Наука для всех простыми словами

Самый лучший сайт c познавательной информацией.

Индустриализация космоса и объединение ее участников могут открыть путь в новую эру.

20.10.2015 в 01:28

Космическое пространство давно стало доступным, но освоение людьми солнечной системы до сих пор не вышло из стадии пробных посещений. И сдерживают полномасштабную космическую экспансию не столько дороговизна полетов, сколько традиционализм государственных ведомств, которые продолжают работать в русле научно - пропагандистских задач, а если и планируют практическую деятельность, то основываясь на традиционных для земли подходах, которые в космосе неэффективны
. Сейчас к освоению космоса начали подключаться новые, частные группы с практичными программами, способными перевести космонавтику в новые русла. Но принятые частные программы сильно разобщены, плохо связаны между собой и слабо интегрированы в земную промышленную и экономическую среду. Я предлагаю рациональную концепцию развития космической индустрии и призываю участников космической деятельности объединить свои силы для движения к общей глобальной цели.

Я - внесистемный аналитик и сторонник колонизации космоса, но, в отличие от большинства новаторов и альтернативщиков, моя специализация не инженерная, а организационная. Я могу предложить новую концепцию частного освоения космоса, основу которой составляет индустриальная система, способная осуществлять разнообразную деятельность. И делающую выгодным объединение разных программ, связанных с космическими ресурсами и услугами, в единую структуру, мировую "Космическую Финансово - Промышленную Группу". Которая будет взаимосвязана с ключевыми индустриями земли, являясь их продолжением во внеземном пространстве. И будет обладать достаточными ресурсами для осуществления крупномасштабного космического индустриального рывка, способного превратить человечество в космическую цивилизацию в обозримой перспективе.

От обслуживания спутников до глобальной индустриализации солнечной системы.

В настоящее время массовое практическое освоение космоса идет за счет развития глобальной группировки спутников на околоземной орбите. Спутниковая группировка и предоставляемые спутниками информационные услуги экономически эффективны и глубоко интегрированы в глобальную информационную среду. Спутниковая группировка и космические информационные услуги - это первый этап масштабного практического освоения космоса.

Спутники не могут служить средством освоения солнечной системы, так как это орбитальные автоматы, часть земной информационной инфраструктуры. Но спутниковая группировка может служить базисом для развития нового этапа индустриализации космоса, связанного с развитием инфраструктуры для выведения спутников на орбиту, перевозки и обслуживания этих аппаратов в космическом пространстве.

Такая "Транспортно-эксплуатационная Система" будет представлять собой надстройку над спутниковой группировкой. Которая с экономической точки зрения будет частью сферы космических услуг и, следовательно, будет иметь под собой уверенную экономическую почву. Но с технической точки зрения это будет не рой автоматов на орбите, а полноценная индустриальная система, способная на разнообразную деятельность, связанная с транспортными услугами, монтажом, обслуживанием, производством и практическим освоением инопланетных сырьевых ресурсов и служащая прототипом будущей космической промышленности.

На ранних стадиях развития "Индустриальная Группировка" должна работать на обслуживание уже имеющихся спутников. На стадии роста она должна развиваться вместе со спутниковой группировкой, помогая ей осваивать новые виды космических услуг, таких как спутниковая связь через сотовые телефоны и космическая солнечная энергетика. Способствуя быстрому росту и развитию всех направлений космонавтики. Через несколько десятилетий роста индустриальная группировка получит достаточную мощность и развитие, чтобы перейти от обслуживания околоземных космических аппаратов к прямому индустриальному освоению солнечной системы.

Принципы организации и этапы развития космической индустриальной группировки.

Индустриальная группировка должна состоять из нескольких основных инфраструктурных систем: поточной системы выведения, позволяющей в разы, снизить стоимость доставки грузов на орбиту; группировки орбитальных буксиров, представляющих собой постоянную и недорогую транспортную систему для движения в открытом космосе; сырьевой базы на луне, служащей основным источником топлива для орбитальных буксиров и минерального сырья для переработки на орбитальных станциях; и крупной околоземной пилотируемой станции, служащей основной опорной базой для ведения разнообразной, сложной человеческой деятельности в космосе и выполняющей функции транспортного узла.

Поточная система выведения.

Основу поточной системы выведения составляют легкий, но очень простой и дешевый в производстве носитель "Пони", сконструированный по упрощенным технологиям, основная задача которого - доставка на орбитальные станции стандартизированных модульных блоков, и орбитальной станции, выполняющей функции орбитального транспортного и монтажного центра "космопорта", в котором из доставляемых ракетами "пони" модульных блоков должны монтироваться разнообразные спутники и другие космические аппараты. Такой способ выведения позволяет создать постоянный поток грузов с земли на орбиту, с невысокими затратами и низкой стоимостью выведения, не превышающей 1000 долларов за килограмм, что в 3-7 раз дешевле самых выгодных серийных носителей современности. И делает рентабельной деятельность пилотируемых станций, включая их в индустрию космических транспортных услуг, что избавит это направление космонавтики от привязки к государственным бюджетам, снимая ограничения для его дальнейшего роста.

Орбитальная транспортная система.

Для полетов в космическом пространстве должны использоваться многоразовые транспортные корабли, оснащенные маломощными, но экономичными "Плазменными Электрореактивными Двигателями", "орбитальные буксиры". Основные преимущества плазменных двигателей в том, что они в десятки раз экономичнее традиционных "Химических" ракетных двигателей, и в десятки раз мощнее традиционных "ионных", электрореактивных двигателей, что позволяет с их помощью свободно передвигаться в космическом пространстве. Плазменные двигатели неприхотливы в выборе топлива, что делает их потенциально "Многотопливными".

Орбитальные буксиры должны выводить смонтированные на пилотируемой станции спутники на рабочие орбиты; доставлять на станцию работающие спутники для ремонта, обслуживания, дополнительного оснащения и дозаправки, переводя их после обслуживания обратно на рабочие орбиты; поставлять на станцию инопланетные сырьевые ресурсы, при цене, во много раз дешевле выведения с земли.

Сейчас в космосе летают на химических двигателях, которые фактически одноразовые и крайне прожорливые. Они пригодны только для полетов в один конец и расходуют топлива в несколько раз больше веса полезной нагрузки, которую они несут, что делает межпланетные перелеты баснословно дорогими. Плазменные орбитальные буксиры способны составить основу постоянной и недорогой космической транспортной инфраструктуры, наличие которой даст качественно новые возможности для развития человеческой деятельности в солнечной системе.

Топливно - сырьевая база на луне.

Топливо для орбитальных буксиров на первых этапах будет доставляться с земли. Но когда буксиров станет много, станет более выгодно доставлять топливо с луны. Поскольку на этой планете низкая гравитация и нет атмосферы, что делает выведение грузов в на орбиту с луны в десятки раз более простой и дешевой задачей, по сравнению с доставкой грузов с земли. И при наличии сырьевой базы на луне и нескольких мощных буксиров для доставки грузов на околоземную орбиту, снабжать орбитальную группировку лунным топливом будет выгодно.

Сейчас есть несколько проектов производства на луне жидкого топлива, на роль которого претендует кислород, который может быть получен из лунного грунта и может служить топливом для плазменных двигателей или окислителем для химических двигателей или топливная пара "Кислород - Водород", которая может быть получена из воды, обнаруженной в районе лунных полюсов и может служить топливом как для химических, так и для плазменных двигателей.

По моей концепции, основным топливом для орбитальных буксиров должен служить лунный грунт, измельченный в мелкодисперсный, легко сыпучий порошок. Плазменные двигатели способны потреблять любое "Рабочее Тело", которое можно контролируемо подавать в генератор плазмы, в том числе и порошковые вещества. Но грунтовый порошок намного проще в производстве, чем кислород или продукты разложения воды. Что делает проект "Порошковой" топливно - сырьевой базы на луне приблизительно в десять раз дешевле аналогичных проектов, рассчитанных на производство жидкого топлива.

Порошковая база должна обслуживаться роботами, управляемыми дистанционно с земли. И порошок должен выводиться на орбиту мощной механической катапультой, работающей по принципу пращи, разгоняющей грузы за счет раскручивания на длинном тросе. В отличие от ракет, праща не требует затрат топлива, в отличие от электромагнитных пушек или космических лифтов, это относительно простое, легкое и недорогое устройство.

При ориентировочной стоимости от пяти до десяти миллиардов долларов, проект порошковой лунной базы недорогой по космическим Меркам и доступен для частных инвесторов. Но его реализация даст дешевый источник инопланетного топлива и минерального сырья для околоземной орбитальной группировки и создаст экономическую основу для дальнейшего освоения лунных ресурсов и луны.

Опорные базы на околоземной орбите.

Сейчас человечество располагает орбитальными станциями, но они не находят практического применения и служат космическими научными лабораториями.

В околоземной индустриальной группировке крупная орбитальная станция, аналогичная мкс или созданная путем ее расширения, должна выполнять множество практических функций, таких как: функцию транспортного узла, обслуживающего поток грузов с земли на орбиту и осуществляющего взаимодействие поточной системы выведения с орбитальной транспортной системой, что сделает ее космическим транспортным центром; монтаж разнообразных конструкций и изделий, таких как спутники, "Сборки" из модулей для экспедиций на другие планеты, различное оборудование и несущие конструкции, что сделает их орбитальным монтажным центром. После появления орбитальных буксиров пилотируемые станции возьмут на себя функцию базы для буксиров и центра для ремонта и обслуживания спутников, что сделает их основными эксплуатационными центрами. Вместе с началом производственной деятельности в космосе пилотируемые станции станут основными производственными центрами, и в более отдаленной перспективе на их месте могут вырасти мощные орбитальные производственные комплексы.

Пилотируемые станции на низкой орбите расположены в космическом пространстве, вблизи околоземных спутников и в одинаковой доступности как для грузопотоков с земли на орбиту, так и для орбитальных буксиров, находящихся в них людей, защищает от космической радиации магнитное поле земли. Благодаря своему расположению, орбитальные станции оптимально подходят на роль основных опорных баз для человеческой деятельности, связанной с монтажом, производством, обслуживанием космических аппаратов и обслуживанием космических инфраструктурных систем.

Две основные стадии роста орбитальной группировки.

Прежде чем начнется широкомасштабная индустриализация космоса, околоземная группировка спутников и обслуживающая их индустриальная группировка должны пройти через две основные стадии роста, связанные с качественной модернизацией систем спутниковой связи и освоением космической солнечной энергии.

Модернизация спутниковой связи должна проходить за счет перехода на спутниковые платформы с решетчатыми антеннами большой площади и мощности, которые должны монтироваться на орбитальных станциях из модульных блоков и обладать достаточной чувствительностью и мощностью для поддержания связи через традиционные сотовые телефоны и прямого вещания на традиционные, телевизионные и радиоприемники. Системы спутниковой сотовой связи и трансляции сделают информационные услуги повсеместно доступными, независимо от наземных станций. И как минимум в десятки раз расширят рынок космических услуг. Что вызовет соответственный рост космической группировки.

После появления дешевых инфраструктурных транспортных систем и монтажных центров в космосе станет выгодно строить мощные солнечные электростанции. Благодаря невесомости и отсутствию атмосферы, на орбите можно делать сверхлегкие конструкции большой площади и относительно малой массы, которые на земле не выдержали бы ни ветра, ни собственного веса. В космосе можно строить платформы километровых площадей из сверхлегких несущих конструкций и пленочных зеркал, концентрирующих солнечный свет на генераторах. Орбитальные солнечные электростанции будут питаться от естественного термоядерного реактора солнечной системы. Их энергия будет недорогой, экологически чистой и практически неистощимой. Сейчас проекты солнечных электростанций нерентабельны, но появление космической инфраструктуры может сделать их самым перспективным направлением развития энергетики, способном вытеснить традиционные электростанции, работающие на ископаемом, органическом или ядерном топливе, и занять доминирующее положение на мировом энергетическом рынке. Направление космической солнечной энергетики может сделать космонавтику одной из важнейших мировых индустрий, имеющей триллионные обороты и вовлекающей в свое развитие крупнейшие инвестиции и научно-промышленные мощности.

После прохождения стадии роста, связанной с солнечной энергетикой, космическая индустриальная группировка получит достаточную мощь и уровень технологического развития, чтобы ее дальнейший рост перестал быть ограниченным обслуживанием околоземных космических аппаратов и начал распространяться на пространство солнечной системы.

Космическое производство.

Производственное направление в развитии космической индустриальной системы стоит упомянуть отдельно. Сейчас начинается смена технологического уклада, предполагающая переход от традиционного, узкоспециализированного производственного оборудования и крупных, разветвленных производственных цепочек, от сырья до конечного изделия, к универсальным станкам, которые позволят сократить всю производственную цепочку всего до нескольких небольших станков и при этом получать разнообразные законченные изделия высокого уровня сложности. Самый известный пример станка "Нового Цикла Индустриализации" - это 3D-принтер. Смена технологического уклада произведет революцию в производственной сфере и сделает доступной широкомасштабную индустриализацию космоса.

Переносить в космос традиционное предприятие, чтобы делать на нем строительные конструкции, вездеходы и производственное оборудование, способное обеспечить самостоятельное воспроизводство производящих мощностей, запредельно дорого. Но производственную цепочку, основанную на станках нового цикла, можно разместить и в стандартном космическом модуле весом в двадцать тонн. При этом производственный модуль будет работать по почти полностью замкнутому циклу, имея возможность как получать готовые изделия из исходного минерального сырья, так и производить собственные копии, такие же модули, укомплектованные станками. И это даст возможность начинать индустриализацию других планет и астероидов с отправки на них всего нескольких производственных модулей и универсальных роботов, которые будут дублировать друг друга и строить инфраструктуру. Что снизит стартовые затраты при создании космических предприятий до нескольких сотен миллионов или нескольких миллиардов долларов, привычных для крупного бизнеса.

На земле все ниши для развития производственного бизнеса давно заняты, и любой рост встречает жесткая конкуренция, к которой в недалеком будущем еще прибавится жесткий ресурсный дефицит. А в космосе, в отличие от земли, свободные пространства и ресурсы не ограничены. Поэтому вполне логично ожидать, что когда в космосе появятся постоянная транспортная инфраструктура, снижающая затраты на полеты, и обслуживающая индустриальная система, создающая спрос на разнообразные изделия, начнет развиваться и производственное направление. На перв.