Космический аппарат, который NASA будет строить для этой задачи, Mars Ascent Vehicle (MAV), представляет собой сложную инженерную задачу. Когда он полностью заправлен, он слишком тяжел, чтобы оторвать его от Земли и безопасно приземлить на Марсе. Вместо этого космический аппарат будет предварительно собран и отправлен на Красную планету — за годы до прибытия астронавтов — где займется выжиманием топлива из тонкой марсианской атмосферы.

Что потом? MAV должен быть достаточно крепким, чтобы остаться полностью работоспособным, несмотря на массивные пылевые бури и ультрафиолетовое излучение. Когда этот транспорт, наконец, оторвется, он должен будет поддерживать астронавтов в течение нескольких дней, пока они будут лететь на орбитальное судно, которое отвезет их домой.

Mars Ascent Vehicle станет миссией в миссии: пилотируемым космическим аппаратом, запущенным на орбите с поверхности чужой планеты. И будет только один шанс все сделать правильно.
Везите наше все

Миссия на Марс станет первым караваном человечества в глубокий космос. Может понадобиться аж пять отдельных космических аппаратов, чтобы доставить астронавтов и их груз на Красную планету. «Вы вряд ли захотите пытаться завести двигатели на Марсе в своем скафандре, особенно в перчатках, предназначенных для пыльной погоды», — говорит Мишель Рукер, системный инженер в Космическом центре Джонсона при NASA.

Как говорят в NASA, это делает MAV «крупнейшим неделимым элементом полезного груза» одной миссии, весить он будет порядка 18 тонн. На сегодняшний день самым массивным объектом, который мы отправляли на поверхность Марса, был однотонный марсоход «Кьюриосити».

Приземлить объект на Марсе — особенно весом в несколько тонн — будет не так просто, как приземлиться на Земле, где капсула просто падает с неба, полагаясь на атмосферу, которая снизит скорость спуска.

На Марсе, где воздух в сотни раз менее плотный, чем на Земле, «как раз достаточно атмосферы, чтобы доставлять неудобства, но недостаточно, чтобы извлечь что-то полезное для себя», говорит Рукер. Или, если уточнить этот тезис, ее достаточно, чтобы поджарить вас, но недостаточно, чтобы замедлить.

Поэтому NASA разрабатывает технологию Hypersonic Inflatable Aerodynamic Decelerator (сверхзвуковое надувное аэродинамическое замедление) — массивный конусообразный надувной тепловой щит, который будет также выступать в роли тормозной системы.

Щит разворачивается при входе в атмосферу Марса, замедляя спускаемый аппарат с гиперзвуковой до средней сверхзвуковой скорости. В тот же момент включаются ракетные двигатели для контролируемого приземления.

Приземление потребует от пяти до семи тонн топлива. Когда придет время взлетать с поверхности Марса, MAV понадобится 33 тонны топлива, чтобы преодолеть гравитацию планеты, пробиться через атмосферу и безопасно отвезти астронавтов и их научный груз на орбите, где они встретятся и произведут стыковку с аппаратом возвращения на Землю.

Слишком много придется отправлять наперед. Топливо должно быть произведено на Марсе.
Оторваться от земли

Если экспедиции на Красную планету и будут иметь шансы на успех, то за счет взлета с поверхности. Производя топливо на Марсе, NASA может скостить несколько тонн изначальной массы полезного груза. И, по завершении первой миссии, оборудование можно оставить на Марсе, где оно послужит зарождающейся инфраструктуре для расширения производства по переработке не только топлива, но и воздуха, и воды для будущих исследователей.

Двигатели MAV будут работать на метане и жидком кислороде. Все ингредиенты, необходимые для производства топлива — углерод, водород и кислород — можно найти на Красной планете, если знать, где искать.

В теории кислород можно извлекать из марсианской атмосферы, которая на 95% представлена диоксидом углерода (CO2), и из жидкой и замороженной воды (H2O), погребенной под поверхностью. Оставшийся углерод и водород можно соединить с образованием жидкого метана.

Впрочем, бурение земли ради воды добавит нежелательный элемент неопределенности в уже и так трудную миссию. Добыть и обработать воду намного сложнее, чем просто использовать атмосферу Марса. «Другая проблема производства топлива с подземной водой в том, что это накладывает условия на место приземления: вам придется выбирать, где есть вода», — говорит Рукер. Вам нужно будет копать, и если вы «приземлитесь где-то на вершине коренных пород, все будет напрасно».

Если не извлекать водород из марсианской воды, планом Б будет отправка груза с водородом на Марс как затравка для производства метана. Но для первоначальной миссии эта идея тоже не лучшая. Хотя водород не особо тяжелый, он требует крупных баков для хранения, которые займут много драгоценного пространства.

«У нас есть проект посадочного модуля; сейчас он имеет сверху плоскую палубу, — говорит Тара Пулсгров, аэрокосмический инженер Центра управления космическими полетами Маршалла при NASA. — Сейчас MAV занимает большую часть этой палубы. На ней не так уж и много места для водородного бака».

Инженеры NASA могли бы вместить баки с водородом, сделав MAV выше, а не шире. Но увеличивать высоту космического аппарата крайне нежелательно. Они беспокоятся, что если аппарат будет слишком высоким, увеличится риск его опрокидывания после приземления.

Также, говорит Рукер, высокий MAV может усугубить физическую нагрузку на астронавтов. Если один или несколько из них станут недееспособными в ходе миссии, подниматься по высоким лестницам будет последнее, что они бы хотели. Легкий доступ будет в приоритете.

Таким образом, нынешний план предусматривает отправку полностью загруженного жидким метаном аппарата восхождения, а с ним и химический завод для производства жидкого кислорода из атмосферы Марса.

Этот процесс, как ожидается, займет от одного до двух лет. Когда баки MAV будут полны, человеческий экипаж будет отправлен на Марс в полной уверенности в том, что найдут там заправленный транспорт, ожидающий момента подъема их в космос.

Но инженеры NASA пока не готовы поднимать паруса. «Одна из проблем в том, что мы используем криогенное топливо, — говорит Рукер. — После того как вы сделаете свое топливо на Марсе, вам придется держать его в холодном состоянии несколько лет, прежде чем оно вам понадобится, чтобы оно не выпарилось».

«У нас есть топливо, но нет клапанов, которые гарантируют нулевую утечку, — добавляет Пулсгров. — Об этом приходится задумываться, поэтому мы уделяем особое внимание развитию технологий в области клапанов с низкой степенью утечки».

В более широком смысле, инженеры опасаются, что время не на их стороне. MAV потребует от одного до двух лет, чтобы произвести топливо. Затем экипаж людей потратит от 200 до 350 дней на дорогу к Марсу, а затем до 500 дней на исследование Красной планеты.

Сложите все это, и окажется, что MAV должен оставаться в рабочем состоянии и готовым ко взлету в течение четырех лет после первоначальной посадки на Марсе. «Он будет находиться в марсианской среде, — говорит Рукер. — Она очень пыльная. Там интенсивное ультрафиолетовое излучение. Как бы выглядела мебель вашего внутреннего дворика после такого? Так это на Земле, где защиты против этого всего куда больше».
Задраить люки

Среди многих вопросов, которые инженеры должны учитывать при проектировании MAV, есть один важный: что будут носить астронавты?

«Вы видели фотографии с космической станции, — говорит Рукер. — Они там гуляют в шортах и футболках. Когда вы пребываете в стабильном полете в большом транспорте, вы можете себе такое позволить. Если вы взлетаете в транспорте, деться просто некуда. Если в нем окажется дырка, лучше бы вам быть в одежде».

Но в какой? Те скафандры для внекорабельной деятельности, что астронавты будут надевать во время изучения поверхности Марса, тяжелые и громоздкие. Если астронавты наденут их на борту MAV, инженерам придется увеличить размер кабины.

Еще возникает проблема марсианской пыли, которая будет цепляться к костюмами. Это не то, что астронавты должны привозить домой без надлежащих протоколов планетарной защиты. Рукер считает, что лучшим решением было бы оставить громоздкие скафандры на Марсе, где будущие миссии смогут разобрать их на части. А возвращение астронавтов осуществить в скафандрах корабельной деятельности (IVA) — таких пухлых оранжевых скафандрах, которые экипажи надевали во время запуска и повторного входа в атмосферу.

Скафандры IVA весят меньше и куда более подвижны. Их также можно избавить от пыли, ограничив их использование пределами транспорта на Марсе. Астронавты могут покинуть свое жилье и попасть в ровер с помощью порта стыковки. Уже оказавшись в ровере, они могут надеть чистые IVA-скафандры и доехать до MAV, в который попадут через специально спроектированный туннель под давлением.

Недостаток отправки такого туннеля на Марс в том, что он добавит веса к общему оборудованию, да еще и будет использоваться только один раз. Рукер, однако, считает, что туннелю можно найти и другие применения.

«Думаю, это вообще неплохая вещь, — говорит она. — Вместо одного большого жилища вы можете разделить его на небольшие жилища и использовать туннель для их присоединения. Добавлять новый элемент всегда не очень хорошо, но если этот элемент решает множество проблем, он может стать хорошим дополнением».
Дорога домой

Наконец, пришло время отправляться.

Интерьер MAV будет спартанским, чтобы минимизировать вес. Это такси в один конец, а не жилье. Инженеры могут даже не включить сиденья — во время поездки астронавты будут стоять.

Восхождение с помощью ракетного двигателя продлится семь минут. Но на этом путешествие не заканчивается. Астронавты сожгут еще больше топлива для маневра на орбите, который позволит им встретиться и состыковаться с аппаратом для возвращения на Землю (ERV).

Это означает, что астронавты могут пробыть на борту подъемного транспорта до 43 часов, при условии что ERV будет припаркован на эллиптической орбите в диапазоне высот от 300 до 40 000 километров над поверхностью Марса. Однако Рукер говорит, что этот вопрос пока не решили планировщики марсианской миссии.

«Ребята, которые занимаются движением в космосе, хотят, чтобы это большое, толстое переходное жилье оставалось так высоко, как только сможет, — говорит она. — Они не хотят, чтобы оно погружалось в гравитацию Марса. Им было бы удобнее, чтобы транспорт восхождения подъезжал к нему».

Но есть проблема: длительное пребывание на борту MAV потребует дополнительных мер.

«Возможно, вы сможете остаться в скафандре и обойдетесь без горячего супа и ванной в течение сорока трех часов, — говорит она. —  Но вам придется начать перетаскивать все, что вы с собой взяли, в течение трех, пяти, семи дней — все это суммируется, учитывая размеры транспорта восхождения».

Как только стыковка наконец осуществится — и экипаж с грузом перейдут в космический аппарат, который доставит их на Землю, — MAV отсоединится и начнет финальный маневр: выход на орбиту, которая не будет мешать будущим миссиям на Марс: неблагородный конец для небольшого космического аппарата, который сыграет ключевую роль в истории человечества.

По материалам National Geographic

Я — внесистемный аналитик и сторонник колонизации космоса, но, в отличие от большинства новаторов и альтернативщиков, моя специализация не инженерная, а организационная. Я могу предложить новую концепцию частного освоения космоса, основу которой составляет индустриальная система, способная осуществлять разнообразную деятельность. И делающую выгодным объединение разных программ, связанных с космическими ресурсами и услугами, в единую структуру, мировую «Космическую финансово-промышленную группу». Которая будет взаимосвязана с ключевыми индустриями Земли, являясь их продолжением во внеземном пространстве. И будет обладать достаточными ресурсами для осуществления крупномасштабного космического индустриального рывка, способного превратить человечество в космическую цивилизацию в обозримой перспективе.

От обслуживания спутников до глобальной индустриализации солнечной системы

В настоящее время массовое практическое освоение космоса идет за счет развития глобальной группировки спутников на околоземной орбите. Спутниковая группировка и предоставляемые спутниками информационные услуги экономически эффективны и глубоко интегрированы в глобальную информационную среду. Спутниковая группировка и космические информационные услуги — это первый этап масштабного практического освоения космоса.

Спутники не могут служить средством освоения солнечной системы, так как это орбитальные автоматы, часть земной информационной инфраструктуры. Но спутниковая группировка может служить базисом для развития нового этапа индустриализации космоса, связанного с развитием инфраструктуры для выведения спутников на орбиту, перевозки и обслуживания этих аппаратов в космическом пространстве.

Такая «транспортно-эксплуатационная система» будет представлять собой надстройку над спутниковой группировкой. Которая с экономической точки зрения будет частью сферы космических услуг и, следовательно, будет иметь под собой уверенную экономическую почву. Но с технической точки зрения это будет не рой автоматов на орбите, а полноценная индустриальная система, способная на разнообразную деятельность, связанная с транспортными услугами, монтажом, обслуживанием, производством и практическим освоением инопланетных сырьевых ресурсов и служащая прототипом будущей космической промышленности.

На ранних стадиях развития «индустриальная группировка» должна работать на обслуживание уже имеющихся спутников. На стадии роста она должна развиваться вместе со спутниковой группировкой, помогая ей осваивать новые виды космических услуг, таких как спутниковая связь через сотовые телефоны и космическая солнечная энергетика. Способствуя быстрому росту и развитию всех направлений космонавтики. Через несколько десятилетий роста индустриальная группировка получит достаточную мощность и развитие, чтобы перейти от обслуживания околоземных космических аппаратов к прямому индустриальному освоению Солнечной системы.

Принципы организации и этапы развития космической индустриальной группировки

Индустриальная группировка должна состоять из нескольких основных инфраструктурных систем: Поточной системы выведения, позволяющей в разы, снизить стоимость доставки грузов на орбиту; группировки орбитальных буксиров, представляющих собой постоянную и недорогую транспортную систему для движения в открытом космосе; сырьевой базы на Луне, служащей основным источником топлива для орбитальных буксиров и минерального сырья для переработки на орбитальных станциях; и крупной околоземной пилотируемой станции, служащей основной опорной базой для ведения разнообразной, сложной человеческой деятельности в космосе и выполняющей функции транспортного узла.

Поточная система выведения

Основу поточной системы выведения составляют легкий, но очень простой и дешевый в производстве носитель «Пони», сконструированный по упрощенным технологиям, основная задача которого — доставка на орбитальные станции стандартизированных модульных блоков, и орбитальной станции, выполняющей функции орбитального транспортного и монтажного центра «Космопорта», в котором из доставляемых ракетами «Пони» модульных блоков должны монтироваться разнообразные спутники и другие космические аппараты. Такой способ выведения позволяет создать постоянный поток грузов с Земли на орбиту, с невысокими затратами и низкой стоимостью выведения, не превышающей 1000 долларов за килограмм, что в 3–7 раз дешевле самых выгодных серийных носителей современности. И делает рентабельной деятельность пилотируемых станций, включая их в индустрию космических транспортных услуг, что избавит это направление космонавтики от привязки к государственным бюджетам, снимая ограничения для его дальнейшего роста.

Орбитальная транспортная система

Для полетов в космическом пространстве должны использоваться многоразовые транспортные корабли, оснащенные маломощными, но экономичными «плазменными электрореактивными двигателями», «орбитальные буксиры». Основные преимущества плазменных двигателей в том, что они в десятки раз экономичнее традиционных «химических» ракетных двигателей, и в десятки раз мощнее традиционных «ионных», электрореактивных двигателей, что позволяет с их помощью свободно передвигаться в космическом пространстве. Плазменные двигатели неприхотливы в выборе топлива, что делает их потенциально «многотопливными».

Орбитальные буксиры должны выводить смонтированные на пилотируемой станции спутники на рабочие орбиты; доставлять на станцию работающие спутники для ремонта, обслуживания, дополнительного оснащения и дозаправки, переводя их после обслуживания обратно на рабочие орбиты; поставлять на станцию инопланетные сырьевые ресурсы, при цене, во много раз дешевле выведения с Земли.

Сейчас в космосе летают на химических двигателях, которые фактически одноразовые и крайне прожорливые. Они пригодны только для полетов в один конец и расходуют топлива в несколько раз больше веса полезной нагрузки, которую они несут, что делает межпланетные перелеты баснословно дорогими. Плазменные орбитальные буксиры способны составить основу постоянной и недорогой космической транспортной инфраструктуры, наличие которой даст качественно новые возможности для развития человеческой деятельности в Солнечной системе.

Топливно-сырьевая база на Луне

Топливо для орбитальных буксиров на первых этапах будет доставляться с Земли. Но когда буксиров станет много, станет более выгодно доставлять топливо с Луны. Поскольку на этой планете низкая гравитация и нет атмосферы, что делает выведение грузов в на орбиту с Луны в десятки раз более простой и дешевой задачей, по сравнению с доставкой грузов с Земли. И при наличии сырьевой базы на Луне и нескольких мощных буксиров для доставки грузов на околоземную орбиту, снабжать орбитальную группировку лунным топливом будет выгодно.

Сейчас есть несколько проектов производства на Луне жидкого топлива, на роль которого претендует кислород, который может быть получен из лунного грунта и может служить топливом для плазменных двигателей или окислителем для химических двигателей. Или топливная пара «кислород – водород», которая может быть получена из воды, обнаруженной в районе лунных полюсов и может служить топливом как для химических, так и для плазменных двигателей.

По моей концепции, основным топливом для орбитальных буксиров должен служить лунный грунт, измельченный в мелкодисперсный, легко сыпучий порошок. Плазменные двигатели способны потреблять любое «рабочее тело», которое можно контролируемо подавать в генератор плазмы, в том числе и порошковые вещества. Но грунтовый порошок намного проще в производстве, чем кислород или продукты разложения воды. Что делает проект «порошковой» топливно-сырьевой базы на Луне приблизительно в десять раз дешевле аналогичных проектов, рассчитанных на производство жидкого топлива.

Порошковая база должна обслуживаться роботами, управляемыми дистанционно с Земли. И порошок должен выводиться на орбиту мощной механической катапультой, работающей по принципу пращи, разгоняющей грузы за счет раскручивания на длинном тросе. В отличие от ракет, праща не требует затрат топлива, в отличие от электромагнитных пушек или космических лифтов, это относительно простое, легкое и недорогое устройство.

При ориентировочной стоимости от пяти до десяти миллиардов долларов, проект порошковой лунной базы недорогой по космическим меркам и доступен для частных инвесторов. Но его реализация даст дешевый источник инопланетного топлива и минерального сырья для околоземной орбитальной группировки и создаст экономическую основу для дальнейшего освоения лунных ресурсов и Луны.

Опорные базы на околоземной орбите

Сейчас человечество располагает орбитальными станциями, но они не находят практического применения и служат космическими научными лабораториями.

В околоземной индустриальной группировке крупная орбитальная станция, аналогичная МКС или созданная путем ее расширения, должна выполнять множество практических функций, таких как: функцию транспортного узла, обслуживающего поток грузов с Земли на орбиту и осуществляющего взаимодействие поточной системы выведения с орбитальной транспортной системой, что сделает ее космическим транспортным центром; монтаж разнообразных конструкций и изделий, таких как спутники, «сборки» из модулей для экспедиций на другие планеты, различное оборудование и несущие конструкции, что сделает их орбитальным монтажным центром. После появления орбитальных буксиров пилотируемые станции возьмут на себя функцию базы для буксиров и центра для ремонта и обслуживания спутников, что сделает их основными эксплуатационными центрами. Вместе с началом производственной деятельности в космосе пилотируемые станции станут основными производственными центрами, и в более отдаленной перспективе на их месте могут вырасти мощные орбитальные производственные комплексы.

Пилотируемые станции на низкой орбите расположены в космическом пространстве, вблизи околоземных спутников и в одинаковой доступности как для грузопотоков с Земли на орбиту, так и для орбитальных буксиров, находящихся в них людей, защищает от космической радиации магнитное поле Земли. Благодаря своему расположению, орбитальные станции оптимально подходят на роль основных опорных баз для человеческой деятельности, связанной с монтажом, производством, обслуживанием космических аппаратов и обслуживанием космических инфраструктурных систем.

Две основные стадии роста орбитальной группировки

Прежде чем начнется широкомасштабная индустриализация космоса, околоземная группировка спутников и обслуживающая их индустриальная группировка должны пройти через две основные стадии роста, связанные с качественной модернизацией систем спутниковой связи и освоением космической солнечной энергии.

Модернизация спутниковой связи должна проходить за счет перехода на спутниковые платформы с решетчатыми антеннами большой площади и мощности, которые должны монтироваться на орбитальных станциях из модульных блоков и обладать достаточной чувствительностью и мощностью для поддержания связи через традиционные сотовые телефоны и прямого вещания на традиционные, телевизионные и радиоприемники. Системы спутниковой сотовой связи и трансляции сделают информационные услуги повсеместно доступными, независимо от наземных станций. И как минимум в десятки раз расширят рынок космических услуг. Что вызовет соответственный рост космической группировки.

После появления дешевых инфраструктурных транспортных систем и монтажных центров в космосе станет выгодно строить мощные солнечные электростанции. Благодаря невесомости и отсутствию атмосферы, на орбите можно делать сверхлегкие конструкции большой площади и относительно малой массы, которые на Земле не выдержали бы ни ветра, ни собственного веса. В космосе можно строить платформы километровых площадей из сверхлегких несущих конструкций и пленочных зеркал, концентрирующих солнечный свет на генераторах. Орбитальные солнечные электростанции будут питаться от естественного термоядерного реактора Солнечной системы. Их энергия будет недорогой, экологически чистой и практически неистощимой. Сейчас проекты солнечных электростанций нерентабельны, но появление космической инфраструктуры может сделать их самым перспективным направлением развития энергетики, способном вытеснить традиционные электростанции, работающие на ископаемом, органическом или ядерном топливе, и занять доминирующее положение на мировом энергетическом рынке. Направление космической солнечной энергетики может сделать космонавтику одной из важнейших мировых индустрий, имеющей триллионные обороты и вовлекающей в свое развитие крупнейшие инвестиции и научно-промышленные мощности.

После прохождения стадии роста, связанной с солнечной энергетикой, космическая индустриальная группировка получит достаточную мощь и уровень технологического развития, чтобы ее дальнейший рост перестал быть ограниченным обслуживанием околоземных космических аппаратов и начал распространяться на пространство Солнечной системы.

Космическое производство

Производственное направление в развитии космической индустриальной системы стоит упомянуть отдельно. Сейчас начинается смена технологического уклада, предполагающая переход от традиционного, узкоспециализированного производственного оборудования и крупных, разветвленных производственных цепочек, от сырья до конечного изделия, к универсальным станкам, которые позволят сократить всю производственную цепочку всего до нескольких небольших станков и при этом получать разнообразные законченные изделия высокого уровня сложности. Самый известный пример станка «нового цикла индустриализации» — это 3D-принтер. Смена технологического уклада произведет революцию в производственной сфере и сделает доступной широкомасштабную индустриализацию космоса.

Переносить в космос традиционное предприятие, чтобы делать на нем строительные конструкции, вездеходы и производственное оборудование, способное обеспечить самостоятельное воспроизводство производящих мощностей, запредельно дорого. Но производственную цепочку, основанную на станках нового цикла, можно разместить и в стандартном космическом модуле весом в двадцать тонн. При этом производственный модуль будет работать по почти полностью замкнутому циклу, имея возможность как получать готовые изделия из исходного минерального сырья, так и производить собственные копии, такие же модули, укомплектованные станками. И это даст возможность начинать индустриализацию других планет и астероидов с отправки на них всего нескольких производственных модулей и универсальных роботов, которые будут дублировать друг друга и строить инфраструктуру. Что снизит стартовые затраты при создании космических предприятий до нескольких сотен миллионов или нескольких миллиардов долларов, привычных для крупного бизнеса.

На Земле все ниши для развития производственного бизнеса давно заняты, и любой рост встречает жесткая конкуренция, к которой в недалеком будущем еще прибавится жесткий ресурсный дефицит. А в космосе, в отличие от Земли, свободные пространства и ресурсы не ограничены. Поэтому вполне логично ожидать, что когда в космосе появятся постоянная транспортная инфраструктура, снижающая затраты на полеты, и обслуживающая индустриальная система, создающая спрос на разнообразные изделия, начнет развиваться и производственное направление.

На первых этапах развития космической индустрии производственное направление будет ограничиваться производством простых деталей, несущих конструкций и расходных материалов из вторичного сырья, дарового с точки зрения выведения, таких как производство несущих ферм и крепежных деталей из пустых баков верхних ступеней ракет, производство горючего из пластиковых баков ракет и органических отходов МКС, переработки старых спутников и другого космического мусора в разные полезные изделия и материалы.

После появления сырьевой базы на Луне начнется освоение инопланетного сырья, к чему будет подталкивать его относительная дешевизна. И расширение производственной деятельности, к которому будет подталкивать рост космической группировки, и то, что многие низкотехнологичные изделия, такие как модули или ферменные конструкции, будет дешевле делать на станциях, чем доставлять с Земли.

При дальнейшем развитии индустриальной группировки производственная деятельность также будет развиваться и усложняться. Производственная система будет становиться более высокотехнологичной, способной производить не только простые детали и конструкции, но и сложные законченные изделия, такие как модули для пилотируемых станций, корпусы космических кораблей, вездеходы для работы на Луне или механическое оборудование для лунных или астероидных баз. Но производственное направление при этом будет оставаться вспомогательным.

Когда начнется переход внеземной индустриальной системы от обслуживания околоземных аппаратов к промышленному освоению космоса, производственное направление станет основным. И дальнейшая индустриализация космоса пойдет в направлениях роста космической промышленной системы и поставок на Землю инопланетных сырьевых ресурсов.

Развитие космической индустрии как направление экономики

Предложенная концепция развития космической индустрии дает возможность приступить к созданию внеземной индустриальной системы в ближайшем будущем и обеспечить ее уверенный рост и развитие, вплоть до стадии промышленного освоения Солнечной системы.

Как известно, теоретики единодушно соглашаются с тем, что полномасштабное практическое освоение космоса обещает фантастические перспективы для развития экономики. Но не могут найти к нему реализуемых подходов. Принятые планы индустриализации космоса копируют развитие индустрии на Земле без учета космических специфических условий. В отличие от Земли, в космосе высокие транспортные затраты, но много энергии и много легко доступных минеральных ресурсов. Принятые проекты предусматривают строительство в космосе сырьевых предприятий, за счет доставки оборудования с Земли. Но затраты на перемещение в космос земных промышленных мощностей настолько велики, что подобные программы будут или сверхдорогими и сверхдолгосрочными мегапроектами, бессмысленными с коммерческой точки зрения, а потому не способными расти за счет частных инвестиций, не способными стать переходным мостом от земной промышленности к космической. Или для реализации таких программ будут нужны совершенно новые, дешевые космические корабли, например с термоядерными двигателями, создание которых невозможно на базе современных технологий.

Мои подходы предполагают начать создание космической индустриальной системы, адаптированной к космической среде. Сначала с обслуживания околоземных коммерческих космических аппаратов. На этой стадии индустриальная система пройдет развитие и рост. Потом перейти к началу масштабной индустриализации космоса. Не за счет переноса в космос промышленных мощностей с Земли, а за счет их строительства с нуля, с использованием новых технологий, отработанных на стадии обслуживания околоземной спутниковой группировки.

Без переноса больших масс оборудования с Земли процесс индустриализации космоса будет малозатратным. И следовательно, развитие космической индустрии по предложенному сценарию не сдерживает необходимость в сверхзатратах. Так же, как и мобилизационных подходов. Все входящие в него проекты коммерческие, рассчитанные на быстрый и уверенный возврат вложенных инвестиций. Развиваясь по предложенному сценарию, процесс индустриализации космоса будет не расходовать государственные бюджеты, а с первых шагов начнет наполнять экономику деньгами. И приносимая им прибыль будет непрерывно расти по мере роста космической индустриальной системы, пока не станет ведущей отраслью в экономике Земли. Что переводит колонизацию космоса из разряда футуристических абстракций в разряд достижимых целей для развития экономики.

Практическое освоение астероидов и Марса

Кроме концепции индустриализации космоса за счет постепенного развития индустриальной системы, начиная с околоземной орбиты, я могу предложить концепцию освоения пояса астероидов и Марса, основанные на освоении астероидных ресурсов.

Как известно, пилотируемые полеты на Марс и создание постоянной базы на этой планете технически возможны, и государства готовы потратить на марсианскую базу суммы в районе нескольких десятков миллиардов долларов. Но полеты на Марс дороги, и принятые марсианские проекты в эти суммы не укладываются. В то же время начинает зарождаться направление практического освоения астероидов. На астероидах есть множество самых разнообразных минеральных ресурсов в легкодоступной форме. Но инвесторов особенно привлекают изобильные и богатые астероидные месторождения драгоценных металлов и редкоземельных элементов. Эти вещества являются ценным сырьем в производстве электроники и многих высокотехнологичных индустриях. Они востребованы, и спрос на них будет постоянно расти. В то же время они достаточно дороги, чтобы оправдать затраты на космический транспорт. Освоение астероидных ресурсов — это одно из основных крупномасштабных направлений практического освоения космоса.

Для перспективной индустрии по добыче астероидных ресурсов понадобится опорная база, в которой смогут базироваться и обслуживаться транспортные корабли, производиться тяжелое низкотехнологичное оборудование для добычи и дробления грунта, ремонтироваться и обслуживаться дорогое высокотехнологичное оборудование, доставляемое с Земли. Одно из лучших мест для размещения основной базы «астероидной сырьевой группировки» — это орбита Марса, его спутники, Фобос и Деймос. Марсианская орбита расположена между астероидами и Землей, она близка к поясу астероидов, но в то же время Марс медленно облетает пояс астероидов. Что делает ее хорошим местом как для разведки астероидных месторождений и последующего «засеивания» астероидного пояса добывающими базами и обслуживания астероидной группировки, так и для промежуточной переработки, обогащения астероидных ресурсов перед их отправкой на Землю.

Строительство «околомарсианской индустриальной базы» на первых этапах должно вестись при помощи дистанционно управляемых роботов с компенсацией задержки сигнала за счет виртуальной реальности. В первую очередь должны развиваться дешевая многоразовая транспортная инфраструктура, создаваться производственные мощности, строиться терминалы для космических кораблей и углубленные в грунт рабочие и обитаемые помещения. Когда астероидная группировка и околомарсианская база начнут разрастаться, возникнет необходимость в наличии на опорной базе человеческого обслуживающего персонала. Условия на орбитальных станциях для людей некомфортные. И будет целесообразно построить обитаемую базу для персонала на поверхности Марса, условия на которой более схожи с земными.

Марсианская база для персонала, обслуживающего околомарсианскую индустриальную систему, будет служить своего рода вахтовым городком, зоной отдыха между вахтами на марсианскую орбиту и местом дистанционной работы по управлению космическими кораблями, технологическими линиями и роботами через пульты, с малыми задержками. На Марсе будут размещаться фермы для культивации свежих растений и других продуктов питания, нужных для людей.

В отличие от проектов научных обитаемых баз на Марсе в концепции «марсианского вахтового поселка», марсианская база и присутствие на ней людей экономически обосновано. Финансирование «вахтовой базы» не ограничено научными бюджетами, и она будет разрастаться вместе с ростом астероидной группировки. В перспективе у марсианских вахтовых городков есть все шансы стать первыми центрами постоянного заселения и индустриализации Марса. В отличие от абстрактных научных и гуманитарных программ освоения Марса, начало колонизации этой планеты через базу астероидной группировки на ее орбите является экономически обоснованным подходом, имеющим уверенные шансы на реализацию в обозримом будущем.

Слияние астероидных и марсианских программ позволяет объединить капиталы и научно-промышленные мощности государственных агентств и частных фирм на взаимовыгодных условиях. Для частников участие государственных бюджетов и государственной научно-промышленной инфраструктуры даст значительные дополнительные ресурсы. Для государственных космических администраций транспортная инфраструктура и оборудование для строительства баз, которые создадут частники, позволят многократно снизить затраты на свои научные программы. Такое взаимовыгодное объединение будет способствовать ускорению марсианских и астероидных программ на ранних стадиях.

Последствия колонизации космоса для человечества

Широкомасштабная промышленная колонизация космоса будет основана на технологиях нового цикла, она будет малозатратной и быстрой. Бесчисленные производственные модули и роботы будут дублировать друг друга, в геометрической прогрессии строить тяжелую индустрию и инфраструктуру, вызывая быстрый и ничем не сдерживаемый рост внеземных промышленных мощностей. «Молниеносный рост» космической промышленности приведет к тому, что она сравнительно быстро, за одно или несколько десятилетий, превысит промышленный и экономический потенциал Земли, после чего ее рост продолжиться с еще более возрастающими темпами. Из-за чего мировая цивилизация при вступлении в космическую эру перейдет в состояние постоянного и быстрого развития.

Космическая промышленность будет в основном поставлять на Землю ценные сырьевые ресурсы, различные металлы и редкие элементы. Но потреблять наукоемкую продукцию, производимую на Земле. К началу промышленного освоения космоса, за пределами Земли уже будет работать мощная грузовая транспортная инфраструктура, основанная на орбитальных буксирах. И начнется переход на инфраструктурные транспортные системы класса «Земля – орбита» нового поколения, дешевые и рассчитанные на большой грузопоток, такие как космические лифты, мощные электромагнитные катапульты, или «роторные пращи», расположенные на большой высоте, за пределами атмосферы. Создание таких систем возможно и на современном этапе, но сейчас они слишком дороги и нерентабельны. Когда, грузопоток между космосом и Землей получит триллионную стоимость, он станет выгодным.

На Земле космические ресурсы будут перерабатываться такими же автоматизированными промышленными комплексами в различное оборудование, машины и продукты потребления, вызывая промышленный и экономический рост, следующий за разрастанием космической промышленности. В отличие от современной мировой индустрии, промышленность, основанная на космических ресурсах, будет экологически чистой, так как самые грязные энергетические, добывающие и перерабатывающие отрасли будут вынесены за пределы Земли.

Колонизация космоса вызовет разделение специализации между земной и космической промышленностью. Космическая производственная система будет низкотехнологичной, ее основными преимуществами будут простое устройство и быстрый рост. Высокотехнологичная продукция для комплектации космической индустрии, такая как электроника и точная механика, двигатели кораблей или электронная начинка для роботов, будет производиться на Земле. Так как для ее производства нужны сложные технологические линии, высокий контроль и участие большого количества специалистов, сосредоточение на Земле наукоемких производств превратит землю в глобальный научно-технический центр. Своего рода «Силиконовую долину Солнечной системы». Что, соответственно, приведет к всеобщему подъему уровня обеспеченности, грамотности, культуры, информатизации и правовой защищенности, которые сейчас можно видеть на примере крупнейших научно-технических центров и передовых экономик.

Повышение доли наукоемких производств в мировой экономике вместе с ростом космической промышленности сделает мировое развитие не только количественным, но и качественным, ускорит как научно-технический прогресс, так и общий прогресс в развитии мировой цивилизации.

Переход в космическую эру вызовет мощнейший за всю предыдущую историю экономический, технологический и общецивилизационный подъем человечества. Предстоящая в будущем космическая экспансия во многом схожа с морской экспансией Европы, которая началась около пятисот лет назад и вызвала в Европе подъем экономики, развитие технологий и науки, которые в конечном счете подняли человечество на современный уровень со средневекового. С той разницей, что в космосе колонизации подлежат не новые земли, вместе с их населением, а астероиды и необитаемые планеты. И в отличие от цивилизационного скачка прошлого, длившегося столетия, быстрый прогресс современных технологий вместе с мощью современной промышленности и экономики сделают подъем мировой цивилизации на новый уровень намного более быстрым. При использовании рациональных подходов к развитию космической индустрии, первые значимые результаты от колонизации космоса станут доступны через несколько ближайших десятилетий, во время жизни текущего поколения людей.

Современные возможности для начала процесса индустриализации космоса

Современное человечество располагает всем необходимым для начала колонизации космоса в ближайшем будущем. Но не осознает в полной мере ее перспектив и не стремится к поиску быстрых и эффективных путей ее развития. Задача начала колонизации космоса реализуема, в последнее десятилетие она витает в воздухе, но всерьез она не ставится на повестку дня.

Сейчас есть сильная научно-промышленная система государственных космических администраций, есть развитая спутниковая группировка и сектор космических услуг, ведущие массовое освоение околоземной орбиты спутниками. Инвесторы сектора космических услуг заинтересованы в дальнейшем расширении рынка. Есть технологии конструирования плазменных двигателей и космических 3D-принтеров. Начали появляться частные группы и инициативы развития практического освоения некоторых космических ресурсов. С технической точки зрения для старта процесса колонизации космоса есть все необходимое. Но эта деятельность еще находится в стадии зарождения, ее участники разобщены, их планы не выходят за рамки своих ведомственных или корпоративных программ. И колонизация космоса всерьез не ставится на повестку дня в качестве цели для развития экономики и в качестве направления общецивилизационного экспансионистского движения к освоению новых пространств и прогрессу.

Развитие космической индустриальной системы, по предлагаемому сценарию, позволяет создать за пределами Земли инфраструктурное, транспортное и индустриальное ядро, которое будет служить опорой для развития любой деятельности за пределами Земли, многократно снижая ее затраты и давая возможности расширения ее масштабов. Без постоянной индустриальной системы космическая деятельность обречена оставаться в рамках разовых программ, имеющих незначительный масштаб по сравнению с мировой экономикой. Но появление индустриальной системы сможет объединить вокруг нее разных участников космической деятельности в одну мировую финансово-промышленную группу, которая будет обладать достаточными финансовыми ресурсами и научно-промышленными мощностями для развития космических программ глобального масштаба.

Колонизация космоса — это глобальная сверхзадача, и для достаточно быстрого продвижения человечества в космическое пространство нужна концентрация ресурсов в глобальных масштабах, а также возможности к интеграции мировой промышленной системы за пределы Земли и практические мотивации к этой интеграции. Мировая космическая финансово промышленная группа, работающая в русле рационального освоения космоса, — это потенциальная структура для достижения задач такого уровня.

Колонизация космоса доступна и выгодна, направьте свое внимание в сторону освоения космоса, и получите новые перспективы, которые сейчас могут показаться фантастикой.

В этой статье я хочу сделать открытое обращение к участникам космической деятельности и обществу. Перенимайте предлагаемые мной инициативы, и это даст вам множество новых возможностей.

Для участников космической деятельности предложенная концепция индустриализации космоса и объединения — это возможность оживить космонавтику, находящуюся фактически в застое с конца холодной войны, вместе с которым перестала быть актуальной космическая гонка. Колонизация космоса — это полузабытая сверхзадача космонавтики, и ее возрождение привлечет к космической деятельности столько внимания и ресурсов, сколько она не имела даже в периоды обострения гонки за рекордами. Для частников и стратегических инвесторов колонизация космоса — это открытие нового рынка, способного к быстрому и ничем не ограниченному росту, потенциал которого превосходит все известные аналоги. Частные фирмы, планирующие развивать новые направления практического освоения космоса, это в основном американские компании, такие как «Спейс икс» Элона Маска или фирмы «Дип спейс индастриз» и «Планетари рисорсиз», планирующие вести добычу астероидных ресурсов. В России потенциальным участником индустриализации космоса может быть корпорация «Энергия». Она отпочковалась от госструктур и унаследовала их традиционализм, но ее администрация также поддерживает новые инициативы в освоении космоса, и, в отличие от новообразованных американских фирм, «Энергия» обладает большими научно-промышленными мощностями. Российским участником индустриализации космоса может выступать и обновленный «Роскосмос», который сейчас преобразуется в госкорпорацию. Вместе с изменением формата этой организации возможно и переформатирование ее стратегической политики, перехода с госзаказов на коммерческую деятельность. В направлении развития космической индустрии у российский фирм нет отставания от международных стандартов. Активно развивать национальную спутниковую группировку России мешает отсутствие национальной элементной базы для производства электроники. Но для индустриальной группировки электроника не имеет решающего значения, это в основном «железо», корабли, модули, оборудование. Российские научно-промышленные мощности, производящие «железо», не уступают крупнейшим мировым конкурентам, и, соответственно, Россия имеет с ними равные возможности при вступлении в «индустриальную космическую гонку».

Для энтузиастов космонавтики появление реализуемых и целесообразных подходов к колонизации космоса сделает реальностью главную сверхзадачу и главную мечту, перспективу скорого перехода человечества в космическую эру, вместе с которой человеческая цивилизация получит совершенно новый уровень развития и перейдет в новое качество.

Для людей, не имеющих к космосу прямого отношения, новый цикл индустриализации и развитие промышленности за пределами Земли — это рост уровня доходов и качества жизни, распространяющийся на всю землю и многократно превосходящий по скорости любую традиционную модернизацию. Быстрота и отсутствие пределов роста космической промышленности может через десять лет после начала массовой индустриализации космоса поднять среднемировой уровень жизни в несколько раз. И еще через десятилетие сравнять его с уровнем самых развитых стран современности, после чего начнется постоянно возрастающий рост и прогресс во всех областях.

Перспективы, которые может принести с собой колонизация космоса, сейчас могут показаться фантастическими, но кривая роста прогресса за последнее столетие воплотила в жизнь множество самых смелых футуристических прогнозов. Необходимые для колонизации космоса технологии уже есть в наличии, начинается зарождение отдельных индустрий будущей космической промышленности. Идеи колонизации космоса сейчас витают в воздухе, но из них еще не успели сформироваться функциональные подходы к освоению Солнечной системы. Предлагаемые мной инициативы в области организации перспективной космической индустрии, планов ее создания и развития и концентрации ресурсов в направлении индустриализации космоса позволяют сделать колонизацию космоса не просто футуристическим прогнозом, а направлением развития экономики и достижимой в обозримом будущем целью для экспансионистского движения к освоению новых пространств, достижению новых уровней технологического и цивилизационного развития.

Автор — Николай Агапов

НАСА выложило в сеть архив сделанных станцией Dawn снимков Цереры — единственной карликовой планеты в поясе астероидов между орбитами Марса и Юпитера. Об этом сообщается на сайте Планетарного общества. На нескольких тысячах снимках, представленных НАСА, поверхность Цереры отличается цветовым однообразием (преобладает серый цвет), кроме белых пятен в районе кратера Оккатор, которые имеют синие тона. Ученые полагают, что пятна представляют собой соляные вулканы, а не ледяные, как считалось ранее. Первое цветное изображение Цереры получено монтированием снимков, сделанных станцией Dawn 4 мая 2015 года. Человеческий глаз воспринимал бы карликовую планету такой, какой она изображена в левом верхнем углу. Для остальных изображений использовались красный, зеленый и синий фильтры, чтобы выявить особенности рельефа Цереры. Весь каталог снимков объединяет полноцветные фотографии Цереры, полученные в период с февраля по май 2015 года.

Станция Dawn была запущена 27 сентября 2007 года ракетой-носителем Delta 2 с космодрома на мысе Канаверал в США, а на орбите около Цереры оказалась 6 марта 2015-го. Стоимость проекта по изучению астероида Веста и карликовой планеты — около 500 миллионов долларов. Церера открыта в 1801 году итальянцем Джузеппе Пиацци и названа в честь древнеримской богини плодородия. Диаметр карликовой планеты — 950 километров. Это самое крупное небесное тело в поясе астероидов между орбитами Марса и Юпитера.

Цереры, на которой он попытается раскрыть новые детали в жизни загадочных белых пятен и других необычных черт этой карликовой планеты, сообщает НАСА. Предыдущие два месяца, начиная с конца августа 2015 года, Dawn провел на так называемой "первичной картографической орбите" высотой в 1470 километров. За это время зонд успел совершить шесть сеансов полного фотографирования поверхности Цереры и измерения высоты ее поверхности, на базе которых ученые составили атлас карликовой планеты и трехмерную топографическую карту.

Снижение высоты орбиты в пять раз позволят камерам зонда получить фотографии с рекордным разрешением 35 метров на пиксель. Эти снимки, как надеются в НАСА, позволят ученым окончательно раскрыть тайну белых пятен в кратере Оккатор, которые сегодня планетологи считают следами экзотических соляных вулканов. Как надеются менеджеры миссии, в ходе этого снижения с зондом не произойдет сбоя, аналогичного тому, который случился в конце июня при переходе на текущую орбиту и который погрузил Dawn в "кому" на несколько недель.

Во время начала третьего планового снижения орбиты, 30 июня, зонд Dawn пережил сбой и перешел в безопасный режим, в котором он пробыл почти три недели. За это время инженеры НАСА  выяснили, что проблема заключалась в неправильной работе системы, которая управляет положением одного из трех ионных двигателей зонда, и решили ее, перейдя на другой двигатель.

МОСКВА, 22 июн – РИА Новости. Зонд Dawn получил новые фотографии загадочных белых пятен на карликовой планете Церера, на которых заметны не только сами залежи загадочного материала, но и необычная пирамида высотой в три километра неподалеку от них, сообщает пресс-служба Лаборатории реактивного движения НАСА. Как отмечает Кэрол Реймонд, заместитель руководителя проекта Dawn, новые снимки, полученные зондом после сближения с Церерой и перехода на новую орбиту, раскрыли массу интересных и ранее невидимых деталей в устройстве белых пятен.

Во-первых, их число выросло с двух до восьми, и планетологи не исключают, что их на самом деле может быть гораздо больше. Во-вторых, ученым удалось измерить размеры самого крупного пятна, чей диаметр составляет около девяти километров. Пока ученые не знают, из чего состоят эти пятна, однако они склоняются в пользу того, что они сложены из запасов льда или солей. На этих же снимках астрономам удалось найти еще одну необычную структуру – гору с очень крутыми склонами, напоминающую пирамиду, которая возвышается на три километра над поверхностью Цереры. Она расположена на относительно ровной местности, что заставило научную команду Dawn задуматься о том, как она могла возникнуть. Как сообщает НАСА, зонд проведет еще неделю на текущей орбите и 30 июня начнет новую фазу снижения высоты над поверхностью Цереры, и опустится на высоту в 1400 километров к началу августа.

Американский зонд Dawn, запущенный НАСА в конце сентября 2007 года, стал первым космическим аппаратом, который, изучив одно небесное тело — Весту, один из крупнейших астероидов, сошел с ее орбиты спустя год и направился к другому — Церере, самой близкой к Земле карликовой планете. Dawn успешно достиг своей цели 6 марта текущего года в 16 часов 36 минут по Москве и приступил к изучению поверхности и недр Цереры, что продолжится около 16 месяцев. Он первым "увидит" карликовую планету так близко. Изучение обеих крупнейших протопланет, считают ученые, поможет им определить, каким образом формировались планеты в "молодой" Солнечной системе.