|
Фундаментальные
проблемы космонавтики К 50-летию космической эры Пилотируемая космонавтика: за и против Земля и Вселенная №2/2007
руководитель Федерального космического агентства (Роскосмос) Первые 50 лет для
человека – это рождение, становление, поиск места в жизни и своих целей,
реализации себя как специалиста и личности. В полувековой юбилей любой человек
оглядывается назад, оценивает свои достижения, строит дальнейшие планы. В
октябре 1957 г. осуществлен прорыв в космическое пространство, эта дата
считается рождением космонавтики. Сейчас человеческую цивилизацию невозможно
представить без космической техники: телерадиовещание, связь, навигация,
мониторинг земной поверхности, разведка природных ресурсов и рыбоносных
районов, метеорология, оборона государства, фундаментальная и прикладная наука,
образование, материаловедение, биотехнология, медицина. Многие отрасли науки,
экономики и социальной сферы стали органической частью космонавтики, которую
составляют самостоятельные, но взаимодополняющие направления – пилотируемая и
автоматическая. К каким же рубежам подошла в юбилейный год пилотируемая
космонавтика, главным образом российская? Цели и задачи пилотируемой космонавтики В последние годы внимание
общественности постоянно привлекается к пилотируемым полетам в космос. В печати
периодически появляются статьи, на телевидении и форумах – интервью и
выступления видных деятелей науки и техники, дискутирующих по поводу
нецелесообразности развития пилотируемой космонавтики. Подчас рядовому налогоплательщику
трудно понять, кто же из этих деятелей прав и «где искать правду». Видимо,
широкую общественность необходимо постоянно информировать о достижениях,
недостатках и перспективах пилотируемой космонавтики, в особенности о
получаемых результатах, их внедрении в различные отрасли экономики, социальной
сферы, эффективности целевого использования орбитальных станций. Сегодня, в канун 50-летия
космической эры, уже мало кто задаст вопрос: зачем вообще человечество стало
проникать в космос? О том, что именно земные проблемы заставили людей искать
решение общечеловеческих вопросов в космосе, знают и школьники. Возможный путь
выхода из глобальных кризисов и многие другие причины заставили землян начать
осваивать космос как новую среду обитания. Это связано и с необходимостью
развивать средства нападения и обороны, и с пытливостью человека, стремящегося
узнать: одинок ли он во Вселенной, есть ли жизнь на других планетах Солнечной
системы и на планетах иных звезд, как добраться до них и освоить жизненно важные
ресурсы? При этом нельзя забывать об ограниченности земных ресурсов, постоянном
и очень быстром росте населения Земли, об астероидно-кометной опасности. На рубеже ХХ и ХХI
столетий космическая деятельность стала одним из важнейших факторов развития мирового
сообщества. Участие в ней сейчас принимают свыше 120 государств, причем 20
стран – наиболее активно. Прогнозируется, что к 2025 г. практически все
промышленно развитые государства станут заниматься космонавтикой. В некоторых выступлениях
в печати высказывались претензии, что у нас отсутствуют четко сформулированные
конечные цели пилотируемых полетов. Подобные претензии некорректны: таких
конечных целей не может быть в принципе, потому что человечество на каждом
конкретном этапе формулирует только те практические цели, которых позволяет
достичь современный уровень развития экономики и техники. В свою очередь,
развитие экономики и техники требует решения новых задач и достижения новых
целей. И этот процесс будет идти столько, сколько будет существовать
человеческое общество. Задачи, поставленные перед российской пилотируемой
космонавтикой, решаются в том объеме, который позволяет состояние экономики и,
следовательно, объем финансирования. К сожалению, в настоящий период
космическая отрасль России испытывает недостаток денежных средств, в наибольшей
степени это сказывается на пилотируемой программе как наиболее затратной.
Поэтому постоянно приходится корректировать приоритеты космической деятельности
и разделы космической программы, искать на ходу дополнительные источники оплаты
работ. К настоящему времени предприятия и организации Роскосмоса и институты
РАН сформировали проект концепции развития отечественной пилотируемой
космонавтики на период до 2040 г. На основе анализа тенденции развития мировой
космонавтики и опыта отечественной в проекте концепции изложены наиболее
целесообразные пути развития отечественной космонавтики в краткосрочной (до
2015 г.), среднесрочной (2016 – 2025 гг.) и долгосрочной перспективе (2025 –
2040 гг.). В целом предполагается дальнейшее освоение космического пространства
для решения непосредственно земных нужд и исследований в интересах
фундаментальной науки.
Цели и задачи фундаментальных и прикладных исследований Луны и Марса, согласно проекту концепции Роскосмоса развития отечественной пилотируемой космонавтики до 2040 г. Необходима ли работа космонавтов на МКС? Программа создания
Международной космической станции – крупнейшая в истории космонавтики, в
которой участвуют ведущие космические державы: Россия, США, Япония, Канада и
европейские страны – члены Европейского космического агентства. Национальная долгосрочная
программа научно-прикладных исследований и экспериментов на российском сегменте
МКС, в разработке которой приняло участие около 80 институтов, организаций и предприятий
Российской академии наук, Роскосмоса и других ведомств, во многом базируется на
опыте, полученном в процессе эксплуатации орбитального комплекса «Мир» (1986 –
2001), а также содержит ряд новых исследований и экспериментов, существенно
углубляющих и развивающих выполненные работы. При реализации более 330
исследований и экспериментов по 12 научным направлениям программы
предполагается разработать и поставить на борт российского сегмента МКС около
26 т научной аппаратуры и оборудования, а также испытать новые технические
системы. Многие приборы позволят обеспечить проведение десятков тысяч сеансов
по космической технологии, материаловедению, биомедицине, геофизике,
биотехнологии, экологическому мониторингу, внеатмосферной астрономии, проблемам
энергетики и двигательных установок, исследованию природных ресурсов Земли,
Солнечной системы и космических лучей. Предусмотрено выполнение совместно с
зарубежными учеными наиболее затратных программ и коммерческих проектов.
Отличительная и важная особенность прикладных экспериментов – их направленность
на развитие космических технологий до уровня перехода к опытно-промышленному
производству. Необходимо изготавливать на пилотируемых станциях материалы,
препараты и вещества со свойствами, недостижимыми или труднодостижимыми на
Земле для использования в лазерной технике, микро- и оптоэлектронике,
клинической медицине и в народном хозяйстве. Предполагается совершенствовать
методы мониторинга Земли из космоса. Запланировано на МКС получить
высокоэффективные штаммы микроорганизмов для производства препаратов
биодеградантов нефтепродуктов, средств защиты растений и препаратов,
применяемых в сельском хозяйстве и промышленности. Некоторые эксперименты
должны помочь расшифровать структуру белков-кандидатов для вакцины против СПИДа
и производства других медицинских препаратов. Кроме того, часть работ
направлена на создание наземно-космической инфраструктуры, которая по мере
своего развития и роста свяжет в единый и непрерывный технологический процесс
получение веществ с необычными свойствами, материалов и сплавов, информации. На российском сегменте
МКС проводятся и обширные медико-биологические исследования, нацеленные на
длительное пребывание экипажа в космосе, а также применяются новые технологии
(двигатели, системы энергообеспечения, сборка крупногабаритных конструкций и др.),
необходимые для реализации будущих пилотируемых космических проектов. За годы создания МКС
(1998 – 2006) космонавты провели уже около 60 экспериментов. Некоторые из
экспериментов закончены, другие продолжаются. Для исследований, запланированных
на ближайшее будущее, ведется изготовление и наземная отработка научной
аппаратуры и оборудования.
Конфигурация Международной космической станции на 26 октября 2006 г. (указаны даты стыковок). Рисунок РКК «Энергия». Освоение комического
пространства и использование его результатов в интересах людей – довольно
сложное дело. Здесь невозможно требовать немедленной окупаемости. Мы уже
научились совершать космические полеты и долго работать на пилотируемых
станциях. Теперь надо учиться возможности космонавтики как можно больше
внедрять в социальную сферу и для решения задач экономики, частных
потребителей. Большая и разнообразная
программа работ на МКС, необходимость испытания сложной аппаратуры и трудоемких
технологических процессов, обслуживания многочисленных систем станции,
проведения монтажно-ремонтных работ, оперативная корректировка планов,
изменение задач и видов исследований не под силу никаким автоматам, поэтому
требуется непосредственное участие человека. Экипажи МКС обслуживают и
контролируют работу ее бортовых систем, проводят разнообразные эксперименты,
замену научной аппаратуры и оборудования, заправку аппаратуры расходными
материалами, сборку на орбите крупных конструкций и платформ. Без экипажей
орбитальных станций космос не освоить. Нужно ли лететь на Луну и Марс? Вопрос, надо ли
возобновлять и расширять полеты людей на Луну, готовиться к экспедициям на
Марс, может иметь только один ответ: это делать необходимо. Это очередные
логические шаги в освоении Луны и Марса. Научно-исследовательские
разработки проблемы освоения Луны показали целесообразность использования ее
ресурсов для нужд экономики Земли. Кроме того, Луна считается выгодным местом
для создания астрофизических обсерваторий, способных обеспечить новое качество
наблюдений по сравнению с современными околоземными телескопами. К настоящему
времени российскими учеными формулируются основные задачи перспектив изучения Луны.
Проект отечественного лунного научно-производственного
поселения: 1 – рудник, 2 – астрофизическая
обсерватория, 3 – промышленная зона, 4 – жилые модули, 5 – энергетическая
установка, 6 – космодром, 7 – хранилище воздуха (для жизнеобеспечения людей) и
других газов (в промышленных целях), 8 – железная дорога, 9 – высоковольтная
линия электропередачи. Рисунок РКК «Энергия». В нашей стране накоплен
значительный опыт и создан научно-технический потенциал (отдельные элементы
систем и комплексы космических средств), который в принципе позволяет
реализовать обширную программу освоения и использования ресурсов Луны и Марса.
В частности, рассмотрены возможности использования различных ракет-носителей
для космических полетов к Луне, разработаны методы и средства посадки и взлета
с поверхности Луны, передвижения по лунной поверхности. К настоящему времени
уже предложены различные отечественные концепции обитаемых лунных баз и
варианты конструкции их жилых модулей с системами жизнеобеспечения. Ряд
российских научных и промышленных организаций располагают возможностями
создания научной аппаратуры для изучения Луны, транспортной космической системы
и промышленного оборудования.
Основные научные задачи изучения Луны, разработанные учеными России. Без человека построить на
лунной и марсианской поверхности планетные базы для исследований и
использования внеземных ресурсов невозможно. Для этого нужна сложная техника,
которую надо еще смонтировать, наладить и эксплуатировать в экстремальных
условиях Луны и Марса. Но этому должен предшествовать этап детального изучения
с помощью автоматических средств. Затем целесообразно создавать и эксплуатировать
автоматические, временно и постоянно обитаемые базы, последовательно решающие
комплексные задачи освоения Луны, Марса и других планет, проводить исследования
в области астрофизики, общей физики, медицины и биологии. Такие планетные базы
могут стать форпостом для использования естественных ресурсов. В соответствии с логикой
последовательного усложнения задач первая пилотируемая экспедиция на Марс –
закономерное продолжение исследований перспективных для науки районов
поверхности Марса автоматическими средствами. Марсианская программа потребует
создания наземной и космической инфраструктуры, куда войдут стенды испытания
космических систем и оборудования, службы оперативного управления полетом
межпланетных комплексов и эксплуатации планетных баз, сборочный центр на
околоземной орбите, межорбитальные транспортные буксиры, средства внеземного
производства, автоматические КА, а также пилотируемые корабли. Если полет на Луну
занимает несколько дней, то длительность экспедиции на Марс займет более года,
и обратно столько же. Решение задачи обеспечения марсианской экспедиции во
много раз сложнее, чем лунной, не говоря уже об освоении ресурсов Марса. Чтобы
снизить затраты на этот проект, предполагается сформировать базовую концепцию
марсианского экспедиционного комплекса. Основополагающие принципы, которые
необходимо реализовывать, следующие: – максимальное
использование имеющихся ракетно-космических средств, а также элементов и
структур, разрабатываемых в рамках государственной программы космических
исследований; – минимум
элементов и структур, специально разрабатываемых для марсианской экспедиции; – предпочтение
отдается тем вариантам технологических разработок, элементов и структур,
которые могут быть использованы в других областях народного хозяйства и программах
космических исследований; – обеспечение
в максимальном объеме условий для проведения во время экспедиций научных
исследований; – возможность
продолжения конкретных разработок в других программах в случае резкого
сокращения финансирования или прекращения работ в рамках данного
широкомасштабного проекта. При разработке концепции программы долгосрочного исследования
Марса важной проблемой станет определение оптимального соотношения между
использованием автоматических и пилотируемых средств. Учитывается увязка
этапности и сроков реализации долгосрочной марсианской программы с вариантами
развития лунных проектов. Исследования Марса включают следующие
последовательные этапы усложнения экспедиций: – пребывание
человека на поверхности от 15 до 60 сут по орбитально-десантной схеме; – пребывание
экипажа на поверхности планеты до 1 года по орбитально-базовой схеме; – пользование
нескольких временных баз с длительностью пребывания экипажа на поверхности
планеты до двух лет. Техническими вопросами осуществления межпланетного полета
занимаются и в других странах. В целом научно-технический потенциал России,
США, ESA, Японии и ряда других государств позволяет говорить о достаточно
высокой степени реальности полета человека на Марс в первой половине ХХI в. при
условии объединения усилий нескольких стран и выполнения принимаемых на себя
обязательств. Импульсом для такого процесса может стать отечественная концепция
пилотируемой экспедиции на Марс, разрабатываемая в нашей стране с 1980-х гг.
Постоянно проводятся проектно-поисковые работы, эксперименты на российском
сегменте МКС, и в 2007 г. планируется годовой эксперимент по моделированию
межпланетной экспедиции. Предусматривается также переговорный процесс, чтобы
заключить соглашение о международном сотрудничестве в осуществлении
пилотируемого полета на Марс и использовании его результатов. |
