Британским межпланетным обществом в 1970-е.
В качестве «взрывчатки» в нем предлагалось использовать гелий-3, что значительно повысило бы мощность ударного воздействия и снизило бы чистый вес заряда.
Получается, что если когда-нибудь за основу будет принята взрыволетная схема «Дедала», то лунный гелий-3 станет «ключиком» к Дальнему космосу.
Следует помнить, что даже при достижении скоростей порядка 1/10 световой на полет к ближайшим звездам уйдут десятилетия. Поэтому если в межзвездное путешествие отправятся люди, то они затратят на него практически всю свою жизнь, улетев подростками и вернувшись глубокими стариками...
Допускаю, что будущее космонавтики будет выглядеть как-то по-другому — без орбитальных телескопов, ищущих землеподобные планеты, и без взрыволетов, несущих к этим планетам представителей человеческого рода.
Допускаю, что во время создания лунной базы будут открыты какие-то «новые физические принципы», которые позволят нам непринужденно перепрыгивать от звезды к звезде.
Допускаю, что в один прекрасный день тяжелые ракеты и маленькие космические корабли отправятся на свалку истории.
Но мы не знаем, когда это произойдет. А потому начинать нужно сегодня.
Постановка и решение крупномасштабных задач будущего позволяет приблизить это будущее, сделать его доступным уже при нашей жизни. Ведь если бы Колумб ждал, когда построят трансатлантические лайнеры, Европа никогда не узнала бы о существовании Америки...
Антон Первушин