ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК, 2015, том 85, № 10, с. 885-895
НАУКА ^^^^^^^^^^^^^^ И ОБЩЕСТВО
Б01: 10.7868/80869587315100023
Ещё несколько десятилетий назад фантасты и футурологи предрекали, что в начале XXI в. человечество приступит к освоению других планет Солнечной системы и их спутников. В действительности межпланетные полёты и колонизация внеземных территорий оказались более трудно решаемой задачей, чем ранее представлялось, и это привело к заметному спаду общественного интереса к данной проблематике. Однако, как следует из публикуемой статьи, не стоит относить проблему расширения жизненного пространства человека за пределы Земли на счёт будущих поколений. Первые шаги на этом непростом пути могут и должны делаться уже сегодня, поскольку, во-первых, не существует принципиальных технологических препятствий, а во-вторых, даже значительные финансовые вложения оправданы с точки зрения сохранения человечества, которому угрожает множество как земных, так и космических опасностей.
ИСКУССТВЕННАЯ СРЕДА ОБИТАНИЯ ДЛЯ ОСВОЕНИЯ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
С.В. Антоненко, С.И. Барцев, А.Г. Дегерменджи
Должен Вам сказать, что мы вовсе не хотим завоёвывать никакой космос. Мы хотим расширить Землю до его границ. Мы не знаем, что делать с иными мирами. Нам не нужно других миров... Человеку нужен человек!
Из к/ф Андрея Тарковского "Солярис"
Развитие современной технологической цивилизации сопряжено с экспоненциальным ростом населения Земли, постепенным истощением ресурсов и растущим загрязнением окружающей среды. Мир вступает в эпоху глобального лимитированного развития, которая чревата кризисом, требующим принятия долговременных стратегических решений. Помимо этих проблем, будущему человечества угрожают такие глобальные природные катаклизмы, как падение на Землю крупного астероида, супервспышка на Солнце, извержение траппа, возможный взрыв Йеллоу-стонской кальдеры. Хотя в своём большинстве люди, сосредоточенные на повседневных делах,
считают биосферу Земли чем-то незыблемым, а затраты на минимизацию ущерба от грядущих глобальных катастроф бесполезными или, по крайней мере, несвоевременными, космические агентства всего мира ведут поиск "запасного аэродрома" — планеты либо иного космического тела, способного приютить подавляющую часть населения.
Конечно, чтобы переселение стало возможным, потребуются огромные финансовые, материальные и трудовые затраты, однако они оправданны, как оправданны действия человека, не исключающего вероятность своей смерти и ежегодно отчисляющего часть доходов на страхова-
АНТОНЕНКО Сергей Владимирович — руководитель Проектно-исследовательского центра Государственного космического научно-производственного центра им. М.В. Хруни-чева. БАРЦЕВ Сергей Игоревич — доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией Института биофизики СО РАН. ДЕГЕРМЕНДЖИ Андрей Георгиевич — академик, директор Института биофизики СО РАН.
antonenko-asv@yandex.ru; bartsev@yandex.ru; ibp@ibp.ru
ние жизни. Такая стратегия работает, поскольку экономически целесообразна: сравнительно небольшие ежегодные отчисления на страховку позволяют обеспечить солидную компенсацию семье в случае потери кормильца. Поэтому даже грандиозные, требующие крупных вложений проекты, нацеленные на страхование жизни не отдельного человека, а человечества в целом, оправданны. Вместе с тем путь к спасению человечества должен быть не просто в принципе осуществимым — необходимо, чтобы по нему можно было неразорительно продвигаться уже сейчас, используя достижения современной космонавтики и постепенно совершенствуя необходимый научно-технический потенциал. Формирование вблизи Земли искусственных сред обитания (ИСО) с использованием разрабатываемых и перспективных космических аппаратов, скорее всего, затянется на десятилетия, но укажет людям достижимую цель, реализовать которую будет возможно уже при жизни ближайших поколений.
ВОЗМОЖНОСТИ ОСВОЕНИЯ КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА
Различные модели освоения космоса разрабатываются на протяжении уже более полувека. Созданы научные основы и инженерные методики для решения проблемы существования частично и даже полностью автономных космических поселений на базе замкнутых биолого-технических систем жизнеобеспечения (ЗБСЖО), обсуждается создание лунных и планетных баз, космической индустрии с использованием внеземных источников энергии и материалов. Параллельно оценивается преобразующее влияние космических программ на природу, экономику и общественные отношения.
Отсутствие в Солнечной системе, помимо Земли, планет, пригодных для жизни, заставляет обратиться к идеям терраформирования. Однако даже беглого рассмотрения проектов, подобных сценариям преобразования Луны, Марса и Венеры, достаточно, чтобы сделать вывод: они нереа-лизуемы не только на современном уровне развития техники, но и в обозримом будущем. Так, создание поселений на Луне и на Марсе (наиболее доступные варианты) связано с целым рядом трудностей. Во-первых, возникнет проблема сохранения видовых особенностей космических поселенцев в условиях недостаточной силы тяжести, значение которой на Земле в 6 раз превышает соответствующую величину на Луне, и в ~2.5 раза — на Марсе. Люди, родившиеся и выросшие в условиях пониженной силы тяжести, как следует ожидать, не разовьют кости и мускулы, достаточно сильные, чтобы визит на Землю был для них безболезненным и безопасным. Например, при весе 70 кг на планете с силой притяжения в 2.5 раза
большей человек будет весить 175 кг и с трудом сможет даже встать с кровати. Следовательно, посещение Земли колонистами с Марса или Луны станет практически невозможным, и со временем возникнет новая разновидность гоминидов, конкурирующая с человечеством за ресурсы Солнечной системы.
Во-вторых, транспортировка на Луну значительного числа поселенцев и оборудования осложнена наличием достаточно сильной гравитации и одновременно отсутствием атмосферы. Требуется использование дорогих и технически сложных устройств типа взлётно-посадочного модуля с большим расходом топлива, чреватое риском падения на Луну. Транспортировка на Марс потребует очень больших затрат в связи с низкой эффективностью химических ракет, а длительное время перелёта сделает дозу радиационного облучения недопустимо большой. Для решения этих проблем нужно либо разработать ракетные двигательные установки с высоким удельным импульсом и тяговооружённостью, позволяющие существенно сократить длительность полёта, либо создать эффективную комплексную противорадиационную защиту. Исключительно пассивная защита с применением используемых в настоящее время материалов будет иметь неприемлемую массу. Наиболее перспективным представляется использование термоядерных импульсных ракет [1], однако очевидно, что доведение их до практического использования — дело не очень близкого будущего, а значит, при выборе этого сценария освоение планет откладывается на неопределённый срок. Существен и тот факт, что изменение климата непригодной для проживания человека планеты не решает задачу её защиты от астероид-но-кометной опасности.
Ещё один вариант освоения космического пространства, который начали обсуждать задолго до полёта первого спутника, — орбитальные космические станции, по определению К.Э. Циолковского — "эфирные поселения", с искусственной гравитацией и замкнутой системой жизнеобеспечения (оранжереями) [2]. К.Э. Циолковский, Г. Оберт, Г. Нордунг, В. фон Браун и другие первопроходцы космонавтики выполнили детализированные расчёты параметров этих орбитальных станций. Отличительной особенностью подобных проектов являются гигантские размеры обитаемых объёмов сферической, торовой и цилиндрической формы. Как полагали конструкторы, создание искусственной гравитации, близкой по своему физиологическому воздействию на человека к земным условиям, возможно только при угловых скоростях вращения не больше двух оборотов в минуту, что требует больших размеров орбитальной станции (рис. 1).
По замыслу ещё одного пропагандиста освоения космоса американского физика и футуролога
Дж. О'Нила, колонии должны собираться постепенно, в течение многих лет. Источником сырья могла бы стать Луна при условии создания на ней промышленности. О'Нил предлагал доставлять необходимые материалы, выстреливая ими с помощью электромагнитной катапульты в точку Лагранжа системы Земля—Луна, откуда их нужно было бы перемещать к строящейся колонии. Однако использование Луны в качестве источника минеральных ресурсов для изготовления конструкционных и других технических материалов с последующей доставкой их на орбиту и сборкой ИСО не выдерживает никакой критики, в первую очередь потому, что Луна минералогически очень бедна и её поверхность состоит из шлака метеоритной бомбардировки. Помимо проблемы отсутствия надёжного и относительно дешёвого способа вывода грузов на орбиту, строительство колоний в космосе из конструкционных материалов сталкивается с задачей обеспечения активной системы защиты станций и людей от радиации. В случае реализации пассивной защиты необходимо разместить на каждом квадратном метре внешней поверхности жилой зоны более 5 т вещества (соответствует слою толщиной всего около 2.5 м). Так, для сферы диаметром 500 м потребуется пассивная противорадиационная защита массой ~4 млн. т (Л* = пЯ2 = 785000 м2 х 5 т/м2 = = 3.93 млн. т). Недостатком "обитаемых островов" является также отсутствие на их борту собственных полезных ископаемых для снабжения сырьём промышленного производства.
Некоторые учёные, исчерпав, как они считают, идеи создания ИСО в пределах Солнечной системы, обратились к поиску подходящих планет возле других звёзд. Однако, хотя поиск экзопла-нет важен для фундаментальных исследований Вселенной, в плане открытия новых территорий для расселения людей с Земли он не обеспечивается современными и даже перспективными техническими возможностимя человечества. Таким образом, все упомянутые проекты связаны с очень большими начальными капиталовложениями и всё нарастающими последующими затратами, а первые шаги на пути их реализации требуют значительно более высокого уровня развития техники и усилий
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.