Роскон 2019: освоение космоса 101

Михаил Лапиков

Освоение космоса 101

Роскон 2019. Звёздная дата -303743.2077625572

О, люди и джинны! Если вы можете проникнуть за пределы неба и границы Земли — проникайте! Вы сможете, если на то будет милость Аллаха.

(Пр. Мухаммед, Коран, 55:33)

Лучи критического поноса

Современный космос в книгах поражён болячками восьмидесятилетней давности. Последний век прошлого тысячелетия дал нам такую россыпь качественных литературных проектов и великих авторов, что художественные и антуражные решения попросту задавили попытки написать космическую фантастику как-то иначе.

Наши "великие сериальные космооперы" пишут во-первых Злотников и равные ему по модулю украинцы, а во-вторых — плохо. Увидеть что-то интересное за четверть века жизни современной русской литературы получалось только случайно.

Планета — такой континент. Луна или астероид — остров. Корабль — он и есть корабль. Туземцы-каннибалы, зомби космоса и сержант красивый с нарядной ротой — по вкусу. Но в реальности всё это — антуражное фуфло. Научно достоверную картину освоения космоса определят три простые аксиомы:

Раз. Доступность космоса для освоения напрямую зависит от возможностей транспорта.

Два. Возможности транспорта всерьёз расширяются только местной ресурсной и энергетической базой.

Три. Местная экономика — первична. Она задаст реальную карту освоения космоса гораздо лучше какой бы то ни было идеологии.

А теперь — слайды!

Два с половиной миллиона рублей за кило

Это лёгкое округление в минус современной рыночной цены золота. Годовая добыча в России — 250-270 тонн. Суммарно в мире — ну, раз в десять побольше. Ранняя стадия освоения космоса частным капиталом, безлюдная, начинает выглядеть немного предсказуемо.

Сложность доступа в космос с нынешним развитием технологий уверенно понижается. Собственная космическая программа есть даже в сильно ограниченной по наукоёмкому производству и ресурсам северной Корее. Самая маленькая африканская независимая космическая программа расположена совершенно анекдотически — на заднем дворе фазенды мамы разработчика, но факт есть факт — даже многие развивающиеся страны Африки уже смогли в какой-никакой проект национального космического спутника. Дальше станет проще.

Ещё интереснее дело обстоит с редкоземельными материалами, что по цене, что по востребованности рынком. У многих таких металлов годовая добыча заметно ниже требований промышленности. Исчерпание разведанных месторождений предвидится довольно скорым. Как итог — палладий дороже золота. Иридий дороже золота. Родий вдвое дороже золота.

Совмещение двух "окон" — цены запуска в космос за килограмм и цены килограмма ценного металла из космоса доставкой с воздушным торможением о земную атмосферу само по себе уже вполне достаточно, чтобы кто-то начал шевелиться. Для околоземной низкой орбиты килограмм стоит меньше одного миллиона рублей уже сейчас. Да, сначала можно ждать стартапы уровня "герои Хайнлайна засмолили косяк Илона Маска и повторили славный боевой путь Мавроди и Бендера". Потом это превратится в тонкий стабильный ручеёк поставок из космоса. Всё ещё меньше земного ежегодного производства и всё ещё в полностью автоматическом режиме — но и рыночные цены останутся более-менее на своём месте на долгие годы.

Это первая космическая точка экономической доступности, о которой можно говорить всерьёз. Наши современные технологии позволяют искать экзопланеты и примерно определять их свойства на межзвёздных расстояниях. Спутников космической сырьевой разведки для освоения ближнего космоса по тем же деньгам можно вывести сразу целый рой — и лет за пять уже иметь на руках довольно приличную карту ближних околоземных космических объектов с перечнем выгодных и перспективных месторождений. В самые интересные так и палочкой зондов-бурильщиков потыкать.

Те же спутники-золотоискатели дадут повод активно развивать и второй компонент ресурсной космической самостоятельности:

ИСРУ.

Космическая заправка

Одним из самых внезапных научных результатов современной космической разведки стало изобилие химического горючего в космосе. Грязный лёд есть везде и его много. Превращать его сначала в чистую воду, а потом — чистую кислород-водородную пару сравнительно легко и сравнительно дёшево. Местную систему ресурсной утилизации можно завезти на космическое тело один раз и с её помощью годами обеспечивать горючим и расходниками экспедиции посещения любого типа. Включая безлюдные ресурсные же!

Поскольку в достаточном количестве жидкого кислорода горит практически всё, от льда и воды можно уйти к химическим альтернативам. Жидкий водород очень капризен, хранится он плохо. Более стабильные виды химического горючего выигрывают. Начинать перечень достойных заменителей можно с довольно экзотических пар, вроде кислорода и алюминия или кремния. Их сравнительно легко добыть из реголита с помощью солнечной печи. Кислород — сопутствующий продукт любой ресурсной программы на Луне, причём в заведомо избыточных поначалу количествах. Закончить список можно комбинацией жидкого кислорода из всё того же реголита и вполне привычных углеводороводов. Например, метана.

Как сырьё космические углеводороды куда ценнее топлива. Они станут основой космического пластика. Металл катализаторов добывается в космосе. Металл для постройки химических реакторов и зеркал солнечных печей и электростанций — тоже. Одиноких лун Марса хватит на тысячелетия активной промышленной разработки открытым способом. Крупных тел пояса астероидов, вроде Цереры, и лун планет-гигантов — на геологические эпохи.

Здравствуй, большая космическая индустрия!

Безлюдная индустрия.

Шалом, я робот!

Цена печати сложной техники падает, возможности станков растут. Мопедик всё ещё стоит в печати как фургончик, но уже печатается от и до. Автономный комплекс ресурсной добычи выглядит сейчас куда реальнее, чем сорок лет назад, когда его первый раз всерьёз начертили. Автономная космическая верфь — тоже.

Современные технологии с некоторыми оговорками позволят работу человеческой смены виртуально на борту станции в околоземном космическом пространстве. Разумеется, без малейшей потребности гонять людей туда живьём. И разумеется, без извращений вроде ручной сборки роботов людьми на конвейере в режиме телеприсутствия. Хотя, можно и так.

Сырья им хватит. В одном-единственном крупном металлическом астероиде из разведанных на данный момент уже содержится запас никеля и железа примерно эквивалентный миллиону лет потребления современного земного шара. По космическим меркам — куда меньше, чем кажется. Вести освоение Солнечной довольно быстро начнут человеческие цивилизации из миллиардов сообществ миллиардной же численности — буквально. Астероидов средней массой в одну скромную мегатонну на их строительство только в пределах комфортной жилой зоны летает миллионами штук. Тоже буквально.

Одну только Луну на строительный материал разбирать в срок жизни Homo Sapiens как относительно неизменного биологического вида можно практически вечно. Для понимания масштаба, добыча алюминия из куска лунного моря размером километр на километр при сборе внешнего рыхлого слоя на полметра в глубину в объёмах работы всех заводов компании "Российский Алюминий" разом займёт чуть меньше полувека — на темпах выплавки около 4 миллионов тонн в год.

В том же реголите содержится вполне достаточно серы, чтобы при массовой промышленной добыче обеспечить изготовление лунного бетона. На основе серы он и безводный, и многоразовый — готовые конструкции сравнительно просто расплавить обратно и переделать, если возникнет подобная необходимость.

На первые несколько десятков миллионов лет человечество строительным материалом обеспечено.

Что же будем строить?

Жилое пространство

Одному из самых проработанных концептов большого жилого пространства с любыми земными условиями жизни на заказ на борту скоро полвека стукнет. Ранним — лет по девяносто. Прожектёрству уровня Циолковского — больше века.

"Кирпичную луну" так и вовсе написали в 1869 году.

В космосе большое жилое сооружение сравнительно легко и дёшево защитить от космической радиации, что активными, что пассивными средствами. Электромагнитными полями и теневым щитом соответственно. Чем больше конструкция, тем выгоднее соотношение затрат на защиту к одному кубометру безопасного пространства.

Главное достоинство этих космических "островов" — то, чего нельзя или очень сложно получить на почти любом другом теле нашей космической системы:

Земная сила тяжести.

Это базовое условие реальной жизни в космосе, от него зависит сама возможность плодиться и размножаться. По современным научным данным секс в невесомости без медикаментозной стимуляции возможен только для пары хорошо мотивированных лесбиянок, да и то лишь демонстративный, на камеру. Про беременность и развитие здорового плода можно с чистой совестью забыть на практически любой другой планете системы. Увы, сила тяжести, либо её полноценный аналог здесь имеют решающее значение. Единственный дешёвый способ качественной имитации 1g земного тяготения доступен только в космосе.

Джерард Китчен О'Нил ещё в 1975 году с цифрами в руках доказал, что современные ему строительные материалы позволяют строительство космического жилого цилиндра до 8 километров диаметром и 32 километров длиной. На фоне современных мостов через море это даже не очень сложно — агрессивная нагрузка среды на конструкцию в космосе резко ниже, чем в точке встречи солёной воды и кислородной атмосферы.

Вращение такого цилиндра вокруг длинной оси на скорости меньше оборота в минуту даст полноценный аналог земной силы тяжести на его внутренней поверхности. Фактическая площадь жилого пространства такого цилиндра больше, чем у всего Одинцовского района, в крохотном закоулке которого и проходит из года в год конвент Роскон. Плотность населения — как в зелёном пригороде с лёгкой застройкой. При необходимости её запросто можно повысить до городской без потери качества жизни и упаковать буквально миллион жителей в комфортную современную жилую среду. Не дистопичный человейник из мрачных зеркальных небоскрёбов, а классический "город-сад", прямиком с американских плакатов НАСА 1970-ых или подражаний им в аниме-сериалах франшизы Gundam.

Несколько жилых блоков в компактной сборке позволят разместить в минимальном объёме эквивалент населения таких стран как Израиль, Белоруссия и Финляндия, или даже таких городов как Москва или Токио. Их биологический ресурсный цикл даже в ранних проектах близок к замкнутому, и чем совершенней материалы строителей — тем ближе.

Реальные земные эксперименты с замкнутыми биосферами накрывались прежде всего потому, что крохотное и тесное пространство, которое только и могли отжалеть на опыты по соображениям бюджета, уязвимо к любому чиху. Конструкция линейными размерами в десятки километров вдоль главной оси с нормальным атмосферным давлением и климатом внутри такого недостатка попросту лишена.

Строить её предполагается целиком из местных ресурсов. В системе Земля-Луна это лунный реголит. Безлюдные заводы современного уровня автоматизации смогут и базовую добычу ресурсов и базовую металлургию, и отправку этого всего на ближнюю орбиту Луны. В суровую докомпьютерную эпоху предполагалась рабочая смена из трёхсот человек строителей, чтобы за десять лет отгрохать в Л5 самый первый, ещё довольно скромный по линейным габаритам, "остров" на десять тысяч жителей.

По современным прикидкам люди на лунных пустошах — лишние. Один тридцатитонный завод-автомат на Луне по расчёту начала восьмидесятых запросто может выйти на многие сотни тонн полезной добычи в год по кислороду, основной триаде металлов — алюминию, железу и титану, кремнию и более редким в процентном соотношении полезным элементам. Хватит солнечной печи и нескольких простых роботов. Современные технологии делают эти цифры ещё интереснее. Прежде всего — по фактическим возможностям одного компактного завода. С некоторыми оговорками тот сможет реплицироваться собственными усилиями с минимальной долей привозных высокотехнологических компонентов. Правда, это допущение опасно граничит с тем, что нам обещали и так и не смогли дать на волне технологической эйфории двадцатого века, поэтому использовать его в сеттинге лучше бы с драконовскими ограничениями.

Нет у "островов" Джерарда О'Нила проблем и с постоянством орбиты. В точках Лагранжа Л4 и Л5 такой объект провисит стабильно бесчисленные тысячелетия. Если сцепить два прочных неподвижных внешних корпуса между собой, можно использовать явление прецессии для их ориентации в пространстве. Хватит лёгкого подтормаживания внутренних подвижных корпусов в рассинхронизации вращения.

Электроэнергию для этого предоставит солнечная электростанция. Её размер в космосе можно увеличивать и увеличивать, почти без проблем. На орбите Луны вокруг Земли на квадратный метр приходится больше киловатта солнечной энергии.

Хватит этого на очень и очень многое.

Главная футурологическая отмазка

Я принципиально избегаю термоядерной энергетики, сверхпрочных графеновых материалов, полноценно автономных компьютерных систем и ГМО-эльфов неявной гендерной принадлежности с +30 к оргазму. Каждое из этих решений возникло как научная концепция в середине и последней трети прошлого века, после чего упрямо "слегка задерживается" на практике которое уже десятилетие. Их появление, что совокупное, что индивидуальное, резко и очень сильно раздвинет вероятные рамки доступного, но сделает любое нынешнее описание менее достоверным и очень спорным.

Проще говоря, оно превратит вашу научную фантастику в антуражное фэнтези с якобы-наукой в роли очень слабой и очень скучной артефактной магии.

Подавляющее большинство того, что здесь вкратце изложено, лежит на сервере научно-технической документации НАСА и некоторых других местах в посчитанном до нужного знака после запятой состоянии. Такой библиотекой можно пользоваться как обычной справочной информацией без обоснования читателю и рукомахания автора, она просто действительно есть, и действительно такая.

Удобно, правда?

Бесплодные пустоши

Многие наверняка заметили, что планеты выглядят практически бесполезными. Так и есть. Из всех космических тел системы именно планеты — худший выбор для серьёзного освоения. Там дорого что-то брать, там почти невозможно жить, там экономически невыгодно что-то менять.

Из всех пустых, бессмысленных и разорительных видов космической деятельности, терраформирование — самое бесперспективное.

Да, у планет исторически самое мощное и активное лобби — коммунистов, фашистов, капиталистов, наркоманов, городских сумасшедших, фантастов — без разницы. Даже Уолт Дисней в этой шняге как пропагандист оскоромился. Только вот за идеей в принципе отсутствует любая жизнеспособность.

В художественном произведении один-два раза можно выехать на литературном мастерстве, но за пределами короткой формы это автора неминуемо жестоко накажет. Да и писать хорошие рассказы о настолько бессмысленном занятии как терраформирование на уровне Олега Дивова, как ни крути, нужно долго и мучительно учиться.