Космическая гостиница
А начнем мы его с рассказа о строительстве первого в истории человечества космического отеля.
12 июля 2006 года в деле частного освоения космического пространства произошел прорыв. Роберт Бигелов (Robert Bigelow) – мультимиллионер из Лас-Вегаса и владелец сети недорогих отелей в Америке, произвел успешный запуск в космос надувного жилого модуля Genesis One. Основное его преимущество перед обычными металлическими конструкциями заключается в том, что он весит намного меньше, следовательно, его доставка на орбиту обходится намного дешевле. На околоземную орбиту модуль был выведен со стартовой площадки «Ясная» при помощи ракетоносителя «Днепр», созданного на базе советской межконтинентальной баллистической ракеты СС-18. В настоящее время Genesis One вращается вокруг Земли на высоте 515-ти километров над уровнем моря. По замыслу американского миллионера, этот модуль станет прототипом будущего «Космического Отеля», открытие которого на околоземной орбите запланировано на 2012 году. Об этом проекте рассказывает инженер компании Bigelow Aerospace Эрик Хааконстад (Eric Haakonstad).
Первоначально концепция орбитального жилого модуля была разработана специалистами из американского космического агентства НАСА. Предполагалось, что он станет дополнительным элементом Международной космической станции, и одновременно перевалочным пунктом на пути к Марсу. Однако после смены приоритетов в политике Соединенных Штатов по освоению космического пространства американское космическое агентство НАСА оставило этот многообещающий проект.
Мультимиллионер Роберт Бигелов воспользовался ситуацией и приобрел концепцию жилого орбитального модуля в надежде к 2012 году открыть в космосе гостиницу для состоятельных туристов. Надо признаться, что с технологической точки зрения проект «Космического Отеля» пока еще далек от совершенства. Работы для инженеров, как говорится, непочатый край. В первую очередь им нужно доказать, что корпус надувного модуля соответствует критериям, предъявляемым к традиционным конструкциям из алюминия. И тут, по словам Эрика Хааконстада, есть еще над чем поработать:
Мы стараемся не разглашать секреты производства. Но кое-что я могу сказать уже сейчас: оболочка нашего модуля состоит из нескольких слоев гибких, но прочных материалов, которые способны поддерживать стабильную форму наполненной газом конструкции.
Все ноу-хау, использованные при строительстве орбитального модуля Genesis One, также были куплены у американского космического агентства НАСА и затем доработаны специалистами компании «Bigelow Aerospace». Речь идет о патенте на принципиально новый материал, который, несмотря на свою гибкость, обладают необычайной прочностью. Этот материал в несколько слоев наносится на внутреннюю оболочку модуля и способен подобно пуленепробиваемому жилету защитить космический корабль от метеоритного дождя и вредоносного космического излучения. Кроме того, он придает заполненному газом полимерному цилиндру жесткость, необходимую для поддержания стабильной формы.
В ходе экспериментов, проведенных в лаборатории НАСА в Пасадене, защитная оболочка космического отеля была подвергнута обстрелу искусственными метеоритами до двух сантиметров в диаметре, выпущенных со скоростью 6 с половиной километров в секунду. По мнению Брайана Айкена (Brian Aiken), одного из инженеров компании «Bigelow Aerospace», Роберт Бигелов, затратив намного меньше средств, создал материал, не уступающий по прочности прототипам, разработанным в НАСА.
В ближайшие месяцы Бигелов намерен провести еще несколько экспериментальных запусков. Детальный план полетов зависит от результатов текущих исследований. На 2008 год запланирован вывод на орбиту космической станции «Наутилус». А, начиная с 2010 года, переход к пилотируемым полетам.
В случае успеха своего предприятия американский миллионер готов предоставить свой орбитальный отель любым платежеспособным клиентам, как частным лицам, так и военным, а если возникнет такая необходимость, то и правительству Соединенных Штатов. Как никак, а его гостиница, как минимум в два с половиной раза больше, любого модуля Международной космической станции. Бигелов надеется привлечь посетителей низкими ценами, отсутствием бумажной волокиты и надежным сервисом. Основную ставку он делает на состоятельных космических туристов. Незабываемые впечатления гарантированы.
Представьте себе путешествие вокруг Луны на корабле, который вращается вокруг своей оси. За счет этой ротации на борту возникает искусственная сила притяжения, гарантирующая пассажирам определенный комфорт. Цена одного билета миллион долларов, без учета инфляции.
Другой немаловажной категорией клиентов могли бы стать био-технологические и фармакологические компании. В частности, можно было бы запустить на околоземную орбиту био-реактор для выращивания человеческих тканей в состоянии невесомости. Также и эта программа была в свое время разработана специалистами американского космического агентства НАСА. Сегодня же ею заинтересовались частные компании, проводящие различные медицинские исследования.
Одним словом частный сектор, совсем недавно активно включившийся в освоение космического пространства, сегодня готов составить конкуренцию мощным государственным структурам и крупным оборонным концернам.
В последнее время преимущества частной инициативы в деле освоения космоса становятся все более очевидными. Частный капитал достигает поразительных результатов, затрачивая сравнительно немного средств. Один из наиболее ярких примеров – создание частного космического корабля Space Ship One. В эпоху, когда даже беспилотные проекты NASA и ESA обходятся во многие миллиарда долларов, американский миллионер Burt Rutan затратил на создание своего летательного аппарата сравнительно небольшую сумму – всего около 25 миллионов долларов.
Вдохновленное его успехом американское космическое агентство НАСА решило объявить среди частных лиц конкурс на разработку солнечного паруса. Та компания, солнечный парусник которой сможет до первого января 2010 года долететь до первой точки Лагранжа, и продержатся там 90 дней, получит приз – пять миллионов долларов США.
Что же такого особенного в этой точке?
Дело в том, что в точке Лагранжа силы притяжения Солнца и Земли уравновешивают друг друга. Зонд, попавший в точку Лагранжа, мог бы теоретически вечно находиться на одном месте. Ну а так как на практике даже в точке Лагранжа могут найтись силы, способные нарушить хрупкое равновесие, то время от времени позицию такого зонда нужно будет корректировать. Говорит Брандт Спонберг менеджер программы американского космического агентства с громким названием Nasa Centennial Challenges Programm, что в переводе означает «Программа Вызовы Века».
Космические корабли, использующие традиционные ракетные двигатели, не способны долгое время оставаться на одном месте. Слишком велик расход горючего при корректировке курса. А вот солнечному паруснику не надо везти с собой топливо – он получает энергию, необходимую для выполнения маневра, от Солнца. Если бы нам удалось поместить солнечный парусник в первой точке Лагранжа, то у нас всегда был бы прямой зрительный контакт с обоими полюсами Земли, в зависимости от того: где находится наш зонд, чуть выше или чуть ниже эклиптики. А это означает прямую связь с учеными-исследователями, находящимися на постоянных станциях в Арктике и Антарктике.
Надо сказать, что Америка, Россия, Япония и Европа уже давно работают над созданием солнечного паруса, однако пока что ни одному из проектов не удалось дожить до стадии боевого крещения. При этом принцип работы солнечного паруса до смешного прост. В космосе корабль, идущий под солнечным парусом, плывет не за счет силы ветра, а за счет силы фотонов. Несмотря на то, что частицы солнечного света обладают нулевой массой, в условиях космического вакуума они способны оказывать давление на тончайшую пленку солнечного паруса и продвигать кораблю вперед. Единственная проблема заключается в том, что чем дальше корабль удаляется от солнца, тем слабее становится импульс, получаемый парусом от солнечных лучей.
Рассказывает Берндт Дахвальд из института космических симуляций при Немецком центре аэрокосмических исследований в Кельне.
За астероидным поясом солнечное излучение становится слишком слабым, и его энергии уже не хватает для того, чтобы продолжить полет. И, тем не менее, мы можем долететь до самых далеких уголков нашей Солнечной системы. Для этого нам необходимо как следует, разогнаться внутри солнечной системы, а уж затем направится во внешние регионы. Мы рассчитали траекторию, которая позволяет набрать сумасшедшую скорость, которой достаточно для того, чтобы покинуть пределы солнечной системы. За 10 лет мы могли бы долететь до наиболее удаленной от Солнца планеты Плутона.
Вот только маневрировать вдали от источника энергии, в холодных регионах Солнечной системы, космический зонд, идущий под солнечным парусом, не может. Если он замедлит полет, у него не хватит энергии на то, чтобы снова разогнаться. Однако солнечный парусник может, не снижая скорости, пролететь мимо планеты-гиганта и сделать несколько снимков ее поверхности. Тем временем во внутренних областях солнечной системы солнечные парусники можно использовать по полной программе. Например, для исследования астероидов. В этом случае материнский корабль, оснащенный солнечным парусом, подходит к астероиду и высаживает на его поверхность зонд-разведчик:
Весь научно-исследовательский инструментарий в этом случае находится на борту оснащенного ракетным двигателем посадочного модуля. На астероиде сила притяжение не велика, и маневрирование в условиях пониженной гравитации не требует большого расхода топлива. По завершении исследований посадочный модуль вернется к материнскому кораблю, который доставит его на Землю.
Что ж вернуться на Землю зачастую намного сложнее, нежели ее покинуть. Недаром вхождение в земную атмосферу считается наиболее опасным моментом в космической навигации. Жар, возникающий в результате трения обшивки корабля об атмосферные газы, настолько силен, что космический корабль может просто-напросто сгореть. С этой проблемой сталкиваются все космические инженеры. Однако в наибольшей степени это касается разработчиков кораблей многоразового использования.
Проект носит название Unmaned Space Vehicle – «Беспилотный космический корабль». Мы намерены как можно больше узнать о фазе вхождения в атмосферу земли из космоса и посмотреть, что можно улучшить в конструкции капсулы. Для этого мы намерены при помощи воздушного шара поднять капсулу на высоту 30 километров над уровнем моря, а затем бросить ее вниз.
Говорит Дженарро Руссо (Genaro Russo) – ведущий инженер в Итальянском центре аэрокосмических исследований – компании, тесно сотрудничающей с итальянским космическим агентством ИСА. В этом центре и была разработана восьмиметровая капсула диаметром в 3,5 метра и веслом в 1250 килограмм. Строительство этой капсулы стало первой попыткой европейцев симулировать процесс вхождения из космоса в земную атмосферу. Основанная цель эксперимента – получить данные, необходимые для строительства космических шаттлов, способных летать в космос на постоянной основе, а не от случая к случаю. То есть ни десять и не двадцать, а многие сотни раз.
При возвращении в атмосферу Земли капсула развивает скорость, в два раза превышающую скорость звука, и подвергается огромным нагрузкам. Наша задача измерить эти нагрузки и их влияние на капсулу, чтобы улучшить как приборы на борту, так и конструкцию самого летательного аппарата.
Экспериментальная капсула представляет собой летающую лабораторию, напичканную измерительными приборами. По возвращении на Землю собранная ими информация будет оценена итальянскими учеными. Особое внимание ученые уделяют тому, как отреагируют на экстремальные нагрузки новые материалы. Ведь от их надежности зависит успех всего предприятия. Хорошо известно, что американцы имели проблемы с обшивкой топливного танка космических челноков. У итальянских конструкторов топливный бак беспилотного космического корабля сделан из особо прочного усиленного углеволокном пластика. Проверке подвергнется также и новая система дистанционного управления, с помощью которой наземные операторы намерены контролировать полет. Около пятисот сенсоров, прикрепленных к оболочке капсулы, непрерывно поставляют информацию о том, как переносят полет материалы обшивки.
Несмотря на то, что итальянский центр аэрокосмических исследований оснащен самым современным аэродинамическим стендом для проверки летных качеств летательных аппаратов, Руссо и его коллеги пришли к выводу, что хотя такого рода симуляции и позволяют получить определенное количество необходимой информации, однако полной картины они не дают. Вместо того чтобы создавать более сложные испытательные стенды итальянцы решили построить летающую лабораторию и провести испытания, как говорится, в полевых условиях.
Для начала мы проиграли всевозможные варианты на компьютере. Но чтобы разработать новую технологию, позволяющую построить рейсовый космический корабль, этого недостаточно. Необходимо перейти от компьютерных симуляций к испытаниям в реальных условиях. Построив капсулу, мы можем выяснить, насколько устойчив тот или иной материал к влиянию экстремальных температур, возникающих при входе космического корабля в атмосферу Земли.
Что ж, нам остается только пожелать успеха итальянским инженерам. На этом я прощаюсь с Вами, до новых встреч в эфире.