VIVOS VOCO: И.И. Гительзон et al., "ДАЛЬНИЙ КОСМОС: ЛЮДИ ИЛИ АВТОМАТЫ?"

ДАЛЬНИЙ КОСМОС: ЛЮДИ ИЛИ АВТОМАТЫ?

И.И. Гительзон, С.И. Барцев, В.В. Межевикин, В.А. Охонин

Авторы работают в Институте биофизики СО РАН.
Гительзон Иосиф Исаевич - академик, советник РАН.
Барцев Сергей Игоревич - к.ф.-м.н., в.н.с.
Межевикин Владислав Валентинович - к.б.н., с.н.с.
Охонин Виктор Александрович - к.ф.-м.н., в.н.с.

По всем прогнозам, в начале нового тысячелетия мир вступает в принципиально новую эпоху глобально лимитированного развития, обусловленного ростом численности населения при усиливающемся дефиците природных ресурсов - руд, ископаемых топлив, почв, чистой воды, чистого воздуха и др. Уже сейчас нужно принимать решения о выборе и приоритетной поддержке перспективных направлений науки и разработке технологий, обещающих выход из жесткого ресурсного лимитирования. Обсуждение таких глобальных вопросов особенно актуально в нынешней экономической ситуации в России, поскольку не только уровень поддержки науки государством зависит от состояния экономики, но и, в свою очередь, наука и наукоемкие технологии в современном мире сами способны оказывать огромное положительное влияние на экономику [1].

Технологии, разработанные в космонавтике, прежде всего для обеспечения длительных пилотируемых полетов, в условиях открытого мирового рынка могут найти применение в крупномасштабных проектах, в том числе международных, способных стимулировать развитие многих научно-технических направлений. Необходима стратегия освоения космоса, адекватная реалиям XXI столетия, и соответствующая национальная программа.

ВЫБОР СТРАТЕГИИ

Уже в ближайшем будущем следует решить, нужно ли осваивать космос за пределами орбиты Земли или на обозримый период ограничиться околоземным пространством. Его дальнейшее освоение важно для совершенствования глобальных информационных технологий. В то же время польза от полетов к другим планетам представляется проблематичной. Тем не менее авторы уверены, что именно освоение космического пространства Солнечной системы даст толчок быстрому развитию принципиально новых технологий, которые можно сделать полезными и для земных приложений.

Ближний космос сейчас осваивается с помощью как автоматов, автономных и управляемых с Земли, так и пилотируемых космических аппаратов. В силу ограниченности ресурсов России и других космических держав встает вопрос о выборе между этими двумя направлениями. Многие конструкторы космических аппаратов и планетологи склонны отказаться от участия человека в изучении Солнечной системы. Обсуждаемый в США полет на Марс не выпадает из этой картины, поскольку он представляет собой единичную и изолированную миссию.

Исследование космоса с помощью автоматов имеет ряд преимуществ и главное из них - отсутствие риска гибели людей. Современные информационные технологии позволяют сделать автоматы легкими и компактными, причем нет необходимости в их возвращении, что существенно уменьшает затраты. Доставка автоматами образцов грунта с поверхности планет тоже требует несравнимо меньше затрат, чем аналогичная процедура, осуществляемая людьми, для которых нужна многотонная система жизнеобеспечения. К тому же автоматы могут исследовать те космические тела, условия на которых исключают пребывание человека.

Однако ряд факторов ограничивает возможности применения автоматов в изучении космоса. Как известно, в космосе можно использовать автоматы с искусственным интеллектом и управляемые с Земли. Полностью автономные роботы с искусственным интеллектом в обозримом будущем смогут выполнять только жестко заданную программу исследований или их ограниченный набор. Они практически неэффективны при встрече с неожиданным явлением. Можно запрограммировать робота на поиск ближайших аналогов нашей формы жизни, но не на поиск форм, резко отличающихся от земных. Роботы же, обладающие интуицией и способные к адекватным, незапрограммированным действиям в непредсказуемой ситуации, появятся очень нескоро. Кроме того, очевидное отставание в области микроэлектроники и компьютерной техники не позволит России быстро вернуться на лидирующие мировые позиции в создании автоматов с искусственным интеллектом.

В свою очередь, роботы, управляемые с Земли, ограниченно функциональны. Например, задержка обмена сигналами между Землей и Марсом в зависимости от их расположения составляет 8-40 минут. Между тем для максимально эффективного управления в режиме реального времени она не должна превышать десятой доли секунды, чтобы не препятствовать предельно быстрому реагированию оператора на внезапные события. Управление роботами с Земли заведомо предполагает, что не будет никаких "стремительно возникающих" неожиданностей, которые могут происходить не только при исследовании планеты, но уже при посадке на нее. Примером может служить первая посадка человека на Луну, когда при ближайшем рассмотрении выяснилось, что намеченное место посадки не подходит. Только быстрая реакция позволила астронавту Н. Армстронгу мгновенно перевести лунный модуль в горизонтальный полет и успешно посадить его в заново выбранном месте до того, как закончилось топливо.

В аналогичной ситуации, возникшей, скажем, при посадке беспилотного корабля на удаленную планету или ее спутник, операторы на Земле смогут лишь наблюдать на экранах произошедшее десятки минут назад крушение. Здесь уместно упомянуть о последних неудачах с американскими аппаратами серии "Mars Polar Lander". Можно вспомнить, что спуск на марсианский грунт американского самоходного устройства "Pathfinder" был отложен на сутки из-за внештатной ситуации, возникшей после посадки на поверхность этой планеты; к счастью, было время для устранения неполадок, а сам "Pathfinder" имел достаточные ресурсы для выполнения намеченной программы, что будет не так при посадке на Венеру, спуске в атмосферу Юпитера или при исследовании подледного океана на спутнике Юпитера -Европе. Кроме того, связанная с большой удаленностью весьма низкая скорость передачи информации может резко ограничить поисковые возможности робота.

Не отрицая важности узкоспециальных исследований в космосе, следует признать, что большое число людей заинтересовано в обнаружении инопланетной жизни. Поиск внеземной жизни можно считать приоритетной научной задачей космических исследований. Другой важной задачей может стать проверка фундаментальных релятивистских физических теорий, связанных с нашими представлениями об устройстве Вселенной. Необходимо также дальнейшее изучение химических и физических свойств небесных тел и условий на них.

Автоматы мало приспособлены для эффективного поиска жизни или ее следов на Марсе. По современным представлениям, следы жизни с наибольшей вероятностью могут быть обнаружены под поверхностью - в местах, где были или еще остались водоемы. Следовательно, потребуется бурение скважин. Трудно обеспечить прицельное, достаточно глубокое и многократное бурение с помощью миниатюрных автоматов, акцент на которые делается в космических миссиях США и европейских стран.

Следует отметить, что ограничения, определяющие зону обитания нуклеиново-кислотной бел-ковоподобной формы жизни (см., например, [2]), применимы только к биосферам, основанным на замыкании циклов химических превращений через фотосинтез. Жизнь, однако, может существовать и в форме хемоавтотрофных циклов. В этом случае требуется вода и источник тепловой энергии для восстановления химически активных веществ, используемых хемоавтотрофными организмами. Локальные биосферы, основанные на циклах, например серы [3], могут возникать в районах вулканической деятельности.

Хемоавтотрофные биоценозы на спутнике Юпитера - Европе - представляются наиболее вероятным вариантом внеземной жизни в Солнечной системе. На спутнике в большом количестве имеется вода, поэтому вблизи вулканов хемоавтотрофные биоценозы, подобные земным, могли бы существовать. Поиск жизни типа оазисов, окружающих глубоководные "курильщики" [3] в океанах Европы, дистанционно управляемыми с Земли автоматами проблематичен: автомат должен иметь вид подводной лодки, за работой которой потребуется постоянный контроль в реальном времени. В противном случае автомат не сможет детально обследовать значительные зоны за приемлемый временной интервал, так как при управлении с Земли время обмена сигналами с аппаратом, находящимся в районе Юпитера, не может быть меньше одного часа.

Космические эксперименты по проверке фундаментальных физических теорий предполагают отправку достаточно сложных приборов на большие расстояния. Работа с американским космическим телескопом "Хаббл" и эксплуатация сложных научных приборов на станции "Мир" [4] показывают, что только человек способен обеспечить их длительное функционирование. Кроме того, присутствие человека позволяет существенно упростить конструкцию приборов и провести эксперименты, включающие манипулирование с предметами.

Итак, автоматы эффективны, если объемы информации, требующей переработки, невелики и заранее известен ее тип. К таковой относятся химический состав и физические параметры грунтов, а также другая медленно меняющаяся со временем геологическая информация. Однако использование исключительно автоматов удорожает обычные научные исследования, снижает эффективность фундаментальных физических экспериментов и резко усложняет решение, наверное, самой интригующей задачи в истории естествознания - поиск внеземной жизни.

Существующие ныне проекты дальних полетов с участием человека основываются на сценарии "рекордных прыжков". Последний "Аполлон" вернулся на Землю более четверти века назад: рекорд - прыжок на Луну - был установлен и программу закрыли. Сейчас в США рассматриваются проекты нового рекордного прыжка - экспедиция к Марсу, осуществляемая с помощью традиционной химической или термической ядерной ракеты. Как и положено рекордному прыжку, эта экспедиция будет весьма опасна для экипажа, причем история с финалом программы "Аполлон", вероятнее всего, повторится. И если жизнь на Марсе не удастся обнаружить, то огромные усилия будут потрачены лишь на уточнение данных о планете, собранных ранее автоматами, что интересно лишь узкому кругу специалистов. Отказ на долгое время, если не навсегда, от повторной экспедиции вероятен и в случае неполадок, препятствующих посадке на Марс, и в случае трагического исхода экспедиции.

Прежде чем перейти к рассмотрению возможной стратегии освоения космоса, отметим, что урезание бюджетного финансирования космических исследований происходит не только в России, но и в других странах, за исключением, может быть, Японии. Вызвано это падением общественного интереса к космическим полетам вообще и к пилотируемым полетам в частности. Среди причин падения общественного интереса выделим следующие: отсутствие новых и значимых научных результатов (см., например, [5, с. 116]); смещение фокуса интересов общественности к экологическим проблемам, в частности к глобальному экологическому кризису; отсутствие немедленного коммерческого результата полетов за пределами околоземного пространства; высокая стоимость каждого полета, которая увеличивает нагрузку на бюджет ради непонятных большинству целей; экономические трудности, переживаемые рядом стран в настоящее время.

В основной своей массе население Земли не понимает ценности большого количества цифр и графиков, получаемых в ходе космических исследований. Оно лишено сенсорного опыта, способного создать ощущение участия в данном деле, поэтому при разработке любых космических проектов необходимо принять специальные меры, чтобы привлечь к ним общественный интерес, особенно молодого поколения.

Новая стратегия освоения и обживания космоса, адекватная нынешней ситуации, должна:

• обеспечить постоянное присутствие человека в космическом пространстве и расширение зоны его присутствия вплоть до планет-гигантов;
• дать общественности и вообще всем заинтересованным людям информацию о космических исследованиях в содержательной, способной их увлечь форме;
• существенно уменьшить стоимость космических полетов при повышении их безопасности;
• развивать технологии двойного назначения, способствующие выходу человечества из социально-экономического и экологического кризиса.

Технической основой полномасштабной реализации этой стратегии, по мнению авторов статьи, может быть исследовательский пилотируемый космический корабль нового типа (рабочее название "Космический странник", или "Space Rover"), в конструкции которого используются три ключевые новации: электрический двигатель малой тяги с солнечными батареями или ядерным реактором в качестве источника энергии; замкнутая экологическая система жизнеобеспечения человека', роботы-манипуляторы с высокоразвитыми средствами телеуправления.

"КОСМИЧЕСКИЙ СТРАННИК" КАК СРЕДСТВО ОБЖИВАНИЯ КОСМОСА

Концепция "Космического странника" логично возникла из стремления повысить безопасность экипажа в космическом полете. По сути она представляет собой естественное и необходимое расширение рамок системы жизнеобеспечения на весь корабль с учетом сценария космического полета в целом [6]. Стимулом к ее разработке стало понимание того, что самые рискованные этапы полета - это старты и посадки людей. "Космический странник" после сборки на околоземной орбите не осуществляет посадок на тела Солнечной системы, и экипаж проводит исследование космических объектов, не покидая борта корабля. Режим "эффекта присутствия", или "перенесенной реальности", позволяет полностью снять противоречие между необходимостью присутствия человека в месте контакта с новым и требованиями безопасности.

Предполагается, что космический корабль, оснащенный электрическим двигателем малой тяги, замкнутой экологической системой жизнеобеспечения и роботами-манипуляторами со средствами телеуправления, будет эффективным транспортным средством многоразового действия, удобным домом и безопасным рабочим местом для экипажа. Человек будет проводить исследования небесных тел с помощью дистанционно управляемого и подвижного, копирующего движения оператора робота-манипулятора, работающего-в реальном времени. Для этого оператор должен находиться не далее 10 тыс. км от робота. Например, человек в корабле на орбите Марса сможет осуществлять прямое (без задержки в линии связи) управление роботом-манипулятором на поверхности планеты.

Режим "перенесенной реальности" для безопасного первичного изучения планет обеспечат роботы-манипуляторы, имеющие стереоскопическую телепередающую систему высокого разрешения, звуковой и тактильный каналы. Роботом-манипулятором будет управлять система, подобная компьютерным системам "виртуальной реальности", которые создают эффект присутствия на поверхности космического тела (это не фильм в обычном смысле). Непосредственная сенсорная информация, полученная роботом (стереоскопическое изображение и звук, некоторые тактильные ощущения) на другой планете, будет записана, после чего она станет доступна любому человеку, причем в форме, имитирующей естественное восприятие. Это вовлечет огромные массы людей в процесс познания космического пространства на уровне не сухих формул и массивов чисел, а непосредственных сенсорных переживаний: "Одно дело, когда кто-то где-то был и что-то видел, и совсем другое дело, когда вижу и чувствую Я сам".

Использование роботов-манипуляторов не препятствует и непосредственному появлению человека в зоне контакта с неизвестным. Поскольку роботам-манипуляторам не требуется система жизнеобеспечения и система возвращения на корабль, а их масса мала, то можно доставить большое число таких роботов в разные районы планеты. После сканирования поверхности непосредственно на грунте можно будет выбрать наиболее интересное место для высадки человека. Собранные роботом образцы малые ракеты будут доставлять на корабль.

"Космический странник" - многоцелевой инструмент исследования и освоения космического пространства и различных объектов. Согласно оценкам, проведенным НАСА в рамках Космической исследовательской инициативы, ядерные электрические ракеты теоретически позволяют осуществить полет к Марсу за три-шесть месяцев [7]. Для этого типа космического корабля небесная механика предоставляет более широкие коридоры старта и прибытия, чем для химической или термической ядерной ракеты с кратковременно работающим двигателем. Отпадет необходимость жесткого соблюдения назначенных сроков и траекторий полетных стадий, экипаж сможет, если потребуется, оставаться около исследуемого объекта больше времени, чем планировалось, или корректировать траекторию во время полета, если возникнут какие-то неучтенные факторы.

Благодаря комбинации "электрическая ракета + замкнутая система жизнеобеспечения + человек + роботы-манипуляторы" исследованию будет доступен не только Марс, но и планеты, изучение которых иным способом невозможно. Человек не может опуститься на поверхность Венеры, но может побывать там в режиме "перенесенной реальности" с помощью робота-манипулятора. Человек вряд ли сможет совершить полет на космическом самолете в верхних слоях мощных атмосфер планет-гигантов, а при глубоком спуске в атмосферу возвращение космического самолета просто невозможно из-за сильной гравитации. Однако такой полет доступен роботу-планеру, управляемому человеком с борта орбитального корабля. Планер может своевременно реагировать на атмосферные возмущения и прочие факторы, увеличивая тем самым время своего существования в ураганной атмосфере Юпитера, например в зоне Красного пятна, и сбора уникальной информации. Кроме того, режим "перенесенной реальности" имеет еще одно преимущество перед операторными видеосъемками: информация будет регистрироваться даже во время самых острых (и информативных) ситуаций, включая разрушение робота, что, конечно, было бы недопустимо в случае с человеком.

РЕАЛИСТИЧЕН ЛИ "КОСМИЧЕСКИЙ СТРАННИК"?

Электрические двигатели. Результаты проектирования и тестирования электрических моторов дают основания для оптимизма. Так, электрические двигатели малой мощности в течение 25 лет находят применение в системах ориентации спутников и для коррекции их орбиты [7] . Уже созданы и протестированы электрические двигатели, которые могут быть использованы [8,9] как маршевые в космических кораблях. Более того, к поясу астероидов стартовал один из первых беспилотных кораблей с электрическим двигателем из программы "Deep Space" [10].

Мы рассчитали оптимальные по соотношению "полезная нагрузка/общая масса корабля" варианты "Космического странника" с солнечными батареями или ядерными реакторами как источниками энергоснабжения. При расчетах использовались характеристики реальных двигателей и батарей [9]. Вычисления носят приближенный характер, так как не учитывались реальные траектории полетов, а брались приближенные значения суммарного приращения скорости для реализации разных экспедиций. Однако контрольные вычисления для беспилотной электрической ракеты дали расхождение с параметрами, приведенными в [9], не более чем 10% по каждому показателю. Вычисления проводились при значении коэффициента "масса/мощность энергосистемы" 24 кг/кВт для пленочных солнечных батарей и 10 кг/кВт для ядерной электроустановки. Эти оценки сделаны на основе достигнутых или ожидаемых в ближайшее время характеристик энергоустановок. Между тем существуют вполне реалистичные оценки ядерных энергетических установок на МГД-генераторе, имеющих мощность до 10 мВт и удельную массу около 1 кг/кВт, разработан проект электрического реактивного МГД-двигателя (с Т-слоем) тягой 1000 Н и скоростью истечения рабочего вещества до 20 км/с [11]. Отсюда следует, что параметры "Космического странника" могут быть улучшены по сравнению с приведенными в таблице (здесь она опущена - V.V.).

Использование в расчетах только суммарного приращения скорости означает, что время постепенного "раскручивания" орбиты корабля вокруг планет не учитывается. Полученные оценки близки к реальным, если допустить, что старт и возвращение на околоземную орбиту осуществляются с помощью ускорительных и тормозящих ступеней, оснащенных химическими двигателями. Эти ступени не являются частью корабля и доставляются на околоземную орбиту отдельно. При сближении с другой планетой корабль за малое время может выйти на вытянутую эллиптическую орбиту, старт с которой тоже не займет много времени.

Кратко остановимся на другом подходе к освоению космоса (варианты С4 и С5 в таблице), несколько отличном от сценария "Космического странника". Сначала к Марсу отправляется беспилотный транспортный корабль, который доставит на орбиту вокруг планеты необходимое оборудование, космический катер для посадки людей и набор роботов-манипуляторов для сканирования марсианской поверхности. Этот транспортный корабль может представлять собой космическую станцию с биологической системой жизнеобеспечения на высших растениях и постоянно работающей большой центрифугой, в которой располагаются жилые отсеки и оранжерея. Такая конструкция позволит устранить негативные последствия длительного пребывания космонавтов в невесомости. Предполагается, что во время полета к Марсу система жизнеобеспечения не приводится в действие и энергия солнечных батарей используется только в двигателях. После выхода на околомарсианскую орбиту солнечные батареи обеспечивают эту систему электроэнергией, она автоматически включается и выходит на рабочий режим как раз ко времени появления на станции космонавтов. Их доставляет корабль с полезной массой 30 т и планируемым временем полета туда и обратно 0.5 года.

Такая самоходная орбитальная станция будет служить базой для длительного исследования Марса, изучения планет-гигантов и пояса астероидов с помощью электрических ракет, которые будут заправляться рабочим веществом на этой базе. При необходимости орбитальная станция может быть возвращена на орбиту вокруг Земли, а затем выведена на новую орбиту - вокруг Луны или Венеры.

Высокоавтономные системы жизнеобеспечения для освоения космического пространства. На орбитальных космических станциях используются различные физико-химические системы жизнеобеспечения. Их же планируется установить и на пилотируемых кораблях, отправляющихся к Марсу. Однако для "Космического странника" потребуются системы, обеспечивающие высокую степень безопасности, здоровье, хорошее физическое и психическое состояние экипажа в течение длительного времени.

Выбор системы жизнеобеспечения определяется сценарием космической миссии и принимаемыми критериями оптимальности. По нашему мнению, самым подходящим является критерий интегральной надежности [12]. К сожалению, пока используется традиционный из количественных критериев - критерий минимальной массы. Заметим, что оптимальная конфигурация системы жизнеобеспечения зависит от планируемого времени ее эксплуатации. По обоим упомянутым выше критериям реальными претендентами на использование в "Космическом страннике" являются гибридные биолого-физико-хими-ческие системы жизнеобеспечения. Реальность их создания подтверждена длительными полномасштабными экспериментами в Наземном экспериментальном комплексе Института медико-биологических проблем [13] ив экспериментальном комплексе БИОС-3 Института биофизики СО РАН [14].

В последнем испытатели прожили в общей сложности почти два года при полной регенерации растениями атмосферы, воды и растительной части пищи. Было установлено, что для обеспечения питания одного человека при полной вегетарианской диете достаточно площади под растениями около 30 м², а для полной регенерации атмосферы также для одного человека - около 14 м². Эти величины вполне реалистичные для "Космического странника". Правда, для полной регенерации атмосферы необходим дополнительный запас лиофильно высушенных продуктов питания. Следует отметить, что важнейший показатель - время непрерывной работы системы жизнеобеспечения в стационарном состоянии, достигнутый на БИОС-3 - до настоящего времени никем не превзойден. Подчеркнем, что задача уменьшения габаритов в системе БИОС не ставилась. Между тем при компактной конструкции фитотронов биоценоз площадью 14 м² может быть размещен в объеме около 6 м³.

Надежность функционирования рассчитывавшихся вариантов системы жизнеобеспечения, учитывая способность ее биологических компонентов к самовосстановлению после повреждающих воздействий, может быть сделана достаточно большой. Для этого необходимо разбить систему регенерации на изолированные секции и обеспечить их работу в режиме форсажа [12].

Возможности защиты экипажа "Космического странника" от радиации. Поскольку важнейшим фактором, действующим на организм космонавта в длительных полетах, является космическая радиация, конструкция "Космического странника" должна учитывать этот аспект.

Рассмотрим вариант, когда рабочим веществом в электрическом двигателе малой тяги служит щелочной металл, например цезий. В этом случае рабочее вещество можно использовать в качестве защитного экрана. Солнечная радиация, включая радиацию от солнечных вспышек, ослабляется слоем цезия толщиной 20 см практически до земного фона, интенсивность галактической радиации падает примерно в два раза. Такой защитный экран позволяет по крайней мере двукратно увеличивать длительность полета по сравнению с полетом обычных космических кораблей. Наведенная в наружных слоях экрана радиация ослабляется, если в электрические двигатели подавать металл с его внешних слоев. Вероятно, антирадиационную защиту, помимо металла, способны обеспечить сжиженные инертные газы, применяемые сейчас в электрических двигателях.

При полетах к удаленным планетам вместе со сроками полета существенно возрастут и запасы рабочего вещества. Кроме того, из соображений безопасности и необходимости свободы маневра "Космического странника" можно брать на борт излишек рабочего вещества, обеспечивая тем самым достаточную радиационную защиту в течение всей экспедиции. Взять на борт дополнительный груз можно почти всегда, так как для электрической ракеты соотношение между полезной нагрузкой и общей массой может быть большим.

Как видим, радиационная опасность не является непреодолимым препятствием для весьма дальних полетов электрических кораблей с участием человека, если рабочее вещество эффективно используется для антирадиационной защиты. Тем не менее в случае принятия решения о реализации дальних пилотируемых полетов представляются крайне необходимыми дальнейшее исследование биологических эффектов космической радиации и разработка оптимальных способов защиты от нее.

Околоземный космический порт. Им может стать Международная космическая станция. Ее можно использовать и как полигон для испытания двигателей и энергетических узлов "Космического странника". Другой его важный компонент - экологическая система жизнеобеспечения повышенного уровня замкнутости - может проходить проверку в одном из блоков Международной космической станции. Наконец, здесь могут испытываться в космических условиях и использоваться для проведения внешних работ некоторые модели роботов-манипуляторов.

После испытания и отладки всех необходимых узлов настанет этап сборки первого "Космического странника" на околоземной орбите, откуда он впоследствии уйдет в дальний космос на собственных двигателях. Таким образом, стратегия "Космического странника" оказывается естественным продолжением программы создания и развития Международной космической станции.

НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА

Начнем с рассмотрения аспектов научно-технической проблематики, связанной с освоением человеком всего космического пространства Солнечной системы, затем перейдем к политическим, экономическим и социальным. Отметим, что очередность их упоминания не несет в себе указания на приоритетность.

В рамках проекта "Космический странник" выделим две вполне самостоятельные программы.

Многоплановая программа исследования и освоения планет и астероидов. Фактор присутствия человека может обеспечить получение подробной и высококачественной информации о небесных телах, тщательные поиски внеземной жизни, изучение возможности активного воздействия на астероиды и использования материала астероидов, подготовку миссий высадки людей на крупные небесные тела. Несомненно, что многие частные задачи этой программы удалось бы решить, используя узкоспециализированные беспилотные корабли. Однако в проекте "Космический странник" они будут решаться попутно.

Программа фундаментально-поисковых исследований. При освоении космического пространства в распоряжении науки окажутся большие масштабы расстояний и возможность синхронных наблюдений с базой до нескольких десятков световых минут. Такие наблюдения помогут уточнить, подтвердить или опровергнуть элементы сегодняшней картины мироздания. Представляется, что эта программа потенциально может закрыть многие лакуны в современной системе наблюдений.

Обеспечение безопасности Земли. Поскольку существует ненулевая вероятность столкновения Земли с крупным астероидом или кометой, наука вообще и космонавтика в частности могут рассматриваться как потенциальное средство обеспечения безопасности человечества. Уже упоминавшаяся проблема поиска внеземной жизни -также один из элементов обеспечения безопасности, так как априори нельзя гарантировать невозможность внедрения в земную биосферу инопланетных организмов.

Экологические задачи. Развитие глобального экологического кризиса требует наращивания усилий всего человечества для его ослабления и последующего преодоления. Необходимо развивать технологии и научные разработки, которые, помимо прямого применения, способствуют преодолению биосферного кризиса. В частности, замкнутые экологические системы жизнеобеспечения предоставляют уникальную возможность исследовать на физической модели устойчивость замкнутой экосистемы, существующей в природе лишь в единственной форме - биосферы Земли.

Политические аспекты. Престиж и принадлежность страны к научно-техническим лидерам помогают эффективнее решать политические задачи, не прибегая к демонстрации военной мощи. Осуществление международного широкомасштабного космического проекта может внести свой вклад в снижение напряженности в отношениях между странами и в развитие интернациональных экономических, научных и культурных связей. Примером может служить успешное сотрудничество промышленно развитых стран в строительстве Международной космической станции.

Экономические аспекты. Интеграция разнородных передовых технологий вокруг космического проекта дальних пилотируемых полетов позволяет, сохраняя передовой научно-технический потенциал, расширять его коммерческое использование на международном уровне. Очевидно, что сохранение научно-технического потенциала и фундаментальной науки является одним из необходимых компонентов экономической самостоятельности страны, что напрямую связано и с политической стабильностью внутри страны, и с ее международным авторитетом.

Социальные аспекты. В разработке крупномасштабного космического проекта будут участвовать представители различных научных дисциплин и направлений. Такое взаимодействие может стать одним из средств поднятия престижа образования и науки во всем мире.

Психологические аспекты. Гордость за свою страну, ощущение участия в большом деле, смещение интересов от потребительских к мировоззренческим - все это оказывает положительное влияние на социальный климат, экономику и другие стороны общественной жизни и имеет в конечном счете важнейшее значение для будущего страны. Возможность заинтересовать, вовлечь большое количество людей, особенно молодежь, в познавательный процесс - важная особенность космических исследований.

ЧТО ДАЕТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПРОЕКТА "КОСМИЧЕСКИЙ СТРАННИК"?

Прежде всего будут исследованы многие тела Солнечной системы: на первом этапе - в зоне от орбиты Меркурия до орбиты Марса включительно, а в перспективе - планеты-гиганты и их спутники; причем использование роботов, функционирующих в режиме "перенесенной реальности", позволит человеку проникнуть в недоступные для него физически области и собрать максимальное количество информации. Записи, полученные в режиме "перенесенной реальности", могут быть использованы в аппаратуре "виртуальной реальности", что обеспечит всем жителям Земли ощущение участия в исследованиях, в том числе и в самых драматических их эпизодах, заканчивающихся гибелью робота-манипулятора.

Электрические двигатели малой тяги весьма надежны, поскольку в них не используются экстремальные режимы - сверхвысокие температуры или высокие давления. Присутствие человека на корабле позволит существенно продлить ресурс электрических моторов, так как можно будет заменять некоторые детали двигателя, подвергающиеся ионной эрозии. Это соображение является дополнительным аргументом в пользу перспективности пилотируемых кораблей. Отказ потенциально надежных двигателей не исключен, но поломку на пилотируемом корабле можно устранить, чего нельзя сделать на автоматических космических аппаратах.

"Космический странник" - корабль многократного использования и, вероятно, для первоначальных исследований области от орбиты Меркурия до орбиты Марса понадобится всего один корабль или флотилия из двух-трех кораблей. Стоимость такой флотилии и расходы по ее эксплуатации будут относительно невелики.

"Космический странник" способен защитить Землю от возможного столкновения с крупным астероидом, доставив на его поверхность средства изменения траектории астероида. Управление этими средствами на малой дистанции повысит надежность отклонения траектории астероида от земной орбиты в случае большой скорости сближения. Режим "перенесенной реальности" позволит изучать внеземную жизнь (если таковая найдется) дистанционно, без опасности инфицирова-ния Земли.

Создание "Космического странника" на солнечных батареях будет стимулировать усовершенствование и удешевление технологии их изготовления, усилит интерес к использованию солнечной энергии, что может оказаться очень важным для преодоления экологического и энергетического кризиса. Разработка систем жизнеобеспечения длительного функционирования на основе замкнутых экологических систем может быть исключительно полезна для понимания механизмов устойчивого функционирования земной биосферы. Высокоэффективные роботы-манипуляторы найдут применение и на Земле в экстремальных и опасных условиях.

В проекте "Космического странника" будут задействованы все специалисты, связавшие свою жизнь с созданием космических систем, - специалисты по физико-химическим и биологическим системам жизнеобеспечения, телеметрии, телеуправлению и автоматике, космическим транспортным средствам и т. д. Благодаря этому в нашей стране будет сохранен научно-технический потенциал и коллективы уникальных специалистов по космическим исследованиям. Проект "Космического странника" станет центром "кристаллизации" самых разных высоких технологий, пригодных и для использования на Земле, поддержит на высоком уровне науку и образование.

В заключение отметим, что, несмотря на имеющийся в России задел практически по всем компонентам "Космического странника" и уникальный опыт длительного пребывания человека в космосе, реализация проекта без международной кооперации маловероятна. Кроме того, представляется важным, что стратегия "Космического странника" устраняет необходимость жесткого выбора между чисто автоматными и пилотируемыми подходами к освоению космоса, она предлагает синтетический подход, сочетающий в себе лучшие стороны этих двух направлений.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ракитов А.И. Роль науки в устойчивом развитии общества // Вестник РАН. 1997. № 12.

2. Ксанфомалити Л.В. Планетные системы звезд поздних спектральных классов: ограничение зоны обитаемости // Астрономический вестник. 1998. № 5.

3. Эволюция глобального биохимического цикла серы / Под ред. Иванова М.В. М.: Наука, 1989.

4. Истомин В. Полет орбитального комплекса "Мир" // Новости космонавтики. 1999. № 2.

5. Feynman R.P. What do you care what other peoipe think. N.Y.: Bantam books, 1989.

6. Bartsev S.I., Mezhevikin V. V., Okhonin V.A. The development of work on life support systems and strategies of space mastering // SAE Technical Paper. 1997. № 972298.

7. Горшков О. Отечественные электроракетные двигатели сегодня // Новости космонавтики. 1999. № 7.

8. Robertson D.F. Electric propulsion: here at last // Space & Communications. 1997. May-June.

9. Перспективные межпланетные полеты с использованием электроракетных двигателей и ядерных энергетических установок. Итоговый отчет объединенной исследовательской группы. 1994.

10. Deep Space I, launch October 1998, Thechnology Mission // COSPAR Information Bulletin. 1998. № 142.

11. Slavin V.S., Zakharov P.A., Finnikow K.A., Kraev M.V. Space power-propulsion plant on MHD generator and MHD accelerator that use an effect of T-layer // Proceedings of SEAM (Mississippi State University). 1997.

12. Bartsev S.I., Gitelson J.I., Lisovsky G.M., Mezhevikin V.V., Okhonin VA. Perspectives of different type BLSS usage in space missions // Acta Astronautica. 1997. № 8.

13. Газенко О.Г., Григорьев А.И., Мелешко Г.Ф., Шепелев Е.Я. Обитаемость и биологические системы жизнеобеспечения // Космическая биология и медицина. 1990. № 3.

14. Kirensky L.V., Gitelson J.I., Terskov I A., Kovrov B.C., Lisovsky G. М., Okladnikov Yu.N. Theoretical and Experimental Decisions in the Creation of an Artificial Ecosystem of Human Life-Support in Space // Life Science and Space Research. 1971. V. IX.