Письмо Циолковского сопутствовало публикации второй части его труда «Исследование мировых пространств реактивными приборами». В этой работе после описания условий и путей создания постоянных спутников Земли с человеком на борту, то есть кораблей, полета на Луну и создания окололунной станции Циолковский писал: «Движение вокруг Земли ряда снарядов, со всеми приспособлениями для существования разумных существ, может служить базой для дальнейшего распространения человечества. Поселясь кругом Земли во множестве колец, подобных кольцам Сатурна… люди увеличивают в 100—1000 раз запас солнечной энергии… с завоеванной базы протянуть свои руки за остальной солнечной энергией, которой в два миллиарда раз больше, чем получает Земля… План дальнейшей эксплуатации солнечной энергии, вероятно, будет следующий. Человечество пускает свои снаряды на один из астероидов и делает его базой для первоначальных своих работ. Оно пользуется материалом маленького планетоида и разлагает или разбирает его до центра для создания своих сооружений, составляющих первое кольцо вокруг Солнца… где-нибудь между орбитами Марса и Юпитера… Когда истощится энергия Солнца, разумное начало оставит его, чтобы направиться к другому светилу…».
Заметим, что ученый предлагал расселяться не на планетах: «Нет даже надобности быть на тяжелых планетах, разве для изучения. Достижение их трудно; жить же на них — значит заковать себя цепями тяжести… Планета (не Земля, как нередко имеют в виду при цитировании. — Авт.)есть колыбель разума, но нельзя вечно жить в колыбели».
Мысли эти свои он развивал и в более поздних работах. В капитальном труде 1926 года, вышедшем под тем же названием — «Исследование мировых пространств реактивными приборами», — Циолковский представил еще более конкретизированную программу.
После постепенного перехода от обычного самолета к космической ракете и кратковременным орбитальным полетам (первые пять пунктов программы), вслед за постепенным увеличением продолжительности полетов, созданием скафандров для выхода в открытый космос и замкнутых экологических систем, независимых от Земли (еще четыре пункта), предлагаются такие этапы:
«10. Вокруг Земли устраиваются обширные поселения. 11. Используют солнечную энергию не только для питания и удобств жизни (комфорта), но и для перемещения по всей солнечной системе. 12. Основывают колонии в поясе астероидов и других местах солнечной системы, где только находят небольшие небесные тела. 13. Развивается промышленность и размножаются невообразимо колонии…»
Несколько раньше в этой же работе написано: «Мы можем достигнуть завоевания солнечной системы очень доступной тактикой. Решим сначала легчайшую задачу: устроить эфирное поселение поблизости Земли в качестве ее спутника на расстоянии одной-двух тысяч километров от поверхности…»
Если сделать скидку на время и отбросить известные анахронизмы в представлениях и изложении, все здесь логично и последовательно. Вот это-то плюс авторитет великого ученого заставляет иных современных специалистов считать программу Циолковского единственно верным путем развития человечества. Утверждают при этом, что раз Циолковский выдвинул идею о неограниченном распространении человеческой цивилизации в космосе, обосновал ее путем развития анализа тенденций развития жизни на Земле, предложил для ее реализации средство (жидкостную ракету) и разработал программу, значит, иных вариантов развития человечества нет. Подкрепляют это суждение фактами осуществления начальных пунктов программы и тем, что доводы ученого в обоснование идеи сохранили свою силу до нашего времени.
Мы имеем все основания рассматривать идею Циолковского о расселении человечества по всему космическому пространству как интуитивную дальнеперспективную оценку, относящуюся к тому периоду развития земной цивилизации, который находится пока за пределами научного прогнозирования и является сферой сугубо философского мышления.
Справедливо называя Циолковского человеком из будущего, мы не должны забывать, что он не мог не быть также человеком своего времени — рубежа XIX–XX веков. Наука в тот период была по своему развитию если не в детском, то в юношеском возрасте. Юношескому возрасту, как известно, свойственны колебания и сомнения, заимствования и максимализм. И эти свойства науки того времени не могли не отразиться на аргументации Циолковского. Мировоззрение его носило в некоторой степени характер собирательный, нецельный, хотя и содержало немало рациональных зерен.
Неизбежность широкого расселения человечества в космосе, расширения границ земной цивилизации ученый обосновывает с позиций и на основе представлений своей эпохи. Три основные, неизбежные в будущем причины ведут, по Циолковскому, к этому: недостаток на Земле энергии, угроза перенаселенности Земли и высокая вероятность катаклизма.
Почти те же аргументы в обоснование главных целей освоения космоса, как мы уже знаем, приводятся и в наше время. Добавляются сюда предположения о неизбежности крайнего, неприемлемого для жизни засорения окружающей среды. И еще некоторые западные ученые (среди них, например, известный физик Фримси Дайсон) надеются найти в космосе спасение человечества от земных социальных проблем.
Долгое время достижения науки и техники оценивались главным образом как те или иные новые возможности, достигнутые в результате освоения новых рубежей и призванные удовлетворять определенные общественные потребности. Но такой аспект, как мы убедились, связан лишь с внутренней логикой развития науки и техники.
В последние же годы в результате научно-технического прогресса на принципиально новый уровень поднялись сами общественные потребности. Если учесть также постоянно действующее условие ограничения текущих ресурсов, с одной стороны, и усовершенствование организации и управления научно-техническим прогрессом — с другой, становится понятно, почему на первый план теперь вышел иной критерий оценки достижений этого прогресса — их социальная значимость и экономическая эффективность.
Грядущий прогресс науки и техники также должен оцениваться не только с точки зрения возможностей развития вообще, но прежде всего с точки зрения динамики потребностей и экономических возможностей общества. Сами же по себе возможности науки и техники могут иной раз даже обгонять текущие цели и превышать ресурсы общества. Вот почему при оценке перспектив тех или иных направлений научно-технического прогресса необходимо учитывать фактор общественной целесообразности, поэтому планирование развития той или иной области техники строится теперь на основе программирования, то есть выявления целевого фактора, определяющего необходимость и возможность решения той или иной научно-технической задачи.
Отсюда вытекает, что возможность создания даже в весьма отдаленной перспективе средств для перелета и расселения людей в космическом пространстве мы должны рассматривать прежде всего под углом зрения-потребности и целесообразности такого расселения.
Взглянем теперь критически на те основные аргументы, которые выдвигают сторонники расселения.
Энергия. Во времена Циолковского немногочисленные, сравнительно маломощные электростанции, пожиравшие горы угля и реки нефти, нередко с трудом обеспечивали даже самые скромные потребности людей. Трудно было при этом оспаривать мысль о скором энергетическом истощении Земли. Но с тех пор потоки электричества буквально залили Землю. Казалось, этот аргумент ученого полностью опровергнут. Но вот в последние годы на части нашей планеты люди снова ощутили, что такое энергетический кризис. Однако этот кризис, как известно, во многом носит искусственный характер и не имеет прямого отношения к запасам минерального топлива на планете. Сторонники неизбежности энергетического кризиса чаще всего ссылаются на близость истощения нефти и другого природного топлива, запасов которого якобы хватит лишь на несколько десятков, в крайнем случае на сто лет.
Что, однако, говорят советские специалисты по энергетическим ресурсам? Минерального топлива, точнее угля, должно хватить не менее чем на тысячу лет. Запасы ядерного горючего на Земле на сегодня представляются довольно большими, при том, что еще только начато освоение реакторов на быстрых нейтронах, которые способны воспроизводить ядерное горючее. Есть все надежды на освоение термоядерной энергии — неисчерпаемого и дешевого источника энергии. Добавьте к этому, что далеко не полностью пока используются многие возобновляемые виды энергоресурсов Земли, в частности гидроэнергия. Практически только приступили к освоению приливной энергии и энергии ветра, морских волн. В литературе упоминаются и такие гипотетические способы, как использование электрического потенциала Земли. Наконец, и солнечная энергия может быть использована для нужд Земли путем создания различных типов наземных батарей и средств аккумулирования тепла, а также получения энергии с орбитальных солнечных электростанций. Кстати, КПД солнечных батарей не превышает сейчас 10–12 процентов и в росте его кроются огромные резервы.
С целью широкого использования солнечной энергии, нам кажется, человеку совсем не будет нужды покидать Землю, расселяться в окружающем ее пространстве.
Стоит учесть и возможную в будущем стабилизацию роста потребления энергии па Земле.
Итак, в обозримом промежутке времени человечество, по-видимому, не будет испытывать недостатка в энергии. Проблемой скорее всего будет отвод с Земли возникающего при энергопотреблении избыточного тепла.
Народонаселение. Низкий жизненный уровень и плохие жилищные условия у большинства населения даже развитых стран, естественно, создавали в те далекие времена видимость близкой угрозы переуплотнения планеты. Проблема эта долгое время действительно волновала ученых. Еще не так давно нас пугали такими цифрами, как 100 или даже 300 миллиардов человек. Столько якобы окажется на планете через сто — сто пятьдесят лет. Сейчас же наука склоняется к тому, что более реально в ближайшие десятилетия замедление прироста народонаселения и стабилизация его на уровне 12–13 миллиардов человек (прогнозные цифры на 2000 год не превышают 7,5 миллиарда).
Но проблема народонаселения волнует в смысле не только плотности, но и соответствия имеющимся материальным ресурсам и жизненному пространству. По подсчетам некоторых специалистов, уже полного освоения сельскохозяйственных площадей планеты достаточно, чтобы прокормить не менее 12–15 миллиардов людей, а всех оценочных ресурсов Земли в перспективе должно хватить на 100 миллиардов.
Переуплотнение нынешних крупных городов — это явление не неизбежное, носит оно также сугубо социальный характер и потому, конечно, временное. Вообще высокая плотность населения имеет место только в небольшой части районов Земли. Огромные площади практически пустуют — тундра, Заполярье и Антарктида, Тибет и Сахара. Разумеется, сейчас это практически непригодные или малоудобные для жизни земли, но приспособить их для нормальной комфортной жизни и деятельности человека все-таки неизмеримо легче, чем переселяться в космическое пространство и «отстраиваться» там. Нельзя не учитывать также пространственные и сырьевые ресурсы Мирового океана.
Кстати, наше земное строительство идет пока до чрезвычайно малых, можно сказать, мизерных высот. Человеческое жилище буквально стелется по земле. Самые высокие здания достигают высоты лишь 200–300 метров. В освоении пространства нижних слоев атмосферы, нам кажется, также таятся резервы расселения.
Катаклизмы. Вероятность мирового космического катаклизма в результате столкновения Земли с крупной кометой или затухания Солнца оценивалась во времена Циолковского весьма высоко. Ныне же она считается практически ничтожной. Правда, не исключена угроза катаклизма социального — самоуничтожения цивилизации в результате ядерной мировой войны. На наших глазах на планете растет мощное движение сторонников мира. Советский Союз, выступая со все новыми инициативами в вопросах разоружения, стремится сделать все для того, чтобы возросли надежды человечества на устранение опасности такого «внутреннего» катаклизма.
Природные ресурсы. Пожалуй, наибольшее волнение уже сейчас человечеству доставляет вероятность скорого истощения ресурсов Земли. Лднако немалое количество специалистов считает, что природные ресурсы Земли еще мало разведаны, а известные используются недостаточно и нерационально. К примеру, существуют огромные резервы в повышении степени утилизации первичного минерального сырья за счет усовершенствования методов добычи и очистки, а также в использовании вторичного сырья и отходов производства. Проблема природных ресурсов, таким образом, тесно соприкасается с проблемой борьбы с загрязнением окружающей среды отходами промышленной деятельности.
И та, и другая, очевидно, могут быть решены только после широких социальных преобразований на нашей планете. Решительный отказ от расточительного способа хозяйствования, недальновидного отношения к природе позволит человечеству выйти на совершенно иной уровень взаимоотношений с ней и преодолеть нынешнее предкризисное состояние. Этому же способствует научно-технический прогресс и, в частности, освоение и исследование космического пространства.
Итак, те аргументы, которые выдвигал Циолковский в подтверждение необходимости распространения человечества в космическом пространстве, с позиций нынешних знаний практики, звучат уже далеко не столь убедительно. С другой стороны, идею Циолковского о переселении следовало бы отнести к столь отдаленному будущему, которое пока, если мы хотим оставаться вполне на научных позициях, остается для нас за пределами анализа. Открыв путем расчетов огромные возможности жидкостных ракет по достижению больших скоростей, ученый решил «посмотреть», к каким рубежам в конечном счете это может привести человечество.
Если чуть углубиться в философские работы ученого, нетрудно увидеть, что в основе его оценок лежала такая мысль: человечество только тогда будет истинно счастливо, когда будет совершенно свободно. А под недостатком свободы он понимал не только ограничения общественного характера, но и препятствия, возникающие в связи с относительной малостью имеющегося на Земле пространства, пределами в запасах энергии и… действием сил гравитации.
Тяжесть, прижимающая человека к Земле, не дающая ему свободно перемещаться в пространстве, — это, по Циолковскому, путы. За пределами Земли в условиях невесомости человек избавится от них и, создав к тому же «высшую организацию» жизни, окажется полностью и буквально свободным.
Есть у Циолковского и такая мысль: при наличии в космосе, как многие тогда считали, других обитаемых миров человечество призвано соединиться с ними узами братства и нести свой высокий разум в просторы вселенной.
— Все зависит от того временного упреждения, на которое мы способны. О'Нейл говорит о развертывании строительства в восьмидесятые годы. Это совершенно неоправданно. Но если иметь в виду более отдаленное время, то ничего бессмысленного и нереального я не вижу. Нужно или не нужно — это другой вопрос.
— На мой взгляд, человечество никогда не будет расселяться в космосе. Ему это будет не нужно! Ресурсы Земли и окружающего пространства человечество постигло лишь в минимальной степени. Всегда будут находить новые возможности на Земле, куда более экономичные и удобные, чем уход в космос. Будучи скептиком в отношении космических поселений, я крайний оптимист в смысле веры в неисчерпаемые возможности нашей планеты, в которую включаю околоземный космос. И еще. Весь опыт развития земной цивилизации показывает, что человечество движется по пути прогресса в тесной связи с накопленным веками богатством мировой культуры. Человечество будущего не сможет жить в отрыве от этого богатства, оно тогда деградирует. И наконец, расселение, по моему убеждению, никогда не окажется возможным. Если прирост населения уменьшится, скажем, до процента в год (сейчас почти два процента), то это все равно будет несколько десятков миллионов человек. Невозможно себе представить перевозку в космос даже годового прироста населения. Если же оно стабилизируется, тогда это будет тем более не нужно.
— В отношении культуры вы правы лишь отчасти. И сейчас абсолютное большинство землян пользуется (если пользуется) ею, так сказать, вторично — через средства массовой информации. Эти же средства с тем же успехом в будущем могли бы обслуживать космические колонии. Другие перечисленные вами аргументы в последнее время смущают и меня. Я бы добавил сюда и такой фактор, как ностальгия. Все в колонии будет искусственным, включая реки и горы. И в жителях ее, особенно первых поколений, будет жить тоска по настоящему, земному. Может быть, последующим поколениям будет проще, но и у них будет ощущение некоторой неполноценности существования, связанное и с этой искусственностью, и с ограниченностью окружающего пространства. Если признаться честно, лет десять назад я был почти убежден, что человечество действительно не останется вечно на Земле и начнет неизбежно в будущем расселяться в космосе. Однажды, помню, году в шестьдесят первом, выступал я на космодроме перед специалистами, которые готовили к полетам космические корабли. И, формулируя цели космонавтики, я назвал ее наилучшим средством от грядущей перенаселенности Земли. Но потом как-то посчитал, «порисовал», подумал и понял, что ничего из этого не получится. Сейчас мне хочется только, чтобы расселение людей в космосе стало хотя бы когда-нибудь возможным. Ведь не переведутся же искатели приключений, которые могут вдруг захотеть жить в столь экзотических краях! Если же будет возможность, думаю, человечество от нее не откажется.
— Честно говоря, мне тоже хотелось бы, чтобы это когда-нибудь было…
РЕНТАБЕЛЬНЫЙ КОСМОС
Заметим, что ученый предлагал расселяться не на планетах: «Нет даже надобности быть на тяжелых планетах, разве для изучения. Достижение их трудно; жить же на них — значит заковать себя цепями тяжести… Планета (не Земля, как нередко имеют в виду при цитировании. — Авт.)есть колыбель разума, но нельзя вечно жить в колыбели».
Мысли эти свои он развивал и в более поздних работах. В капитальном труде 1926 года, вышедшем под тем же названием — «Исследование мировых пространств реактивными приборами», — Циолковский представил еще более конкретизированную программу.
После постепенного перехода от обычного самолета к космической ракете и кратковременным орбитальным полетам (первые пять пунктов программы), вслед за постепенным увеличением продолжительности полетов, созданием скафандров для выхода в открытый космос и замкнутых экологических систем, независимых от Земли (еще четыре пункта), предлагаются такие этапы:
«10. Вокруг Земли устраиваются обширные поселения. 11. Используют солнечную энергию не только для питания и удобств жизни (комфорта), но и для перемещения по всей солнечной системе. 12. Основывают колонии в поясе астероидов и других местах солнечной системы, где только находят небольшие небесные тела. 13. Развивается промышленность и размножаются невообразимо колонии…»
Несколько раньше в этой же работе написано: «Мы можем достигнуть завоевания солнечной системы очень доступной тактикой. Решим сначала легчайшую задачу: устроить эфирное поселение поблизости Земли в качестве ее спутника на расстоянии одной-двух тысяч километров от поверхности…»
Если сделать скидку на время и отбросить известные анахронизмы в представлениях и изложении, все здесь логично и последовательно. Вот это-то плюс авторитет великого ученого заставляет иных современных специалистов считать программу Циолковского единственно верным путем развития человечества. Утверждают при этом, что раз Циолковский выдвинул идею о неограниченном распространении человеческой цивилизации в космосе, обосновал ее путем развития анализа тенденций развития жизни на Земле, предложил для ее реализации средство (жидкостную ракету) и разработал программу, значит, иных вариантов развития человечества нет. Подкрепляют это суждение фактами осуществления начальных пунктов программы и тем, что доводы ученого в обоснование идеи сохранили свою силу до нашего времени.
Мы имеем все основания рассматривать идею Циолковского о расселении человечества по всему космическому пространству как интуитивную дальнеперспективную оценку, относящуюся к тому периоду развития земной цивилизации, который находится пока за пределами научного прогнозирования и является сферой сугубо философского мышления.
Справедливо называя Циолковского человеком из будущего, мы не должны забывать, что он не мог не быть также человеком своего времени — рубежа XIX–XX веков. Наука в тот период была по своему развитию если не в детском, то в юношеском возрасте. Юношескому возрасту, как известно, свойственны колебания и сомнения, заимствования и максимализм. И эти свойства науки того времени не могли не отразиться на аргументации Циолковского. Мировоззрение его носило в некоторой степени характер собирательный, нецельный, хотя и содержало немало рациональных зерен.
Неизбежность широкого расселения человечества в космосе, расширения границ земной цивилизации ученый обосновывает с позиций и на основе представлений своей эпохи. Три основные, неизбежные в будущем причины ведут, по Циолковскому, к этому: недостаток на Земле энергии, угроза перенаселенности Земли и высокая вероятность катаклизма.
Почти те же аргументы в обоснование главных целей освоения космоса, как мы уже знаем, приводятся и в наше время. Добавляются сюда предположения о неизбежности крайнего, неприемлемого для жизни засорения окружающей среды. И еще некоторые западные ученые (среди них, например, известный физик Фримси Дайсон) надеются найти в космосе спасение человечества от земных социальных проблем.
Долгое время достижения науки и техники оценивались главным образом как те или иные новые возможности, достигнутые в результате освоения новых рубежей и призванные удовлетворять определенные общественные потребности. Но такой аспект, как мы убедились, связан лишь с внутренней логикой развития науки и техники.
В последние же годы в результате научно-технического прогресса на принципиально новый уровень поднялись сами общественные потребности. Если учесть также постоянно действующее условие ограничения текущих ресурсов, с одной стороны, и усовершенствование организации и управления научно-техническим прогрессом — с другой, становится понятно, почему на первый план теперь вышел иной критерий оценки достижений этого прогресса — их социальная значимость и экономическая эффективность.
Грядущий прогресс науки и техники также должен оцениваться не только с точки зрения возможностей развития вообще, но прежде всего с точки зрения динамики потребностей и экономических возможностей общества. Сами же по себе возможности науки и техники могут иной раз даже обгонять текущие цели и превышать ресурсы общества. Вот почему при оценке перспектив тех или иных направлений научно-технического прогресса необходимо учитывать фактор общественной целесообразности, поэтому планирование развития той или иной области техники строится теперь на основе программирования, то есть выявления целевого фактора, определяющего необходимость и возможность решения той или иной научно-технической задачи.
Отсюда вытекает, что возможность создания даже в весьма отдаленной перспективе средств для перелета и расселения людей в космическом пространстве мы должны рассматривать прежде всего под углом зрения-потребности и целесообразности такого расселения.
Взглянем теперь критически на те основные аргументы, которые выдвигают сторонники расселения.
Энергия. Во времена Циолковского немногочисленные, сравнительно маломощные электростанции, пожиравшие горы угля и реки нефти, нередко с трудом обеспечивали даже самые скромные потребности людей. Трудно было при этом оспаривать мысль о скором энергетическом истощении Земли. Но с тех пор потоки электричества буквально залили Землю. Казалось, этот аргумент ученого полностью опровергнут. Но вот в последние годы на части нашей планеты люди снова ощутили, что такое энергетический кризис. Однако этот кризис, как известно, во многом носит искусственный характер и не имеет прямого отношения к запасам минерального топлива на планете. Сторонники неизбежности энергетического кризиса чаще всего ссылаются на близость истощения нефти и другого природного топлива, запасов которого якобы хватит лишь на несколько десятков, в крайнем случае на сто лет.
Что, однако, говорят советские специалисты по энергетическим ресурсам? Минерального топлива, точнее угля, должно хватить не менее чем на тысячу лет. Запасы ядерного горючего на Земле на сегодня представляются довольно большими, при том, что еще только начато освоение реакторов на быстрых нейтронах, которые способны воспроизводить ядерное горючее. Есть все надежды на освоение термоядерной энергии — неисчерпаемого и дешевого источника энергии. Добавьте к этому, что далеко не полностью пока используются многие возобновляемые виды энергоресурсов Земли, в частности гидроэнергия. Практически только приступили к освоению приливной энергии и энергии ветра, морских волн. В литературе упоминаются и такие гипотетические способы, как использование электрического потенциала Земли. Наконец, и солнечная энергия может быть использована для нужд Земли путем создания различных типов наземных батарей и средств аккумулирования тепла, а также получения энергии с орбитальных солнечных электростанций. Кстати, КПД солнечных батарей не превышает сейчас 10–12 процентов и в росте его кроются огромные резервы.
С целью широкого использования солнечной энергии, нам кажется, человеку совсем не будет нужды покидать Землю, расселяться в окружающем ее пространстве.
Стоит учесть и возможную в будущем стабилизацию роста потребления энергии па Земле.
Итак, в обозримом промежутке времени человечество, по-видимому, не будет испытывать недостатка в энергии. Проблемой скорее всего будет отвод с Земли возникающего при энергопотреблении избыточного тепла.
Народонаселение. Низкий жизненный уровень и плохие жилищные условия у большинства населения даже развитых стран, естественно, создавали в те далекие времена видимость близкой угрозы переуплотнения планеты. Проблема эта долгое время действительно волновала ученых. Еще не так давно нас пугали такими цифрами, как 100 или даже 300 миллиардов человек. Столько якобы окажется на планете через сто — сто пятьдесят лет. Сейчас же наука склоняется к тому, что более реально в ближайшие десятилетия замедление прироста народонаселения и стабилизация его на уровне 12–13 миллиардов человек (прогнозные цифры на 2000 год не превышают 7,5 миллиарда).
Но проблема народонаселения волнует в смысле не только плотности, но и соответствия имеющимся материальным ресурсам и жизненному пространству. По подсчетам некоторых специалистов, уже полного освоения сельскохозяйственных площадей планеты достаточно, чтобы прокормить не менее 12–15 миллиардов людей, а всех оценочных ресурсов Земли в перспективе должно хватить на 100 миллиардов.
Переуплотнение нынешних крупных городов — это явление не неизбежное, носит оно также сугубо социальный характер и потому, конечно, временное. Вообще высокая плотность населения имеет место только в небольшой части районов Земли. Огромные площади практически пустуют — тундра, Заполярье и Антарктида, Тибет и Сахара. Разумеется, сейчас это практически непригодные или малоудобные для жизни земли, но приспособить их для нормальной комфортной жизни и деятельности человека все-таки неизмеримо легче, чем переселяться в космическое пространство и «отстраиваться» там. Нельзя не учитывать также пространственные и сырьевые ресурсы Мирового океана.
Кстати, наше земное строительство идет пока до чрезвычайно малых, можно сказать, мизерных высот. Человеческое жилище буквально стелется по земле. Самые высокие здания достигают высоты лишь 200–300 метров. В освоении пространства нижних слоев атмосферы, нам кажется, также таятся резервы расселения.
Катаклизмы. Вероятность мирового космического катаклизма в результате столкновения Земли с крупной кометой или затухания Солнца оценивалась во времена Циолковского весьма высоко. Ныне же она считается практически ничтожной. Правда, не исключена угроза катаклизма социального — самоуничтожения цивилизации в результате ядерной мировой войны. На наших глазах на планете растет мощное движение сторонников мира. Советский Союз, выступая со все новыми инициативами в вопросах разоружения, стремится сделать все для того, чтобы возросли надежды человечества на устранение опасности такого «внутреннего» катаклизма.
Природные ресурсы. Пожалуй, наибольшее волнение уже сейчас человечеству доставляет вероятность скорого истощения ресурсов Земли. Лднако немалое количество специалистов считает, что природные ресурсы Земли еще мало разведаны, а известные используются недостаточно и нерационально. К примеру, существуют огромные резервы в повышении степени утилизации первичного минерального сырья за счет усовершенствования методов добычи и очистки, а также в использовании вторичного сырья и отходов производства. Проблема природных ресурсов, таким образом, тесно соприкасается с проблемой борьбы с загрязнением окружающей среды отходами промышленной деятельности.
И та, и другая, очевидно, могут быть решены только после широких социальных преобразований на нашей планете. Решительный отказ от расточительного способа хозяйствования, недальновидного отношения к природе позволит человечеству выйти на совершенно иной уровень взаимоотношений с ней и преодолеть нынешнее предкризисное состояние. Этому же способствует научно-технический прогресс и, в частности, освоение и исследование космического пространства.
Итак, те аргументы, которые выдвигал Циолковский в подтверждение необходимости распространения человечества в космическом пространстве, с позиций нынешних знаний практики, звучат уже далеко не столь убедительно. С другой стороны, идею Циолковского о переселении следовало бы отнести к столь отдаленному будущему, которое пока, если мы хотим оставаться вполне на научных позициях, остается для нас за пределами анализа. Открыв путем расчетов огромные возможности жидкостных ракет по достижению больших скоростей, ученый решил «посмотреть», к каким рубежам в конечном счете это может привести человечество.
Если чуть углубиться в философские работы ученого, нетрудно увидеть, что в основе его оценок лежала такая мысль: человечество только тогда будет истинно счастливо, когда будет совершенно свободно. А под недостатком свободы он понимал не только ограничения общественного характера, но и препятствия, возникающие в связи с относительной малостью имеющегося на Земле пространства, пределами в запасах энергии и… действием сил гравитации.
Тяжесть, прижимающая человека к Земле, не дающая ему свободно перемещаться в пространстве, — это, по Циолковскому, путы. За пределами Земли в условиях невесомости человек избавится от них и, создав к тому же «высшую организацию» жизни, окажется полностью и буквально свободным.
Есть у Циолковского и такая мысль: при наличии в космосе, как многие тогда считали, других обитаемых миров человечество призвано соединиться с ними узами братства и нести свой высокий разум в просторы вселенной.
— Все зависит от того временного упреждения, на которое мы способны. О'Нейл говорит о развертывании строительства в восьмидесятые годы. Это совершенно неоправданно. Но если иметь в виду более отдаленное время, то ничего бессмысленного и нереального я не вижу. Нужно или не нужно — это другой вопрос.
— На мой взгляд, человечество никогда не будет расселяться в космосе. Ему это будет не нужно! Ресурсы Земли и окружающего пространства человечество постигло лишь в минимальной степени. Всегда будут находить новые возможности на Земле, куда более экономичные и удобные, чем уход в космос. Будучи скептиком в отношении космических поселений, я крайний оптимист в смысле веры в неисчерпаемые возможности нашей планеты, в которую включаю околоземный космос. И еще. Весь опыт развития земной цивилизации показывает, что человечество движется по пути прогресса в тесной связи с накопленным веками богатством мировой культуры. Человечество будущего не сможет жить в отрыве от этого богатства, оно тогда деградирует. И наконец, расселение, по моему убеждению, никогда не окажется возможным. Если прирост населения уменьшится, скажем, до процента в год (сейчас почти два процента), то это все равно будет несколько десятков миллионов человек. Невозможно себе представить перевозку в космос даже годового прироста населения. Если же оно стабилизируется, тогда это будет тем более не нужно.
— В отношении культуры вы правы лишь отчасти. И сейчас абсолютное большинство землян пользуется (если пользуется) ею, так сказать, вторично — через средства массовой информации. Эти же средства с тем же успехом в будущем могли бы обслуживать космические колонии. Другие перечисленные вами аргументы в последнее время смущают и меня. Я бы добавил сюда и такой фактор, как ностальгия. Все в колонии будет искусственным, включая реки и горы. И в жителях ее, особенно первых поколений, будет жить тоска по настоящему, земному. Может быть, последующим поколениям будет проще, но и у них будет ощущение некоторой неполноценности существования, связанное и с этой искусственностью, и с ограниченностью окружающего пространства. Если признаться честно, лет десять назад я был почти убежден, что человечество действительно не останется вечно на Земле и начнет неизбежно в будущем расселяться в космосе. Однажды, помню, году в шестьдесят первом, выступал я на космодроме перед специалистами, которые готовили к полетам космические корабли. И, формулируя цели космонавтики, я назвал ее наилучшим средством от грядущей перенаселенности Земли. Но потом как-то посчитал, «порисовал», подумал и понял, что ничего из этого не получится. Сейчас мне хочется только, чтобы расселение людей в космосе стало хотя бы когда-нибудь возможным. Ведь не переведутся же искатели приключений, которые могут вдруг захотеть жить в столь экзотических краях! Если же будет возможность, думаю, человечество от нее не откажется.
— Честно говоря, мне тоже хотелось бы, чтобы это когда-нибудь было…
РЕНТАБЕЛЬНЫЙ КОСМОС
Мы хотели бы попросить читателя эти наши размышления не рассматривать как попытку прогнозировать развитие космонавтики. К сожалению, слишком часто в нашей литературе интуитивные соображения специалистов (а иногда и неспециалистов), если они еще подкреплены простейшими расчетами, необоснованно объявляют научным прогнозом. А затем, не задумываясь, и программой развития.
На наших глазах в последние годы складывается новое научное направление — прогностика, которая вырабатывает разного рода аналитические и статистические методы оценки будущего.
И тем не менее предсказание, даже опирающееся на детальное знание области прогнозирования и оценочные расчеты, рискует не оправдаться. Слишком сложно, оказывается, предусмотреть на эти сроки все случайные события: открытия, изобретения, частные разработки, руководящие решения, изменение различных социальных факторов. Вот, например, Артур Кларк, известный ученый, а также писатель-фантаст и киносценарист, человек с энциклопедическими знаниями и богатейшей интуицией (это он в 40-е годы предвосхитил появление спутников связи), в 1962 году сделал специальный анализ и предсказал практическое появление ядерных ракетных двигателей в 1970 году, а высадку человека на Марс—до 1980 года. Как мы знаем, оба прогноза, как и многие другие, не сбылись.
В 1964 году известная американская фирма «Рэнд», создав специальную рабочую группу и применив новейший тогда метод экспертных оценок «Делфи» и ЭВМ, разработала прогноз развития космонавтики. Как оказалось, оправдалась только небольшая часть из 30 позиций, да и то та, что была ориентирована на ближайшие три-пять лет. В целом же картина, построенная на конец 70-х годов (то есть прогноз на пятнадцатилетие), разительно отличается от реальности.
Все это к тому, что и наши соображения о будущем космонавтики, быть может, через несколько лет кому-то покажутся неубедительными или даже забавными. И тем не менее мы решились на этот маленький риск. И в оценке будущего освоения Луны, и в рассмотрении возможности полета на Марс, и в своих точках зрения на орбитальные колонии. Правда, мы нигде не пытались называть более или менее точные сроки и этим надеемся уберечь себя от будущих сарказмов наших нынешних молодых читателей.
Сначала поговорим о некоторых из тех задач, которые видятся нам в освоении космоса человеком, хотя и не в близкой перспективе, но достаточно реально. И в решении которых к тому же истинно нуждается наша планета.
Мы полагаем, что после получения достаточного опыта долговременных полетов на орбитальных станциях предстоит создание на орбитах существенно более крупных объектов. Возможно, это будут гигантские солнечные электростанции для снабжения энергией наземных потребителей.
Как известно, солнечную энергию можно преобразовать в электрическую разными способами, в частности, используя тепловой поток. Но наиболее простым в нашем случае представляются полупроводниковые преобразователи светового солнечного излучения, то есть солнечные батареи типа тех, которые применяются на абсолютном большинстве современных космических аппаратов. Уже сейчас получен огромный опыт длительной эксплуатации их в условиях космоса.
Применяются обычно кремниевые элементы — тонкие, небольшого размера, площадью несколько квадратных сантиметров слоистые пластинки из кремния (по существу, стекло, только очень дорогое), при попадании на которые солнечного света возникает всем известный фотоэффект: образуется разность потенциалов. С одного элемента можно снять очень небольшую мощность, причем КПД преобразования энергии у такого элемента невелик — максимум 10–12 процентов (у экспериментальных — до 18). Чтобы получить практический источник питания, элементы в большом количестве соединяют последовательно и параллельно. В результате с одного квадратного метра солнечной батареи можно получить мощность максимум 140–170 ватт (мощность солнечного потока за пределами атмосферы около 1400 ватт на квадратный метр). На станции «Салют-6», например, смонтировано три панели площадью по 20 квадратных метров.
Понятно, что такие батареи дают ток только при наличии солнечного освещения и тем больший, чем отвеснее падают лучи на их поверхность. Поэтому для повышения токосъема на многих космических аппаратах устанавливают механизм ориентации батареи на Солнце, работающие независимо от ориентации аппарата. Такие механизмы имеются, в частности, на многих спутниках «Космос» и станциях «Салют». В период прохождения в тени применяют буферные химические аккумуляторы, которые в остальное время подзаряжаются от солнечных батарей, а также сглаживают возможные колебания напряжения при изменении нагрузки.
Не без оснований солнечные батареи считаются выгодными для снабжения энергией Земли. Отсутствие вращающихся частей делает их эксплуатацию предельно простой, а ресурс практически неограниченным. Хотя со временем КПД батареи постепенно падает под воздействием ультрафиолетовых излучений и метеорной эрозии.
Столь подробно мы рассказали о работе солнечных батарей, чтобы читатель сам оценил достоинства космической электростанции большой мощности. Важнейшие, кстати, из принципиальных ее отличий от обычных бортовых солнечных батарей — это отсутствие необходимости в буферных аккумуляторах и наличие системы передачи на Землю выработанной энергии. Для этой цели выгоднее всего оказалось применить микроволновое излучение. Станция должна иметь, таким образом, специальный преобразователь и передатчик энергии с остронаправленной антенной, а также, конечно, средства ориентации на Солнце и аппаратуру управления.
На Земле должны быть сооружены приемник волн и преобразователь их в промышленную энергию. Чтобы станции могли иметь непрерывную и кратчайшую связь с наземными приемниками, их следует создавать на стационарной орбите, то есть на высоте 36 тысяч километров в экваториальной плоскости.
Главное на пути создания орбитальных электростанций — научиться строить в космосе гигантские конструкции, которые должны быть легкими и легко трансформируемыми после выведения на орбиту. Начинать, по-видимому, придется со сборки ажурной панели-блока размером, скажем, 100 на 100 метров. А затем, постепенно соединяя между собой такие блоки, наращивать площадь панели до десятков квадратных километров. С панели площадью около 50 квадратных километров можно будет снимать мощность до 10 миллионов киловатт. Наземная приемная антенна будет иметь диаметр порядка нескольких километров.
Возможно, не только сборку, но и изготовление блоков окажется выгоднее осуществлять прямо на орбите. То есть доставлять туда рулоны металлической ленты и потом ее резать, паять из нее стержни и собирать в ферменные блоки. Существуют и другие варианты технологии их изготовления.
Разумеется, на эти гигантские конструкции невозможно будет наклеивать обычные солнечные элементы — пластинки. Но в последние годы широко и не без успеха ведутся работы по созданию тонкопленочных рулонных солнечных батарей. Такие пленки будут просто натягиваться на фермы. Если сейчас каждый квадратный метр солнечных панелей имеет массу 5—10 килограммов, то масса пленочных солнечных батарей в перспективе будет несколько сот граммов на квадратный метр. С учетом массы фермы общая масса составит примерно килограмм на квадратный метр.
На наших глазах в последние годы складывается новое научное направление — прогностика, которая вырабатывает разного рода аналитические и статистические методы оценки будущего.
И тем не менее предсказание, даже опирающееся на детальное знание области прогнозирования и оценочные расчеты, рискует не оправдаться. Слишком сложно, оказывается, предусмотреть на эти сроки все случайные события: открытия, изобретения, частные разработки, руководящие решения, изменение различных социальных факторов. Вот, например, Артур Кларк, известный ученый, а также писатель-фантаст и киносценарист, человек с энциклопедическими знаниями и богатейшей интуицией (это он в 40-е годы предвосхитил появление спутников связи), в 1962 году сделал специальный анализ и предсказал практическое появление ядерных ракетных двигателей в 1970 году, а высадку человека на Марс—до 1980 года. Как мы знаем, оба прогноза, как и многие другие, не сбылись.
В 1964 году известная американская фирма «Рэнд», создав специальную рабочую группу и применив новейший тогда метод экспертных оценок «Делфи» и ЭВМ, разработала прогноз развития космонавтики. Как оказалось, оправдалась только небольшая часть из 30 позиций, да и то та, что была ориентирована на ближайшие три-пять лет. В целом же картина, построенная на конец 70-х годов (то есть прогноз на пятнадцатилетие), разительно отличается от реальности.
Все это к тому, что и наши соображения о будущем космонавтики, быть может, через несколько лет кому-то покажутся неубедительными или даже забавными. И тем не менее мы решились на этот маленький риск. И в оценке будущего освоения Луны, и в рассмотрении возможности полета на Марс, и в своих точках зрения на орбитальные колонии. Правда, мы нигде не пытались называть более или менее точные сроки и этим надеемся уберечь себя от будущих сарказмов наших нынешних молодых читателей.
Сначала поговорим о некоторых из тех задач, которые видятся нам в освоении космоса человеком, хотя и не в близкой перспективе, но достаточно реально. И в решении которых к тому же истинно нуждается наша планета.
Мы полагаем, что после получения достаточного опыта долговременных полетов на орбитальных станциях предстоит создание на орбитах существенно более крупных объектов. Возможно, это будут гигантские солнечные электростанции для снабжения энергией наземных потребителей.
Как известно, солнечную энергию можно преобразовать в электрическую разными способами, в частности, используя тепловой поток. Но наиболее простым в нашем случае представляются полупроводниковые преобразователи светового солнечного излучения, то есть солнечные батареи типа тех, которые применяются на абсолютном большинстве современных космических аппаратов. Уже сейчас получен огромный опыт длительной эксплуатации их в условиях космоса.
Применяются обычно кремниевые элементы — тонкие, небольшого размера, площадью несколько квадратных сантиметров слоистые пластинки из кремния (по существу, стекло, только очень дорогое), при попадании на которые солнечного света возникает всем известный фотоэффект: образуется разность потенциалов. С одного элемента можно снять очень небольшую мощность, причем КПД преобразования энергии у такого элемента невелик — максимум 10–12 процентов (у экспериментальных — до 18). Чтобы получить практический источник питания, элементы в большом количестве соединяют последовательно и параллельно. В результате с одного квадратного метра солнечной батареи можно получить мощность максимум 140–170 ватт (мощность солнечного потока за пределами атмосферы около 1400 ватт на квадратный метр). На станции «Салют-6», например, смонтировано три панели площадью по 20 квадратных метров.
Понятно, что такие батареи дают ток только при наличии солнечного освещения и тем больший, чем отвеснее падают лучи на их поверхность. Поэтому для повышения токосъема на многих космических аппаратах устанавливают механизм ориентации батареи на Солнце, работающие независимо от ориентации аппарата. Такие механизмы имеются, в частности, на многих спутниках «Космос» и станциях «Салют». В период прохождения в тени применяют буферные химические аккумуляторы, которые в остальное время подзаряжаются от солнечных батарей, а также сглаживают возможные колебания напряжения при изменении нагрузки.
Не без оснований солнечные батареи считаются выгодными для снабжения энергией Земли. Отсутствие вращающихся частей делает их эксплуатацию предельно простой, а ресурс практически неограниченным. Хотя со временем КПД батареи постепенно падает под воздействием ультрафиолетовых излучений и метеорной эрозии.
Столь подробно мы рассказали о работе солнечных батарей, чтобы читатель сам оценил достоинства космической электростанции большой мощности. Важнейшие, кстати, из принципиальных ее отличий от обычных бортовых солнечных батарей — это отсутствие необходимости в буферных аккумуляторах и наличие системы передачи на Землю выработанной энергии. Для этой цели выгоднее всего оказалось применить микроволновое излучение. Станция должна иметь, таким образом, специальный преобразователь и передатчик энергии с остронаправленной антенной, а также, конечно, средства ориентации на Солнце и аппаратуру управления.
На Земле должны быть сооружены приемник волн и преобразователь их в промышленную энергию. Чтобы станции могли иметь непрерывную и кратчайшую связь с наземными приемниками, их следует создавать на стационарной орбите, то есть на высоте 36 тысяч километров в экваториальной плоскости.
Главное на пути создания орбитальных электростанций — научиться строить в космосе гигантские конструкции, которые должны быть легкими и легко трансформируемыми после выведения на орбиту. Начинать, по-видимому, придется со сборки ажурной панели-блока размером, скажем, 100 на 100 метров. А затем, постепенно соединяя между собой такие блоки, наращивать площадь панели до десятков квадратных километров. С панели площадью около 50 квадратных километров можно будет снимать мощность до 10 миллионов киловатт. Наземная приемная антенна будет иметь диаметр порядка нескольких километров.
Возможно, не только сборку, но и изготовление блоков окажется выгоднее осуществлять прямо на орбите. То есть доставлять туда рулоны металлической ленты и потом ее резать, паять из нее стержни и собирать в ферменные блоки. Существуют и другие варианты технологии их изготовления.
Разумеется, на эти гигантские конструкции невозможно будет наклеивать обычные солнечные элементы — пластинки. Но в последние годы широко и не без успеха ведутся работы по созданию тонкопленочных рулонных солнечных батарей. Такие пленки будут просто натягиваться на фермы. Если сейчас каждый квадратный метр солнечных панелей имеет массу 5—10 килограммов, то масса пленочных солнечных батарей в перспективе будет несколько сот граммов на квадратный метр. С учетом массы фермы общая масса составит примерно килограмм на квадратный метр.