Прогноз развития космонавтики до XXII века

___lin___ — 18.04.2016 — Технологии
Вступительная заставка сериала «Пространство»: схематичное изображение распространения человечества по Солнечной системе

Я подготовил для журнала «Популярная механика» небольшую статью - прогноз развития космонавтики. В материал «5 сценариев будущего» (№ 4, 2016) вошла лишь малая часть статьи - всего один абзац :) Публикую полную версию!

Часть первая: ближайшее будущее — 2020–2030

В начале нового десятилетия человек вернется в окололунное пространство, в ходе осуществления программы NASA «Гибкий путь» (Flexible Path). Новая американская сверхтяжелая ракета Space Launch System (SLS), первый пуск которой запланирован на 2018 год, в этом поможет. Полезная нагрузка — 70 т на первом этапе, до 130 т на последующих. Напомню, у российского «Протона» полезная нагрузка лишь 22 т, у новой «Ангары-А5» — около 24 т. В США также строится государственный космический корабль Orion.


SLS
Источник: NASA

Американские частники обеспечат доставку астронавтов и грузов на МКС. Вначале два корабля — Dragon V2 и CST-100, затем подтянутся и другие (возможно, крылатые — например, Dream Chaser не только в грузовом, но и в пассажирском варианте).

МКС будут эксплуатировать как минимум до 2024 года (возможно и дольше, особенно российский сегмент).

Затем NASA объявит конкурс на новую околоземную базу, в котором победит, вероятно, Bigelow Aerospace с проектом станции с надувными модулями.

Можно прогнозировать к концу 2020-х годов наличие на орбите нескольких частных пилотируемых орбитальных станций различного назначения (от туризма до орбитальной сборки спутников).

С использованием тяжелой ракеты (с грузоподъемностью немного больше 50 т, иногда ее классифицирует как сверхтяжелую) Falcon Heavy и Dragon V2, сделанных в фирме Илона Маска, вполне вероятны туристические полеты на орбиту вокруг Луны — не просто облет, а именно работа на окололунной орбите — ближе к середине 2020-х.

Также ближе к середине-концу 2020-х вероятен конкурс от NASA на создание лунной транспортной инфраструктуры (частные экспедиции и частная лунная база). По недавно опубликованным оценкам частникам потребуется около $10 млрд государственного финансирования, чтобы вернуться на Луну в обозримое (меньше 10 лет) время.


Макет лунной базы частной компании Bigelow Aerospace
Источник: Bigelow Aerospace

Таким образом, «Гибкий путь» ведет NASA на Марс (экспедиция к Фобосу — в начале 30-х, на поверхность Марса — только в 40-х, если не будет мощного ускоряющего импульса от общества), а низкую околоземную орбиту и даже Луну отдадут частному бизнесу.

Кроме того, будут введены в строй новые телескопы, которые позволят найти не только десятки тысяч экзопланет, но и измерить прямым наблюдениям спектры атмосфер ближайших из них. Рискну предположить, что до 30-го года будут получены доказательства существования внеземной жизни (кислородная атмосфера, ИК-сигнатуры растительности и т.д.), и вновь возникнет вопрос о Великом фильтре и парадоксе Ферми.

Состоятся новые полеты зондов к астероидам, газовым гигантам (к спутнику Юпитера Европе, к спутникам Сатурна Титану и Энцеладу , а также к Урану или Нептуну), появятся первые частные межпланетные зонды (Луна, Венера, возможно, и Марс с астероидами).

Разговоры о добычи ресурсов на астроидах до 30-го года так и останутся разговорами. Разве что частники проведут совместно с государственными агентствами небольшие технологические эксперименты.

Начнут массово летать туристические суборбитальные системы — сотни людей побывают на границе космоса.

Китай в начале 20-х построит свою многомодульную орбитальную станцию, а к середине — концу десятилетия осуществит пилотируемый облет Луны. Также запустит множество межпланетных зондов (например, китайский марсоход), но на первое место в космонавтике не выйдет. Хотя и будет находиться на третьем-четвертом — сразу за США и крупными частниками.

Россия в лучшем случае сохранит «прагматичный космос» — связь, навигацию, дистанционное зондирование Земли, а также советское наследие по пилотируемой космонавтике. К российскому сегменту МКС будут летать космонавты на «Союзах», и после выхода США из проекта, вероятно, российский сегмент образует отдельную станцию — намного меньше советского «Мира» и даже меньше китайской станции. Но этого хватит, чтобы сохранить отрасль. Даже по средствам выведения Россия откатится на 3–4 место. Но этого будет хватать, чтобы выполнять задачи народно-хозяйственного значения. В плохом варианте после завершения эксплуатации МКС пилотируемое направление в космонавтике в России будет полностью закрыто, а в наиболее оптимистичном варианте — будет объявлена лунная программа с реальными (а не в середине 2030-х) сроками и четким контролем, что позволит уже в середине 2020-х провести высадки на Луну. Но такой сценарий, увы, маловероятен.

К клубу космических держав присоединятся новые страны, в том числе несколько стран с пилотируемыми программами — Индия, Иран, даже Северная Корея. И это не говоря о частных фирмах: пилотируемых орбитальных частных аппаратов к концу десятилетия будет много — но вряд ли больше десятка.

Множество небольших фирм создаст свои сверхлегкие и легкие ракеты. Причем некоторые из них постепенно будут наращивать полезную нагрузку — и выходить в средние и даже тяжелые классы.

Принципиально новых средств выведения не появится, люди будут летать на ракетах, однако многоразовость первых ступеней или спасение двигателей станут нормой. Вероятно, будут проводиться эксперименты с аэрокосмическими многоразовыми системами, новыми топливами, конструкциями. Возможно, к концу 20-х будет построен и начнет летать одноступенчатый многоразовый носитель.

Часть вторая: превращение человечества в космическую цивилизацию — от 2030 до конца XXI века

На Луне множество баз — как государственных, так и частных. Естественный спутник Земли используется как ресурсная база (энергия, лед, различные составляющие реголита), опытный и научный полигон, где проверяются космические технологии для дальних полетов, в затененных кратерах размещены инфракрасные телескопы, а на обратной стороне — радиотелескопы.

Луна включена в земную экономику — энергия лунных электростанций (поля солнечных батарей и солнечных концентраторов построенных из местных ресурсов) передается как на космические буксиры в околоземном пространстве, так и на Землю. Решена задача доставки вещества с поверхности Луны на низкую околоземную орбиту (торможение в атмосфере и захват). Лунный водород и кислород используется в окололунных и околоземных заправочных станциях. Конечно, все это только первые эксперименты, но уже на них частные фирмы делают состояния. Гелий-3 пока добывается только в небольших количествах для экспериментов связанных с термоядерными ракетными двигателями.

На Марсе — научная станция-колония. Совместный проект «частников» (в основном — Илона Маска) и государств (в основном — США). Люди имеют возможность вернуться на Землю, однако многие улетают в новый мир навсегда. Первые эксперименты по возможному терраформированию планеты. На Фобосе — перевалочная база для тяжелых межпланетных кораблей.


Марсианская база
Источник: Bryan Versteeg

По всей Солнечной системе множество зондов, цель которых — подготовка к освоению, поиск ресурсов. Полеты скоростных аппаратов с ядерными энергодвигательными установками в пояс Койпера к недавно обнаруженному газовому гиганту — девятой планете. Роверы на Меркурии, аэростатные, плавающие, летающие зонды на Венере, изучение спутников планет-гигантов (например, подводные лодки в морях Титана).

Распределенные сети космических телескопов позволяют фиксировать экзопланеты прямым наблюдением и даже составить карты (очень низкого разрешения) планет у ближайших звезд. В фокус гравитационной линзы Солнца отправлены большие автоматические обсерватории.

Развернуты и работают одноступенчатые многоразовые средства выведения, на Луне активно используются не ракетные способы доставки грузов — механические и электромагнитные катапульты.

Летает множество туристических космических станций. Есть несколько станций — научных институтов с искусственной гравитацией (станция-тор).

Тяжелые пилотируемые межпланетные корабли не только достигли Марса и обеспечили развертывание на Красной планете базы-колонии, но и активно исследуют пояс астероидов. Множество экспедиций отправлено к околоземным астероидам, осуществлена экспедиция на орбиту Венеры. Началась подготовка к развертыванию исследовательских баз у планет-гигантов — Юпитера и Сатурна. Возможно, планеты-гиганты станут целью первого испытательного полета межпланетного корабля с термоядерным двигателем с магнитным удержанием плазмы.


Запуск метеозонда на Титане
Источник: Walter Myers

В космонавтике активно применяются достижения биологии, ведь генетические модификации позволяют избавиться от множества проблем, вызванных невесомостью и радиацией. Ускоряется адаптация к новым условиям (пониженной гравитации Луны и Марса). Созданы системы жизнеобеспечения с высокой степенью замкнутости (95–98% по массе). Ведется разработка синтетической жизни — «вакуумных цветов», добывающих ценные ресурсы из астероидов.

Часть третья: светлое космическое будущее — XXII век и далее

Магнитные катапульты Меркурия выстреливают ресурсы, лазерные околосолнечные установки используются для передачи энергии по всей Солнечной системе и для разгона солнечных парусников — первые зонды отправлены в облако Оорта и к ближайшим звездам.

В космосе живут и работают миллионы постлюдей (внешний вид многих из них сильно отличается от обычного человека).

Десятки тысяч обитателей летающих городов Венеры. Генетически модифицированные колонисты способны работать на поверхности планеты в легких скафандрах. Проводятся эксперименты по терраформированию этой планеты.

В космосе, в точках Лагранжа у Луны — базы межпланетных кораблей, колонии О’Нейла, телескопы, боевые платформы.

На Луне гигантские города под куполами, заводы, электростанции.

Первый этап терраформирования Марса завершен — на поверхности можно находиться в кислородных масках, есть жидкая вода. Пыль из атмосферы убрана. Новое небо Марса — темно-фиолетовое.

В астероидном поясе гигантские верфи, заводы, колонии-города внутри астероидов. Ведется активная добыча ресурсов (которые, как правило, тут же и потребляются).


Строительство космического поселения из астероидного материала
Источник: Deep Space Industries

У Юпитера за радиационными поясами — научная орбитальная станция-тор, на которой работают сотни ученых. Временные базы есть и на спутниках Юпитера.

На Титане у Сатурна — крупные базы, фактически колонии. В атмосфере Сатурна активно ведется добыча гелия-3.

Небольшие научные базы действуют в системах Урана и Нептуна. В поясе Койпера ведется активная исследовательская деятельность — одновременно работает десяток тяжелых термоядерных межпланетных кораблей.

Земля постепенно превращается в заповедник — все более строгие законы и квоты. Большая часть промышленности перенесена на Луну, орбиту, астероиды. На Земле остались обычные люди — те, кто по религиозным или иным соображениям хотят здесь состариться и умереть.

Завершено строительство экваториального пускового кольца — проблема с доставкой грузов из глубокого гравитационного колодца Земли практически решена.

Следующий шаг — звезды! Если законы нашей вселенной не позволяют перемещаться быстрее света, то к звездам полетят «эмбрионы и идеи» на «медленных» кораблях — со скоростью 1/10 световой. На сотни лет затянется первый этап экспансии в Галактику. Однако для постлюдей и тысяча лет не будет казаться большим сроком. Новые корабли будут становиться все быстрее, пока не появятся субсветовики покрывающие межзвездные бездны за считанные годы, а по корабельному времени — и того быстрее.

Если же путешествия быстрее скорости света возможны (например, в виде пузыря Алькубьерре), то экспансия в Галактику может начаться даже раньше освоения Солнечной системы. Может быть, уже в XXI веке — но это уже совсем другая история.


Колония на Титане. Искусственное Солнце в небе и синтетическая жизнь, преобразующая атмосферу, на поверхности
Источник: Gary Tonge.

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Ранее
• Архив