В XXI веке предстоит ожесточенная экономическая и политическая борьба за место спутников связи на ГСО. Космический аппарат, выведенный на ГСО, имеет период обращения равный периоду вращения Земли, и плоскость орбиты практически совмещена с плоскостью Земного экватора. Подспутниковая точка имеет свою географическую долготу — рабочую точку и нулевую широту.
Первые космические аппараты были выведены на ГСО в 60-х годах. Всего с тех пор на ГСО выведено около 800 КА и каждый год поставляет в среднем по 20 новых.
По данным на 2008 год на геостационарной орбите находились более 1150 объектов. Среди них управляемых КА около 240, а остальные уже отказавшие разгонные блоки и другие объекты.
В среднем масса полезного груза, выводимого носителями на околоземные орбиты, составляет 3–4 % от стартовой массы носителя. Для геостационарных орбит масса КА составляет всего 0,3–0,5 % от стартовой массы носителя и разгонного блока.
Выведение КА на ГСО, как правило, производится трехступенчатыми носителями с последующим использованием разгонных блоков.
Геостационарная орбита, как наивыгоднейшее место для размещения систем спутниковой связи, в ближайшие 20 лет исчерпает свой ресурс.
Неизбежна жесткая международная конкуренция. Международные политические соглашения будут не способны решить эту проблему даже с учетом дальнейшего процесса развития информационных технологий, ибо каждому КА на ГСО соответствуют разрешенные площади обслуживания на поверхности Земли.
Одним из возможных решений может оказаться создание на ГСО тяжелых многоцелевых платформ. Обозревая почти 1/3 поверхности планеты, такая многоцелевая платформа будет способна заменить многие десятки современных спутников связи. Платформа будет использовать мощную солнечную электростанцию. Мощность станции составит сотни или даже тысячи киловатт.
Большие антенны параболические или активные фазированные решетки способны создать у поверхности Земли любое заданное значение ЭИИМ (эквивалентную изотропную излучаемую мощность) и принимать информацию от Земных абонентов, использующих приборы по габаритам, не превышающим лучшие современные мобильники. Возможность размещения на тяжелых геостационарных платформах многих десятков, а может быть и сотен ретрансляторов различных диапазонов позволит владельцам таких платформ торговать стволами связи любого назначения для любого района.
Тяжелые, многоцелевые платформы будут коммерчески выгодны и послужат глобальному информационному сближению народов. Разработка и создание подобных геостационарных систем необходима человечеству не в далеком будущем, а в ближайшие 25-30 лет.
Проблема создания и эксплуатация тяжелых геостационарных платформ может быть быстро решена при кооперации космической техники России и Европы. Однако космические станции на ГСО могут быть эффективно использованы и в военных целях, подавления агрессора в локальных конфликтах и в ситуациях типа «звездных войн». Об этом ниже.
С сожалением надо отметить, что в начале 90-х годов прошлого века в России был разработан реальный уникальный проект первой в мире тяжелой универсальной платформы на ГСО. Масса предлагаемой платформы по проекту достигла 20т.
Вывод на орбиту обеспечивался прошедшей успешные летные испытания ракетой носителем «Энергия». В 1989–1990 годах РКК «Энергия» при поддержке военно-промышленной комиссии Совета Министров СССР делала предложения Германии, Франции, Европейскому космическому агентству о сотрудничестве и совместной работе по созданию универсальной тяжелой космической платформы на ГСО.
В те годы только Россия, обладавшая уникальным носителем «Энергия» могла решить эту задачу. Весьма детальная разработка конструкции платформы и техники выведения вызвали большой интерес у ведущих немецких и французских фирм. Начались совместные работы. Однако либерально-рыночные реформы 90-х годов разрушили организацию и лишили всякой государственной поддержки производство носителей «Энергия». Продолжение работ над тяжелой космической платформой без носителя стало бессмысленным.
В силу географического положения России, кроме использования геостационарной орбиты, не обеспечивающей связь с арктическими регионами, необходимо создание группировки из 3-х спутников на геосинхронных эллиптических орбитах типа «Молния» или «Тундра», что обеспечивает возможность приема сигнала с 2-х спутников одновременно и обеспечивает покрытие 100% территории с углами видимости спутников 35° – 90°.
Российский научно-технический задел обеспечивает возможность реализации многофункциональной космической системы связи для любой точки страны. Одной из нерешенных проблем будет носитель.
Звездные войны
Во времена холодной войны, во второй половине XX века американская пропаганда за «господство в космосе» ввела терминологию «звездные войны». К реальным звездам это понятие никакого отношения не имело. Различные средства массовой информации «звездными войнами» именовали программы противоракетной обороны, борьбу с космическими средствами военного назначения и любые другие действия, использующие космическое пространство в военных целях. Открытые и совсекретные программы «звездных войн» ограничивались околоземным космическим пространством, а в перспективе и созданием военных баз на Луне.
В качестве основных средств борьбы для достижения военного превосходства в космосе и уничтожения ракетно-ядерного потенциала противника предлагалось использование оружия на новых физических принципах. Достижения физики XX века позволяют утверждать, что гиперболоид инженера Гарина из замечательного романа Алексея Толстого действительно может стать реальным оружием «звездных войн».
Почти 100 лет потребовалось, чтобы превратить увлекательную фантастику в реальность.
Еще одним из эффективных средств ослепления и поражения наземных систем ПВО, ПРО, различных радиоэлектронных средств уп-равления войсками будет использование мощных сверх широкополосных излучателей.
Мощные генераторы направленной электромагнитной энергии могут быть установлены на геостационарных космических платформах, а в будущем возможно и на Лунной военной базе.
Практически все виды современного оружия, системы управления движением самолетов, морских судов, наземных боевых средств, все виды передачи и обработка информации используют микроэлектронную аппаратуру. Электроника до конца ХХI века будет основана на полупроводниковых приборах, оперирующих с низким уровнем напряжений и токов. Абсолютное значение токов и напряжений с прогрессом микроминиатюризации могут достигнуть очень малых величин. При использовании ноотехнологий для информационной техники значения токов и напряжений будут только уменьшаться.
Импульсное воздействие сверхширокополосных электромагнитных импульсов приводит к возникновению наведенных токов сравнительно высокого напряжения во всех электронных приборах и практически выводит их из строя.
Другим оружием «звездных войн» может быть образование искусственных радиационных поясов вокруг Земли.
В конце 50-х годов и начале 60-х годов в США и в СССР были проведены экспериментальные ядерные взрывы в околоземном космосе (на высотах от 100 до 400 км).
Исследования, проведенные в США и Советском Союзе, показали, что одного взорванного на высоте от 125 до 300 км ядерного заряда мощностью около 10 кт достаточно, чтобы на много часов прекратить возможность всех видов радиосвязи по всем диапазонам на тысячи километров от места взрыва.
Ядерный взрыв в околоземном космическом пространстве приводит к образованию плазмы столь высокой концентрации, что на несколько часов исключается возможность всех видов радиолокации и радиосвязи.
Судя по опыту ХХ века можно также утверждать, что в XXI веке появятся такие новые виды космического оружия, которые сегодня мы придумать не способны, как были неспособны создать в начале ХХ века системы подобной GPS или ГЛОНАСС.
Луна
В 1986 году Конгресс и президент США создали национальную комиссию по разработке перспективной космической программы на ближайшие 50 лет. Основной рекомендацией этой комиссии был призыв к созданию постоянной (обитаемой) базы на Луне в первом десятилетии XXI столетия.
Первая декада XXI века заканчивается, а строительство лунной базы американцами еще не начиналось. По моим личным оценкам США, если будут строить базу в одиночку, а они на это способны, то реальное начало, возможно, в 2015г. На создание постоянно действующей лунной базы со штатом в 8-12 человек, потребует 8-10 лет.
Россия проектировала в прошлом веке строительство базы, которая в шутку была названа «Барминград» по имени главного конструктора. Проблемы создания Лунных баз чисто технологические, инженерные и экономические. Строительство на Луне не потребует каких-либо новых научных открытий. Современной технике колонизация Луны вполне по силам. Но есть проблемы социально-политические, экономические и международные, с которыми столкнется любое государство, желающее иметь свою базу на Луне.
В этой связи можно прогнозировать, что Россия самостоятельно в ближайшие 20-25 лет не способна создать свою базу. Возможно даже, что Китай создаст свою базу лет на 5 раньше России. Четвертым колонизатором Луны будет Индия. Маловероятное, но теоретически возможное объединение технических и экономических средств для строительства международной Лунной базы России с участием Европы. Примером такого объединения технологических и экономических средств является МКС.
Однако Лунные базы в отличие от МКС могут иметь тройное назначение: научное, промышленно-технологическое и военно-стратеги-ческое.
Создать единую для Земли Лунную базу можно только преодолев разделение мира на военно-политические группировки.
Сроки и цели строительства баз на Луне будут определяться глобальной политической обстановкой.
Учитывая возможности стратегического использования Луны, не исключено объединение усилий стран, входящих в НАТО. Объединение ведущих государств Европы с лунными программами США может сократить сроки на 3-5 лет.
Луна – территория, принадлежащая планете Земля. Луна – это планета, на которой люди могут жить, используя местные лунные ресурсы. Она доступна для человечества, использующего современную технологию.
3 или 4 миллиарда лет Луна была связана с Землей законами небесной механики. В XXI веке впервые предстоит связать Луну с Землей надежной транспортной системой для технологических грузов и постоянно действующей с двухсторонним движением пилотируемой транспортной системой.
В первой половине ХХI века сохранится НАТО и появятся новые военно-политические группировки. С точки зрения «господства в космосе» для каждой такой группировки на случай «звездных войн» заманчива перспектива сооружения на видимой стороне Луны базы, обладающей мощным лучевым и мощным сверхширокополосным импульсным оружием. Будущие оптико-электронные и радарные системы позволят вести непрерывный контроль за всем, что творится на земной суше, в море, воздушном и околоземном космическом пространстве. При военных конфликтах с Лунных баз могут быть нанесены локальные удары упреждающие использование ядерного оружия массового уничтожения.
Для мировой астрономии и астрофизики весьма заманчиво создание обсерваторий на обратной стороне Луны. Луна будет служить экраном, защищающим аппаратуру обсерваторий от шумов, снижающих разрешающую способность современных наземных обсерваторий. Радиообсерватории на обратной стороне Луны будут оснащены сверхбольшими параболическими антеннами и антеннами типа фазированных решеток. Для энтузиастов поиска сигналов внеземных цивилизаций исследования будут перенесены на Луну.
Марс
Современные средства массовой информации, а иногда даже известные ученые и политики заявляют о предстоящих в ближайшие десятилетия пилотируемых экспедициях на Марс. Полеты человека на Марс марсианскими фанатиками и амбициозными государственными чиновниками объявляются, чуть ли не основной перспективой космонавтики XXI века.
Надо признать, что с технологической точки зрения, пилотируемые полеты на Марс действительно могут быть реализованы в XXI веке. Однако доказать необходимость включения в перспективные программы XXI века полеты человека к Марсу очень трудно. Действительно, зачем выкладывать не менее $300-500 млрд., оплачивая труд многих тысяч рабочих, инженеров, ученых, если на все интересующие землян вопросы уже способны ответить марсианские роботы управляемые учеными с Земли.
Автоматические аппараты спутники Марса, путешествующие по поверхности марсоходы убедительно доказали, что жизни на поверхности Марса нет. До конца ХХI века на Марсе высадятся по меньшей мере еще 8-10 марсоходов. Они детально, не спеша исследуют атмосферу, динамику, климат и грунт планеты на большую глубину. Новая информация будет получена без огромного риска для жизни членов экспедиции. Космонавты марсианской экспедиции проведут почти год в невесомости по дороге туда. Сразу, после посадки на Марс они будут готовиться к обратному, еще более рискованному полету. (В отличие от орбитальных станций Земля оказать помощь марсианам не может).
Мое твердое убеждение — пилотируемые полеты на Марс в XXI веке технически вполне возможны, но не нужны. Амбициозная цель не оправдает огромные затраты и риск. Впрочем, есть проекты, доказывающие, что на экспедиции на Марс надо отправить не 6-12 человек, а не менее тысячи мужчин и женщин. Зачем?
По причине неизбежных катаклизмов или катастроф (изменение климата, ядерная война, удар огромного метеорита) цивилизация на Земле быстро деградирует или вообще погибнет как погибли динозавры. Человечество будет уничтожено. Вот на этот случай китайские ученые предлагают спасательную идею.
Китайская цивилизация должна сохраниться в виде резервации на Марсе. До возможной гибели всего человечества Китай успевает создать на Марсе поселения численностью не менее 1000 человек. Они привезут с собой технологию и средства, необходимые в будущем для возвращения на Землю.
Планета Марс не пригодна для длительной жизни людей. Но ничего более подходящего в пределах солнечной системы нет. Надо переждать
После восстановления на Земле приемлемых для жизни условий марсианские китайцы начинают возвращаться на Землю. Китайская резервация необходима для того, чтобы далеко за пределами XXI, XXII веков вернуть китайских марсиан на Землю. Человечество начнет снова размножаться. Но вся планета и новая цивилизация будут китайскими.
Проект спасения человечества опубликован вполне компетентными китайскими учеными.
Американские, российские и всякие прочие проекты марсианских экспедиций по сравнению с этим китайским проектом представляются мелкими любительскими сотрясениями воздуха. Вот только когда начать заселение китайской резервации на Марс? Думаю, что не ранее конца XXII века.
Революционные открытия
Новые прорывные космические программы по срокам реализации масштабам и своему вкладу в «общечеловеческие ценности» во многом будут определяться прорывными открытиями в других областях науки и технологии.
Для второй половина ХХI века с большой степенью вероятности следует ожидать открытий, которые позволят осуществить:
• управляемые термоядерные реакции. Источники энергии на основе термоядерных реакторов самых различных мощностей позволят все виды транспорта сделать полностью электрическими.
Потребление углеводородных топлив (нефти и газа) сократятся в сотни раз. Соответственно наступит эпоха ожесточенной конкуренции за наиболее надежные, дешевые, доступные термоядерные источники электроэнергии самой широкой номенклатуры;
• алхимики средних веков пытались получить золото, смешивая ртуть с медными опилками. Физикохимики XXI века создадут материалы, обладающие свойствами сверхпроводимости при высоких температурах.
Это будет величайшая революция в электротехнике. Одновременно будут созданы новые магнитные материалы. Электрические катапульты заменят ракетные твердотопливные и жидкостные двигатели при стартах с Земли и Луны. Электрические ракетные двигатели большой тяги, используя термоядерные источники энергии, заменят химические для большинства задач космонавтики;
• революционные достижения в создании структуры фотопреобразователей солнечной энергии в электрическую повысят кпд с 10% до 50 – 60%. Это позволит в случаях трудностей использования термояда создавать наземные мощные солнечные электростанции. Электрическая мощность снимаемой с единицы площади солнечной батареи космического аппарата будет повышена в 3-5 раз.
В конце ХХ – начале XXI века произошла технологическая иформационная революция. Даже в середине ХХ века большинство ученых не верило, что любой человек может уместить в кармане устройство, способное хранить всю информацию Ленинской библиотеки, библиотеки Британского музея и конгресса США. Современные электронные средства позволяют любому желающему, не выходя из дома, прочитать и даже записать содержание книги главных библиотек мира.
Фантастический прогноз
Маловероятный оптимистический прогноз развития космонавтики для второй половины XXI века базируется не на науке, а на фантастике политической.
Передовые государства объединят свои научно-технические достижения и экономические ресурсы. Будет создано всемирное объединенное космическое агентство. Основной задачей этого агентства будет организация работ по спасению Земли от катастрофического потепления. Для спасения цивилизации разрабатываются космические системы управления климатом.
Эта работа потребует интеллектуальной и технологической кооперации ученых и промышленности десятков стран. Одним из возможных вариантов является создание солнечно-парусного корабля, или целого флота космических парусников. Они приводятся в зону, близкую к точке либрации гравитационного поля системы Солнце — Земля. Барражируя в пространстве и управляясь по отношению к световому потоку либо меняя площадь парусов солнечный парусник способен менять поток солнечного излучения падающего на Землю. Для многолетнего строительства подобного щита, спасающего цивилизацию будущих веков, человечество использует Луну.
Мощная промышленная база на Луне, начинает производство парусных космических кораблей и в XXII веке человечество получит возможность практического регулирования климата Земли из космоса.
На видимую сторону Луны доставляют с Земли блоки, снабженные всеми необходимыми системами длительного жизнеобеспечения.
Развитие космонавтики XX века обеспечивалось фундаментальными достижениями механики, автоматики, радиоэлектроники, электронно-вычислительной техники. Эти отрасли науки и техники тесно взаимодействовали. Целевые задачи космонавтики были своего рода локомотивом. В процессе синтеза достижений различных отраслей техники многие проблемы решались «на грани возможного». В начале XX века многое из того, чему мы не удивлялись было уделом писателей–фантастов.
Темпы развития современных глобальных информационных и навигационных технологий, использующих космические системы, позволяют утверждать, что в ближайшие 15 лет видеосвязь по принципу «каждый с каждым» во всем мире будет так же доступна, как современные карманные мобильные телефоны. Глобальные навигационные системы, определяющие место человека, автомобиля, самолета, корабля с точностью до сантиметров станут столь же доступными и необходимыми, как наручные часы в XX веке.
Современные достижения информационных технологий даже без новых научных открытий позволят в XXI веке, если на то будет воля объединенного человечества, создать фантастическое информационно-навигационное пространство. Каждый вновь появляющийся на свет человек получит вместо свидетельства о рождении, код в информационной базе данных. Глобальный контроль обеспечит мониторинг за сердечной деятельностью, артериальным давлением, местонахождением и перемещением каждого из 10 миллиардов человек, которые будут составлять население Земли к концу XXI века!
В XXI веке каждый житель планеты получит возможность телефонной, цифровой двухсторонней видеосвязи с одновременным точным определением места партнера-абонента. Космические системы глобальной связи и навигации могут быть коммерчески очень выгодными при массовом производстве наземных устройств. Этой современной, а не будущей промышленности в России нет. В XXI веке она должна быть создана, либо Россия не будет великой самостоятельной державой.
Появление в России научного Совета по нанотехнологиям демонстрирует желания, а не силы. Нужны огромные средства и жесткая политическая воля для ликвидации нашего отставания на этом стратегическом направлении техники XXI века.
Всеволновый оптический и радио мониторинг земли, океанов и воздушного пространства, объединенные с системой связи и навигации, меняют тактику и стратегию возможных боевых действий. Успех военных операций в XXI веке, если они потребуются, будет определяться искусством управления объединенных в едином информационном пространстве космических и наземных систем. Выбор и скорость принятия решений, темпы самих операций будут определяться средствами круглосуточной, всепогодной оперативной космической разведки, обстановки на земле, море и в воздухе.
Нанотехнологии, обогатив инженерную генную биологию, добьются продления жизни человека. Кому-нибудь из будущих ветеранов космонавтики представится возможность на королевских чтениях в январе 2101 проверить прогноз 2008 года.
Об авторе:
Академик Борис Евсеевич Черток — создатель отечественной школы управления космическими аппаратами.
Вот уже более полувека движением почти всех отечественных кораблей, спутников, станций и на орбите и выше, в космической пустоте, — управляет конструкторская мысль Чертока. И все эти «полвека» Чертока знали «только в лицо». Секретный сотрудник засекреченной отрасли он вышел из тени, когда ему было уже за 80 лет. Он написал книгу «Ракеты и люди» — четырехтомную энциклопедию о всех тайнах советской космонавтики — о том, как и кем она создавалась. Осведомленность автора и его феноменальная память поразили даже наших бывших соперников по космической гонке. НАСА переиздало четырехтомник на английском, и теперь «Ракеты и люди» — настольная книга специалистов Американского космического агентства.
Борису Евсеевичу Чертоку — 97 лет, и он до сих пор работает. Читает лекции студентам, [ недавно выступил с докладом «Основные проблемы космонавтики» на VI Международном аэрокосмическом конгрессе в Москве (24-27 августа 2009) ]. А в ракетно-космической корпорации «Энергия», где до 80 лет он был заместителем всех главных и генеральных конструкторов — Черток теперь главный научный консультант по системам управления. На работу ездит за рулем — чем приводит в изумление сотрудников ГИБДД.
А начальство его побаивается. Соратник Королева [его заместитель по системам управления ракетами и КА], патриарх космонавтики Борис Черток не скрывает своего неудовольствия по поводу того, что Россия как ведущая космическая держава начинает сдавать свои позиции конкурентам.
октябрь 2009