Машины создания - Дрекслер Эрик - Страница 27

27

Некоторые из пионеров понимали, что делать: построить космическую станцию и космический корабль многократного использования, затем оттуда отправиться на Луну или на астероиды за ресурсами. Но шум взволнованных политических деятелей быстро потопил их предложения, а американские политические деятели требовали большой, легкой для понимания цели. Таким образом был рожден проект Аполлон, гонка, чтобы высадить американского гражданина в самом близком месте, где можно воткнуть флаг. Проект Аполлон обошел построение космической станции и космического челнока, вместо этого создавая гигантские ракеты, способные достичь Луну одним большим прыжком. Проект был великолепен, он дал ученым некоторую информацию, и он принёс большую отдачу благодаря продвижениям в технологии, но по сути, это был выстрел в холостую. Налогоплательщики это видели, конгрессмены это видели, и космическую программу свернули.

Когда проект Аполлон реализовывался, старые мечты господствовали в общественном мнении, и это были простые, романтичные мечты о заселении других планет. Тогда инструменты робота рассеяли мечту об одетой в джунгли Венере, в действительности оказавшейся духовкой во всю планету яда высокого давления. Они стёрли линии, которые начертили на Марсе земные астрономы, и с ними ушли и каналы, и марсиане. Вместо них оказался Марс кратеров и каньонов и сухой летающей пыли. По направлению к Солнцу от Венеры лежит испеченную скала Меркурия; дальше к звёздам от Марса лежат булыжники и лёд. Планеты варьируются от мёртвых к смертельно опасным, и мечта о новых Землях отступила к удалённым звёздам. Космос казался мёртвой целью.

Новая Космическая Программа

Новая космическая программа возникла из руин старых. Новое поколение защитников темы космоса, инженеров и предпринимателей, теперь стремится сделать космос границей, которой он должен был быть с самого начала – местом для развития и использования, не для пустых политических жестов. они уверены в успехе, потому что развитие космического пространства не требует прорывов в науке или технологии. Зато человеческая раса могла бы завоёвывать космос, применяя технологии двадцатилетней давности, а избегая пустых полётов, мы могли бы вероятно делать это с прибылью. Различная деятельность в космосе не обязательно должна быть дорогой.

Рассмотрите высокую стоимость выхода на орбиту сегодня – тысячами долларов за килограмм. Откуда она происходит? Наблюдателю запуска челнока, потрясённому рёвом и напуганному пламенем, ответ кажется очевидным: топливо должно стоить кучу денег. Даже авиалинии платят примерно половину своих операционных издержек за топливо. Ракета напоминает лайнер – она сделана из алюминия и начинена двигателями, системами управления и электроникой – но топливо составляет почти всю её массу, когда она стоит на взлётном поле. Таким образом можно ожидать, что на топливо приходится порядком более половины операционных издержек ракеты. Но это ожидание ошибочно. В полёте на Луну на стоимость топлива, которое было необходимо, чтобы достичь орбиты, приходилось менее чем миллион долларов – несколько долларов за килограмм, отправленный на орбиту, лишь малая доля процента всех затрат. Даже сегодня топливо остаётся незначительной частью стоимости космического полёта.

Почему полёт в космос стоит настолько дороже, чем авиарейс? Отчасти, потому что космический корабль не делается серийно; это вынуждает изготовителей покрывать их затраты на разработку из продаж только нескольких единиц, и делать те немногие единицы вручную по высокой стоимости. Далее, большинство космических кораблей выбрасывается после одного использования, и даже челноки летают только несколько раз в год – их стоимость не может быть распространена на несколько рейсов в день в течение многих лет, в то время как стоимость воздушных лайнеров может. Наконец, затраты космопорта сейчас распределяются только на несколько полётов в месяц, тогда как большие аэропорты могут распределять свои издержки на многие тысячи. Всё это сходится воедино, чтобы сделать полёт в космос обескураживающе дорогим.

Но исследования аэрокосмической компании Боинг (это – люди, которые обеспечили большую часть мира недорогими реактивными транспортными средствами) показывают, что флот, состоящий из челноков действительно многократного использования, на которых летают и которые поддерживаются подобно воздушным лайнерам, снизил бы стоимость выхода на орбиту в 50 раз и более.

Космос предлагает обширные возможности для промышленности. Хорошо известны преимущества спутников связи и наблюдений с орбиты за космическими и земными объектами. Будущие спутники связи будут достаточно мощны, чтобы связываться с ручными станциями на земле, принеся окончательную мобильность в телефонных услугах. Компании уже предпринимают усилия, чтобы извлечь преимущество нулевой гравитации для выполнения тонких процессов сепарации, чтобы делать улучшенные фармацевтические препараты; другие компании планируют выращивать улучшенные электронные кристаллы. За годы до того как ассемблеры вступят в производство материалов, инженеры будут использовать космическую среду, чтобы расширить возможности балк-технологии. Космическая промышленность будет обеспечивать растущий рынок для услуг запуска кораблей, снижая издержки по запуску. Падение издержек по запуску в свою очередь будет стимулировать рост космической промышленности. Ракетный транспорт на земную орбиту наконец станет экономически оправданным.

Космические проектировщики и предприниматели уже смотрят далее земной орбиты на ресурсы солнечной системы. Однако в дальнем космосе ракеты быстро станут слишком дорогим средством транспортировки – они будут сжирать топливо, которое само должно было транспортироваться ракетой в космос. Ракеты на сжигаемом топливе стары как китайские фейерверки, намного старше "флага, усыпанного звёздочками". Они развились по естественным причинам: компактные, мощные и полезные для военных, они могут пробиваться сквозь воздух и противодействовать сильной гравитации. Однако космическим инженерам известны альтернативы.

Транспортным средствам не требуется огромных взрывов энергии, чтобы двигаться через свободный от трения вакуум космоса. Маленькие силы могут медленно и устойчиво разгонять транспортное средство до огромных скоростей. Поскольку энергия имеет массу, солнечный свет, попадающий в тонкое зеркало – солнечный парус, обеспечивает такую силу. Притяжение гравитации Солнца обеспечивает другую силу. Вместе давление света и гравитация могут носить космические корабли в любое место Солнечной системы и обратно. Только жар вблизи Солнца и сопротивление атмосфер планет будут ограничивать путешествия, заставляя паруса избегать эти места.

НАСА изучило солнечные паруса, разработанные, чтобы их везти в космос в ракетах, но они должны быть довольно тяжелы и прочны, чтобы выдержать нагрузку запуска и разворачивания. В конце концов инженеры будут изготавливать паруса в космосе, используя структуры с высоким отношением прочности к массе для поддержки зеркал из тонкой металлической плёнки. Результатом будет "световой парус", высокоэффективный тип солнечного паруса. После ускорения в течение года световой парус может достичь скорости сто километров в секунду, оставляя самые быстрые сегодняшние ракеты далеко позади.

Если вы вообразите сеть графито-волокных нитей, сплетаемую паучью сеть шириной в километры, с промежутками между нитями размером с футбольное поле, вы будете на правильном пути, чтобы представить себе структуру светового паруса. Если вы изобразите промежутки, соединенные тонкими светоотражающими плоскостями из алюминиевой фольги тоньше чем мыльный пузырь, вы будете иметь неплохое представление, как он выглядит: большое количество отражающих поверхностей, прочно связанных друг с другом и образующих обширную слегка колеблющуюся мозаику зеркал. Теперь изобразите груз, висящий на сети как парашютист с парашюта, в то время как центробежные силы держат подвешенные на сети зеркала натянутыми и плоскими в вакууме, и вы получите почти достоверную картину.