Роскон 2019: освоение космоса 101

Следующий важный шаг через себя ещё сложнее — он требует увидеть освоенное космическое пространство динамической системой из очень большого количества участников вместо уникального одиночного проекта. С этим у наших диких и асоциальных фантастов проблем обычно ещё больше, чем с просто космическим железом.

Спираль освоения космоса

Для ранних стадий экспансии достаточно системы из нескольких станций на орбитах Земли и Луны, координировать ресурсную космическую разведку и вход капсул с грузом редких металлов в атмосферу планеты. Дальнейшее развитие потребует резко увеличить масштабы системы.

Главный источник любого строительного материала — Луна. Она же поначалу даст и большие, миллионы тонн, количества химического топлива. Лунные двигатели могут сравнительно быстро перейти на горение в кислороде твёрдого местного сырья. Излишки лунных металлургических комплексов для этого достаточны. После этого лунное химическое горючее станет почти бесконечным.

Да, удельный импульс порошка в кислороде слабоват, но взлёту и посадке на Луне хватит. К тому же, этого барахла у нас целая Луна, а итог горения топлива — плотный оксид, который сыплется при взлёте и посадке тех орбитальных паромов обратно на Луну и подлежит многократной переработке в солнечной печи — буквально все те миллиарды лет, пока горит Солнце.

Но сейчас мы берём прицел чуть поближе.

Развитие безлюдной космической программы даст парадоксальный этап, когда всё ещё рано говорить о массовом подъёме в космос большой полезной нагрузки, но всё больше и всё активнее идёт освоение космических ресурсов парком космической техники, автономной и полуавтономной, космического же производства.

Разумеется, для этого потребуются и космический пластик, и некоторое другое углеводородное сырьё. В систему "Земля, Луна, Л4, Л5, ближние околоземные космические объекты" добавятся Фобос и Деймос.

Перелёт к ним энергетически сравнительно дёшев. Марсианская атмосфера разрежена, но позволяет эффективное торможение на пролёте через неё. Поначалу хватит обычного химического топлива. Большие сроки полёта для безлюдных программ совершенно безразличны. Хорошие современные межпланетные роботы без обслуживания и ухода работают на других планетах и в далёком космосе годами и десятилетиями. Несколько достаточно сложных машин смогут вести текущий уход друг за другом. Простая замена достаточно крупных готовых блоков и узлов без полноценного ремонта сильно раздвинет любые гарантийные сроки.

Подобная техническая база уже позволит активно улучшать транспортную инфраструктуру. Современные военные программы наглядно показали, что для создания полноценной электромагнитной катапульты нужны в основном бюджет и желание.

Достаточно сложная и большая лунная ресурсно-транспортная база сможет пулять контейнерами в Марс с огромного, многокилометрового, разгонного трека.

На орбите Марса достаточно солнечной энергии, чтобы отгрохать практически такие же автономные заводы, что и на Луне, просто с незначительными линейными расхождениями в площади зеркал электростанций и солнечных печей. Дневные -4 градуса Цельсия на поверхности спутников Марса, конечно, не лунные +120, но работать можно. На обработку местных углеводородов солнечной энергии всё равно хватит. Дешёвый космический пластик — ценный элемент любого космического строительства. Он многое упрощает и убыстряет.

Марсианские электромагнитные катапульты отправляют контейнер с Фобоса или Деймоса в обратную сторону — уже с нужным сырьём на борту. Отправляют по цене электричества, без значительных расходов химического рабочего тела. Конечно, этот контейнер придётся тормозить, но постоянные транспортные узлы на каждом из концов маршрута резко сокращают логистические расходы.

Поначалу на финальных стадиях манёвра можно обходиться привычными ракетными двигателями. Потом их можно заменить солнечным кипятильником — удельный импульс в районе тех же 900 секунд, что и у средней паршивости космического атомного двигателя середины 1960-ых годов, но солнечный кипятильник лишён атомных проблем что по массе, что по радиации. Зеркала бортовой солнечной печи вообще можно делать надувными. Бак с рабочим телом контейнеру понадобится сравнительно маленький.

При достаточном развитии системы космического транспорта можно обойтись и дешевле. Вопрос торможения контейнеров по цене электричества на финальной стадии развития предсказуемой космической инфраструктуры закроют эффективные современные лазеры и раскладные паруса из алюминиевой фольги. Они дают нам то, чего нет у любой другой легкодоступной на современных и близких к ним технологиях двигательной системы.

Постоянное ускорение.

Одна сотая g — много или мало?

Среднее расстояние между Землёй и Марсом на 0,01g постоянного ускорения (0,0981 м/с за секунду) преодолевается за 35 дней. Стартовое окно для такого запуска доступно практически всегда. Разумеется, если просто разгонять контейнер на долгую экономическую орбиту (а что ему там сделается?), комбинация из электромагнитной катапульты и лазерной батареи высокой мощности сможет отправлять минимум несколько контейнеров в сутки. Срок полёта дольше, но при должном старании вереницу контейнеров можно растянуть на миллионы километров. Настоящая космическая железная дорога!

Для обустройства маршрутов постоянной тяги получится обойтись без крупных технических прорывов. Хватит количественного развития инфраструктуры космоса.

На всё той же одной сотой g постоянного ускорения 45 лет полёта до Плутона экономичной орбитой химических ракетных двигателей можно забыть. Им на смену придут вполне терпимые полгода. Каких-то двести лет назад по морям так и ходили. У легендарных чайных клиперов путешествие из Китая до берегов Англии на пике совершенства умещалось в четыре-пять месяцев.

Разумеется, для торможения лазерного парусника большой дальности требуется второй лазер — в точке прибытия. Без него придётся всё равно использовать атмосферные щиты и довольно массивные баки рабочего тела для традиционных реактивных двигателей. Ракетная формула Циолковского неумолима, а прорывных двигателей в пессимистичном варианте ждать придётся веками.

Первоначальная стадия освоения дальнего космоса слегка затянется. Пока заводы отправят, пока те распакуются, пока отстроят базовые элементы инфраструктуры, пока вопрос местного энергоснабжения решат — времени пройдёт довольно много. Годы. Но даже развитие такой инфраструктуры наблюдаемо, контролируемо и прогнозируемо без очень больших фантастических допущений.

Ну и раз уж речь пошла о прогнозах — добавим, наконец, в занимательное футурологическое уравнение людей!

Человеческий фактор

Первое главное расхождение с бытовым фантастическим мифом — роль человека-первопроходца. Лунное похмелье наглядно показало, что вау-фактор проигрывает экономике в её самом пошлом, буквально марксистском, понимании. Когда цена подъёма в космос упадёт до цены полёта межконтинентальной авиации, всё изменится. Добиться этого сравнительно легко что химической многоразовой схемой, что активным электромагнитным "фонтаном". Решающее значение имеет принципиальная возможность людей прийти на всё готовое. Именно она и окупает затраты на прорывное совершенствование транспорта.

Высокая грузоподъёмность многоразового тяжёлого орбитального парома — задача чисто количественная. Саму по себе, на бумаге, её решили ещё в прошлом веке на заре космической эры. При гарантии высокого грузопотока орбитальный тысячетонник из пары многоразовых ступеней окажется проще и надёжней современных предельно облегчённых конструкций. Тем более, с нынешними компьютерами, благодаря которым мы и получили любые реальные успехи современной космонавтики. Но "большой тупой ракетой" дорога в космос только начинается.

В живом космическом сеттинге люди придут на готовое и массово, самыми разными крупными, средними и мелкими сообществами одновременно. Чем дешевле килограмм на орбите, тем больше их станет, и тем мельче окажется минимальная единица — до средней паршивости частной компании включительно.

Практически любая космическая фантастика буквально навязывает читателям "единый Марс" или "единую Луну". Некоторые так и до "единого пояса астероидов" ухитряются докуриться — хотя у него только сигнал на другую сторону идёт в обход Солнца минимум через одну релейную точку порядка часа в один конец.

В земной реальности у нас крохотный шматок поверхности с этнически единым народом расколот на целых две разных Кореи одновременно, которое уже десятилетие. Всей радости за эти годы — что лидеры двух Корей друг с дружкой наконец-то разговаривают. В Африке областей и малых этнических группировок в пределах всего лишь одного африканского государства в постоянном конфликте с основными соседями которую уже тысячу лет — десятки и сотни. Точно считать их можно долго и со вкусом. Она, между тем, как раз с ту Луну размером, эта наша Африка. В США недавно выяснилось, что страну населяют примерно равные группы людей, которые по многим экономическим и политическим вопросам хотят взаимоисключающих решений. На всех уровнях жизни государство трясёт, от студентки-феминистки до президента.

Ну что, кто-нибудь ещё верит, что единая политика и гонка за правом на самоопределение в космосе получатся такой же калькой земной истории, что случилась в эпоху заселения Америк? Я вот сомневаюсь.

Если космос чего и даёт в избытке, так это возможность почти бесконечно дробить сообщества по идеологическому признаку. Экономика здесь в помощь. Любое ресурсное бутылочное горлышко неминуемо превратится в кластер многонациональных центров добычи и самостоятельных экономических структур. Именно для того, чтобы заведомо блокировать единую ценовую политику в режиме экономической удавки.

Населённый космос по определению станет пёстрым лоскутным одеялом из самых разных политических, национальных, этнических, расовых, идеологических — да каких угодно — сообществ. Авторская свобода от этого только выигрывает.

Если государство на десятки миллионов человек населения свободно упаковывается в куб 100х100х100 километров, разместить подобных государств у любого ценного космического объекта получится куда больше, чем способен представить типичный носитель бытового мифа.

Какие у этого роста пределы?

Да практически никаких!

Oh my god, it's full of stars!

Взрывная колонизация ближнего жилого пояса солнечной — дело тысячелетий. Оценочно, чтобы крупные жилые сообщества появились в каждом экономически состоятельном перспективном регионе до внешних границ системы включительно, пройдёт около семи тысяч лет. Эквивалент письменно документированного существования земной цивилизации как таковой!

Но этот расчёт вовлекает удивительные для плохо знакомого с темой человека цифры. На Росконе-2018 американский фантаст и учёный Дэвид Брин многократно упоминал, что оценочная ёмкость ближних околоземных космических тел при трансформации в жилые колонии проектов О'Нила составит... триста поверхностей земного шара. Всего земного шара, целиком, и материков и океанов. Пессимистическая оценка ёмкости нашей планеты без падения уровня жизни сейчас болтается в районе десятков миллиардов человек.

А теперь — занимательная математика! Одна искусственная крупная жилая космическая единица — один мегачеловек постоянного населения. Один большой кластер с общей политикой и правительством из тысячи подобных населённых объектов — гигачеловек. Суммарное население Л4 и Л5 системы Земля-Солнце — терачеловек!

Оценили? Прониклись?

Горячие чмоки классикам большой космооперы с их практически безлюдным космосом. Даже представить те цифры, которые даст нам всего лишь тысяча лет развития жизни в нашей звёздной системе, художественной литературе двадцатого века оказалось немножко затруднительно.

Как минимум одного эрудированного, вроде бы, человека на моей памяти расплескало на стадо маленьких разноцветных понят упоминанием оценочной ёмкости пояса астероидов в квинтиллион живого населения. Буквально миллиард сообществ по миллиарду же населения. Порвало мозг цифрой.

Ну, бывает, чо.

Разумеется, это сравнительно поздние цифры. Но давно ли на старушке Земле жило меньше одного миллиарда человек? Теперь, за скромные двести лет, нас тут стало всемеро больше при уверенном росте качества и сроков жизни.

Почему так?

Солнце — наш самый главный и самый дешёвый термоядерный реактор на миллионы лет вперёд. Освоение его энергии, простое и экстенсивное, без интенсивных прорывов, уже даст очень и очень много. Да и на освоение солнечной материи сравнительно быстро получится руку наложить, у звезды от этого, вот же парадокс, срок жизни только увеличится.

Близкое и условно точное в мелких значимых деталях будущее для некоего сеттинга, художественного либо игрового, без разницы, уже позволяет нам с чистой совестью использовать десятки крупных государств с активной собственной политикой и связями по всему ближнему космосу и земному шару. Они запросто могут иметь одного национального предка, но вести конфликтующую политику!

Динамическая система

Другая интересная ломка бытового шаблона в голове писателя и читателя вызвана тем, что космос — подвижная система. Любое тело движется по орбите. Время этого движения напрямую зависит от высоты орбиты. Стабильны довольно узкие сектора из главного тела и точек Л4 и Л5, всё остальное неминуемо "ползёт" — на орбитах ниже быстрее, на орбитах выше — медленнее.

Но это — одно из достоинств системы!

Высота орбиты сделает экономически состоятельными и востребованными сразу много поселений в поясе астероидов, причём в разных его секторах. Только лишь затем, чтобы поток важных поставок из космоса шёл более-менее постоянно, а транзитные сроки оставались сравнительно короткими. Искусственные космические объекты получат больше чем одну явную экономическую задачу, смогут постоянно торговать нужными услугами и органично участвовать в жизни населённого космоса.

Ресурсные услуги, сельскохозяйственные, промышленные, торговля рабочими часами специалистов — занятий масса. Одна только передача информации между всеми этими сообществами, даже только административной и экономической, очень быстро потребует многие терабайты. Докинуть ролики с котятами, любительские фото топлесс и флуд на анонимных форумах — и про информационные технологии космоса уже можно замонстрить художественный текст уровня покойника Хейли с его "Аэропортом".

То же самое касается и транспортных услуг — рост товарооборота потребует и новых станций корректировки маршрута. Все они движутся по орбите, а значит, и выводить нужно сразу "ожерелье" из многих станций.

Столь же массовый спрос увидят и ранние аналоги кораблей поколений — станции-циклеры на постоянных маршрутах. Раз в несколько лет циклер подходит на минимальное сближение либо с точкой запуска, либо с точкой назначения, либо с ними двумя по очереди в сравнительно малом промежутке времени. Всё остальное время он болтается по замкнутой кривой между границами орбит этих двух тел практически без трат на поддержание стабильности полёта.