«Техника-молодежи» 1999 №4, с.36-38
ногою твердой стать... | Сергей АЛЕКСАНДРОВ |
| У |
же общим местом стало утверждение, что человечеству на Земле тесно. Наверное, можно революционно перестроить цивилизацию, избежав экологического, энергетического, экономического и других кризисов, порождаемых противоречием между стремлением жизни к безграничной экспансии и конечностью размеров нашей планеты. Но уж кто-кто, а мы-то знаем, что любая революция — вещь тяжелая и кровавая, к тому же, пока неясно, что, собственно, мы хотим получить в результате?
Однако природа ждать не будет, а значит, массовый выход землян в космос и колонизация окружающего пространства неизбежны. Только вот КАК? Ведь опираясь на сегодняшнюю науку, мы видим два барьера на пути любого внеземного рейса: абсолютную враждебность космоса всему живому и необходимость чудовищных энергозатрат. Удельные характеристики технических систем совершенствуются, но медленнее, чем нам хотелось бы. Значит, будущие космические комплексы, несущие реальную экономическую отдачу, выпускающие материальную продукцию, населенные десятками, сотнями, тысячами людей станут ОЧЕНЬ БОЛЬШИМИ. Но как их строить?!
Четверть века назад такой вопрос поставил перед собой тюменец В.А.Золотухин. Ответ он дает в изданной в своем родном городе в 1997 г книге «Колонизация космоса: проблемы и перспективы». Несмотря на немалый, по нынешним меркам, тираж (10000 экземпляров), вряд ли многие читатели смогут с ней познакомиться: и в лучшие времена продукция региональных издательств не очень расходилась по стране, а уж сегодня, при всеобщем игнорировании обязательных поставок в библиотеки и создающуюся заново торговую сеть... Автор же, естественно, очень хотел бы, чтобы его идеи максимально широко обсуждались. Так почему бы не помочь, тем более, что для «ТМ» тема колонизации космоса и астроинженерной деятельности в какой-то мере традиционна.
 1. Модуль квазиорганической кибернетической субстанции. |
Брошюра объемом менее 200 с. насыщена научно-техническими идеями, и наиболее сильная из них — «кибернетическая квазиорганическая субстанция на множестве унифицированных модулей» (Золотухин употребляет аббревиатуру КС). Сама по себе она не нова — другое дело, что автор пришел к ней РАНЬШЕ, чем заговорили о технологиях молекулярной сборки. Итак, имеется модуль (рис.1) — равносторонний треугольник, «единый в двух лицах». С одной стороны, это стандартный элемент, множество которых образует некие конструкции, жесткие или подвижные. С другой — элементарная логическая ячейка, образующая с себеподобными гигантский компьютер. Компоновки модулей образуют консолидации (К) следующих, по мнению автора, уровней (рис.2):
«А» — массой до 1 т, выполняет транспортировку небольших грузов и собирает информацию;
«В» — от 1 до нескольких сот т, транспортирует крупные грузы, выполняет ремонтные работы;
«С» — где-то 1800 — 2800 т, включает в себя энергоисточник, полностью автономна; несколько К этого уровня совместно уже могут наладить репликацию (расширенное воспроизводство, терминология В.Золотухина) КС;
«О» — от 100 тыс. до нескольких миллионов тонн, способна самостоятельно возвести крупный инженерный комплекс типа наземного космодрома или крупной космической станции;
2. Консолидации КС. Консолидация уровня А (1) сравнима по размерам с человеком (2), уровня В (3) — с крупным грузовиком. Начиная с уровня С (4) система энергетически автономна благодаря «звуковому» термоядерному реактору (5). Консолидация уровня D (6) сопоставима с отдельным заводом. Структура любого уровня способна выделять из себя консолидации низшего уровня.
наконец, консолидация уровня «Р» (на рисунке не показана) — планетарных масштабов, предназначена для астроинженерной деятельности, включая оборону Земли от крупных метеоритов или инопланетян.
Идея хорошая (и не новая, «ТМ» писала о чем-то подобном еще в конце 60-х), но это сколько же нужно модулей! Их-то из чего и как делать? Элементарно, считает Владимир Антонович: из воды. Методом направленной кристаллизации на подстилающей поверхности, в магнитном поле. Ну, конечно, не только вода — в кристалле выращиваются информационно-энергетические токопроводы, сверхпроводящее токовое кольцо — аккумулятор, а снаружи — контактные щетки. И главное — заниматься этим будет сама же КС.
3. Пульсирующе-кумулятивный старт КС на околоземную орбиту.
Нетрудно убедиться, что из равносторонних треугольников можно составить любую поверхность, более того — вообще любую плоскую или объемную структуру. Причем, соединяя их, мы создаем не только конструкцию, но и электрическую, электронную сеть с электромагнитным полем сложнейшей формы. Оно, в свою очередь, будет стабилизировать конструкцию и позволит быстро перестраивать ее (как в известном школьном опыте с железными опилками и магнитом).
И двигаться относительно друг друга отдельные части КС могут очень быстро. Настолько, что уровню «А» по силам совершать неблизкие прыжки, а консолидации уровня «С» или «D» способны зашвырнуть часть себя, причем немалую, и на околоземную орбиту (рис.3). Но все же автор полагает, что производить квазиорганическую субстанцию, на всякий случай, лучше подальше от Земли, например — на спутниках планет-гигантов: больше сырья (воды), меньше помех (в том числе, электромагнитных), а главное — больше возможностей предотвратить потенциальный выход саморазмножающейся машины из-под контроля человека. Развитие КС Золотухиным мыслится так: «Следует приступить к накоплению начального вещества КС, способной к репликации (т.е. маточной). Минимальная масса маточной КС оценивается в 100 тыс. т.
Пройдя многократную проверку всех страхующих систем, на отдаленном от населенных пунктов охраняемом объекте включается репликация, этап которой на Земле следует завершить на 40-50 млн.т.
Далее производится пульсирующе-кумулятивный старт консолидации «С» на околоземную орбиту. В каждом цикле участвуют 20-30 млн.т КС, причем на орбиту выводится 25-30 тыс. т КС и 70-75 тыс. т воды (рабочего тела). В конце концов, на околоземной орбите образуется объект, включающий КС массой 2,8 млн. т, 7 млн. т льда и 7 управляющих КС космических кораблей — «глобул» (терминология Золотухина. — Ред.). На маточную КС приходится 200 тыс. т
Все это, используя электроракетные двигатели и воду в качестве рабочего тела перелетает к Марсу. Одна «глобула» с обслуживающей ее КС остается на Фобосе или Деймосе, все же остальное садится на планету в районе полярной шапки, которая становится источником сырья для следующего этапа роста КС. Всего же на Марсе предполагается собрать и отправить в межпланетное пространство не менее 100 консолидации уровня «F», массой по 10 млрд. т каждая.
| 4. Космическая колония Золотухина (а) и устройство ее оболочки (б). Цифрами обозначены: 1 — невращающийся «портал»; 2 — промышленная зона; 3 — система освещения; 4 — теплоприемная поверхность; 5 — энергокоммуникации; 6 — озеро; 7 — океан; 8 — литослой; 9 — лифт; 10 — коммуникации; 11 — изоляционный слой; 12 — силовой слой; 13 — жилой поселок; 14 — силовая система; 15 — транспортные пути; 16 — внешний силовой слой; 17 — внешняя поверхность. |  |
Следующим этапом станет развертывание производства КС в поясе астероидов, с использованием вещества как самих малых планет, так и спутников планет-гигантов и облака Оорта. Через 4-5 лет после старта с Земли суммарная масса КС в Солнечной системе достигнет 10000 ТРИЛЛИОНОВ тонн! Это позволит наладить строительство гигантских космических колоний, с вводом до 5 штук в год».
Вторая по значению (на мой взгляд) идея Золотухина — большая космическая колония.
Он творчески развивает известную («ТМ», № 4 за 1976 г) идею О'Нейла — пустотелый вращающийся цилиндр с обитаемой внутренней поверхностью его обечайки — но громит конструктивное воплощение, предложенное американцами. Действительно, вращающиеся конструкции километровых размеров с толщиной стенок порядка одного метра — не смешно ли? И зачем естественное освещение, которое не имеет смысла уже на орбите Марса, а ведь окна, занимающие в о'нейловском цилиндре половину площади стен — опасные места! Нет, тюменский изобретатель предлагает иное решение.
Толщина стенок, призванных защитить население колонии от космических лучей и прочей радиации, должна быть очень большой, как и диаметр вращающейся части, последнее — для минимизации кориолисовых ускорений. А именно: диаметр — 60 км, длина «барабана» (уже не цилиндра, а эллипсоида) — 200 км! Толщина «стенок» весьма сложной структуры — не менее 1,5 км. Они заслуживают отдельного разговора.
Неустранимый недостаток традиционной колонии О'Нейла — только один, пусть очень большой, обитаемый отсек. И в случае разгерметизации... Золотухин нашел выход. У него гигантский центральный объем даже не жилой, это ландшафтная зона (рис. 4а). А население — полтора миллиона человек — обитает в линзообразных отсеках-поселках (диаметром до 2000 м и высотой до 500 м), расположенных в многослойной обшивке. Слои же такие (изнутри наружу, рис.4б): литослой (100-300 м), изоляционный битумно-асфальтовый (20 м), термопластический изоляционный (20 м), стальная чешуя (1 м), металлическая сетка (три 2-метровой толщины). Далее следует силовой слой: углеродное волокно или стальная проволока, свитые в канаты толщиной до полуметра, которые переплетены между собой. 500-метровая толща такой «ткани» пропитана упругим резиноподобным пластиком.
Далее — 600-м «урбанозона» (термин Золотухина. — Ред.), в которой и размещены полторы тысячи линзообразных поселков. Пространство между ними заполнено азотом в целях пожарной безопасности и для уменьшений коррозии. Ниже — подстилающий слой с транспортными коммуникациями.
 5. Инерционный термоядерный реактор. Позиции: 1 — камера реактора; 2 — силовая конструкция; 3,4 — акустические линзы; 5 — кольцевой канал дискового МГД-генератора; 6 — электромагнитные обмотки; 7 — канал удаления парогазовых продуктов микровзрыва; 8 — генератор ударной волны; 9 — излучатель ультразвуковых волн. |
И снова гидроизолирующий слой (50 м), второй силовой (150 м), наружный слой стальной сетки (6 м), и наконец — 30-м толщины «внешний лес»: та же самая КС с многочисленными выростами, выполняющая текущий ремонт обшивки и защищающая от метеоритов. Здесь же — основные энергоблоки, о которых дальше.
Квазиорганическая субстанция и гигантские космические колонии — идеи предельно смелые, направленные, кажется, в самое далекое будущее. Но начинается книга не с них, а с энергетического обеспечения колонизации космоса. В.А.Золотухин считает, что КС и все, что с ее помощью будет создано, оживят реакторы ядерного синтеза.
Однако его совершенно не устраивают те пути, по которым уже полвека и без особого успеха идет мировая термоядерная энергетика. Он предлагает совершенно другое решение, принцип которого заключается в следующем.
Имеется жидкость — дейтериевая вода с небольшой добавкой щелочи (калий-кислород-дейтерий). В ней путем концентрации ультразвуковых колебаний образуется сферическая каверна (как описано в «ТМ», №2 за 1999 г.), в которую диффундируют растворенные в жидкости дейтерий, тритий, гелий-3 и ее собственные пары. Теперь, если на эту каверну от стенок емкости подать сходящуюся сферическую ударную волну, она адиабатически схлопнется, и в ней возникнут давление и температура, необходимые для ядерного синтеза. Последует термоядерный микровзрыв, энергия которого утилизируется.
6. Транспортная капсула выходит на орбиту. |
Получается инерционный термоядерный реактор (рис.5), в котором вместо традиционных лазерных лучей используются ударные (в том числе — звуковые) волны. Автор считает, что при снаряженной массе 133 т (с системой охлаждения), диаметре 3 м и длине 10 м (плюс «хвост» — радиатор длиной 255 м), агрегат будет выдавать электрическую мощность 500 МВт.
Эти-то реакторы и предполагается «развесить» во «внешнем лесу» космической колонии. Именно они должны обеспечивать энергонезависимость консолидации КС (начиная с уровня С) и всего того, что КС построит.
В том числе и транспортные комплексы. Грузо- и пассажиропотоки Золотухин предусматривает действительно фантастические — несколько миллиардов человек в год, под стать им и предлагаемые средства перевозки. Например — межпланетный лайнер стартовой массой 20 млн. т, вмещающий 200 тыс. пассажиров. Но если машины, собираемые на околопланетных орбитах, размерами и массой не удивляют, то «челноки» для трассы «Земля-Космос»...
Грузы и людей изобретатель предлагает доставлять на орбиту и обратно в транспортных капсулах — этаких округлых «таблетках» (рис.6), диаметром 92 и высотой 54 м. Капсулы взлетной массой 27 тыс. т рассчитаны на 20 тыс. посадочных мест. Но самое интересное — никаких двигателей на них нет!
Идея в следующем. По продольной (вертикальной) оси капсулы расположен соленоид (точнее — целая система соленоидов), создающий тороидальное магнитное поле, полностью окутывающее ее. Благодаря этому она способна устойчиво перемещаться в столбе — потоке водяной плазмы (просто выталкиваться им), генерируемом наземной стартовой установкой. При его скорости 25 км/с капсула разгоняется до 10 км/с и может быть заброшена на геостационарную орбиту, где ее ждет орбитальный космодром.
Золотухин полагает, что оптимальным будет 5-6 запусков в час с каждого из 8 космодромов, размещенных в океане, на экваторе...
Владимир Антонович обоснованно считает, что, во избежание весьма неприятных последствий (кибернетическая субстанция, способная к самовоспроизводству, — страшное оружие), его предложения должны обсуждаться максимально широко. И хотя почтовая переписка сегодня отнюдь недешева, подчас не по карману и редакции, мы все-таки ждем отзывов от тех, кто полагает, что думать надо и о послезавтрашнем дне.