Космонавтика – важное направление научно-технического прогресса

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Космонавтика - важное направление научно-технического прогресса

Мы живем в период, когда в мире происходит научно-техническая революция, обусловленная гигантским скачком в достижениях науки и техники, в жизни всего общества.

Развитие ракетно-космической техники, космические исследования и освоение космического пространства являются одним из характерных проявлений современной научно-технической революции. А сама космонавтика сегодня выступает как своеобразный синтез того, что достигнуто сейчас мировой наукой и техникой.

Космические исследования - это не только новый этап в развитии науки о космосе, это эпоха в развитии науки вообще, эпоха значительных успехов многих областей науки и техники.

Разработка и создание ракетно-космических систем, работающих в космосе, искусственных спутников Земли, пилотируемых космических кораблей, и межпланетных автоматических станций ускорили развитие некоторых научно-технических областей, которые до этого не были связаны непосредственно с космосом.

Космонавтика с ее небывало высокими требованиями к надежности систем и аппаратуры побуждает сегодня промышленность подтягиваться до такого уровня, который не был ей свойствен вчера, заставляет использовать новейшие достижения науки и техники, улучшать и модернизировать производство. Уровень современной ракетно-космической техники сопряжен с внедрением новейших достижений научно-технической революции в производство, причем каждое из них, в свою очередь, обогащается в результате использования достижений науки в изучении процессов и явлений, происходящих в космическом пространстве.

Уровень развития ракетно-космической техники отдельных государств во многом определяет их располагаемый потенциал и возможности в решении разнообразных задач, диктуемых потребностями развития науки и хозяйства.

И, наконец, космические исследования все глубже входят в жизнь всего человечества, начинают играть все большую роль в экономике, оказывают большое влияние на повышение благосостояния народов всех стран.

Ведь начало изучения космоса стало началом новой эры в науке. До этого времени в ряде областей науки о космосе доминировали очень смелые, но экспериментально не подтвержденные теории. Многие дисциплины получили возможность перейти к новым методам исследований, которые ранее были просто невозможны или казались нереальными.

За короткое время возникла и получили теоретическое и практическое развитие космическая физика, космическая химия, космическая медицина, космическая геология и т.д.

Как и в области фундаментальных, так и в области прикладных наук характерен процесс проникновения космической проблематики в науку в целом, который сейчас среди ряда отечественных и зарубежных ученых получил название "космизации".

Не будем подробно обсуждать эту проблему и терминологию. Как во всяком новом деле, здесь, есть и противники, и сторонники. Важно другое, и несомненно, что космические исследования обогащают нас новыми открытиями и новыми научными результатами, дают богатейший экспериментальный материал о структуре околоземного космического пространства, о Луне и ближайших планетах, о процессах, протекающих в атмосфере Земли, об активности Солнца, о строении вещества. Эти новые факты уточняют, а иногда и коренным образом изменяют представления об окружающем нас материальном мире.

Познание Вселенной - одна из наиболее широких сфер исследовательской деятельности человека, в которой диалектический процесс познания уже дал много ярких результатов.

Сам космос - гигантская, неисчерпаемая, бесконечно разнообразная лаборатория, созданная природой. Все в большей степени нуждаются в сведениях из космоса физика, химия, астрономия и многие другие науки, от которых зависит рост производительных сил общества, его прогресс. Например, изучение космических лучей имеет огромное значение для развития ядерной физики. Поиски элементарных частиц, получение новых ядерных реакций и особенно изучение частиц высоких и сверхвысоких энергий связаны с исследованиями космических лучей. Трудно переоценить также значение астрофизических и радиофизических исследований для решения многих кардинальных проблем современности. Открытие квазаров и пульсаров, изучение этих мощных источников радиоизлучений с помощью астрофизической аппаратуры на спутниках и орбитальных станциях имеет большое научное значение.

Космонавтика ставит ряд сложных проблем перед прикладными науками, обеспечивающими прогресс в самых различных отраслях техники. Сюда относятся: технология металлов, материаловедение, энергетика, аэродинамика, автоматическое управление и многое другое. Причем космонавтика наряду с постановкой перед этими научно-техническими дисциплинами ряда требований резко стимулирует их развитие и позволяет постепенно распространять эти нормы и в других отраслях.

Новая технология, новые приборы и агрегаты, созданные для спутников, автоматических межпланетных станций и космических кораблей, эффективно используются в повседневной практике предприятий, которые выпускают обычную "земную" продукцию. Например, одной из главнейших задач, поставленных перед промышленностью при создании ракет, было получение новых материалов, способных выдерживать сверхнизкие и сверхвысокие температуры, устойчивых к переменным нагрузкам и вибрациям. Такие материалы были созданы и стали широко применяться при создании разнообразных "земных" машин и механизмов.

Многие металлургические процессы (например, соединение нержавеющей стали с алюминиевыми сплавами и сварка алюминиевых сплавов), разработанные для ракетно-космической техники, находят широкое применение в других отраслях промышленности. А технологическое оборудование и оснастка, разработанные для штамповки крупногабаритных деталей корпусов ракет, используются в судостроении.

Ограничение веса и габаритов приборов - необходимое, условие успешного проведения исследований в космосе - оказало существенное влияние на прогресс в области микроминиатюризации технических средств вообще.

Необычные условия эксплуатации в космическом полете, разнообразие и уникальность решаемых задач, требования высокой надежности привели к тому, что ракетно-космические комплексы стали одним из самых сложных и совершенных видов техники. В то же время сама организация исследовании космического пространства, решение комплекса задач, связанных с этими исследованиями, оказывают и будут в дальнейшем оказывать существенное влияние на общий уровень развития техники, стимулировать ее развитие.

Высокие требования к ракетно-космической технике и в будущем потребуют совершенствования технологических процессов, повышения квалификации сотрудников, внедрения новых видов контроля продукции и других мероприятий, что, естественно, будет использоваться и для производства другой продукции, в том числе и на этих же предприятиях. Отдельные технические системы, производственные мощности или технологические процессы, созданные для ракетно-космической техники, также найдут широкое применение для других видов техники самого различного целевого назначение.

Уже сегодня искусственные спутники Земли стоят на службе человека. Рассмотрим некоторые их "профессии" на примере спутников Земли, запускаемых нашей страной.

Если в первые годы число искусственных спутников измерялось единицами, то в дальнейшем темп запусков стремительно нарастал. Сейчас общее количество запущенных космических аппаратов во всем мире значительно превысило тысячу, все более расширяется сфера их деятельности. космическое научная прогресс прогнозная

Но уже в первом десятилетии космической эры были созданы некоторые эксплуатационные спутниковые системы. Во втором десятилетии эти системы приобрели важное хозяйственное значение, вследствие чего сейчас все большее внимание уделяется рентабельности спутниковых систем и их практическому использованию.

В настоящее время одним из самых распространенных являются космические системы связи. Лавинообразное нарастание объема информации, необходимой в производственной и научной деятельности человека, совершенствование методов управления выдвинуло проблемы связи в число самых актуальных почти во всех странах мира. Для Советского Союза с его большой протяженностью территории, многочисленными реками и озерами, крупными лесными массивами и горными образованиями, обширными просторами степей, полупустынь и тундры спутниковые системы связи имеют особое значение. Такие системы значительно рентабельнее систем связи, использующих кабельные и радиорелейные линии.

К пятидесятилетию Советской власти, в 1967 году, в нашей стране была введена в эксплуатацию система связи "Орбита" на основе использования искусственных спутников "Молния-1", которая позволила организовать передачу программ Центрального телевидения в отдаленные районы Крайнего Севера, Сибири, Дальнего Востока и Средней Азии с общим населением 20 млн. человек, а также осуществить телефонную, фототелефонную связь и передачу газетных матриц. Для решения подобной задачи наземными средствами потребовалось бы построить много тысяч, километров радиорелейных линий. В дальнейшем в нашей стране была разработана модификация "Молнии-1" спутник связи "Молния-2" с бортовой ретрансляционной аппаратурой, обеспечивающей работу системы связи в сантиметровом диапазоне. Спутник связи "Молния-2" применяется для обеспечения эксплуатации системы дальней телефонно-телеграфной радиосвязи в Советском Союзе, а также передачи программ Центрального телевидения СССР на пункты сети "Орбита" и международного сотрудничества.

Успешно эксплуатируется в нашей стране и космическая метеорологическая система на основе спутников "Метеор". Информация, получаемая с их помощью, позволяет составлять оперативные метеорологические карты облачности, ледового и снежного покрова, обнаруживать зарождение ураганов и определять направление и скорость их распространения, различать тип и этапы развития погодных условий, обнаруживать струйные потоки в атмосфере, местные метеорологические явления (шквалы, грозовую активность), исследовать тепловой баланс Земли, определять температуру облачного покрова, поверхности суши и океанов. Эти спутники являются незаменимым звеном во всемирной метеорологической системе.

Дело в том, что, несмотря на плотную сеть метеорологических станций в наиболее населенных областях земного шара, на синоптической карте земной поверхности еще много "белых пятен", которые синоптики, составляющие прогнозы погоды, раньше заполняли только на основании интуиции и собственного опыта. Следствием этого были неточные прогнозы погоды. Метеорологические спутники позволили преодолеть многие трудности.

Космические метеоспутники с помощью телевизионной аппаратуры позволяют наблюдать за самыми различными погодными явлениями: облачными образованиями, вихрями, циклонами, грозами, тепловыми и холодными фронтами и т.д.

Помимо телеснимков, полученных на освещенной стороне Земли, спутники передают изображения атмосферных процессов и с ночного полушария нашей планеты. Очи оснащены системами специальной аппаратуры, которая позволяет регистрировать изображения облачного, снежного и ледового покровов в тепловых (инфракрасных) лучах. Некоторые из имеющихся на борту метеоспутников научных приборов, приспособлены для измерения интенсивности радиации, излучаемой и отражаемой Землей и ее атмосферой, а также для измерения температуры облаков и подстилающей поверхности Земли.

Значительный интерес представляют также получаемые со спутников сведения о таянии снегов и границах ледового покрытия в Северном Ледовитом океане и Антарктиде. Эта своеобразная "ледовая разведка" представляют особенную ценность, обеспечивая безопасную морскую навигацию в этих районах.

Устанавливаемая на борту метеорологических спутников аппаратура постоянно совершенствуется. Однако к настоящему времени спутниковые системы еще не позволяют получать исчерпывающие метеорологические данные. С точки зрения прогноза погоды наиболее важными первичными величинами являются облачность, осадки, температура и влажность воздуха, атмосферное давление, скорость ветра, солнечная и земная радиация.

Спутниковая метеорологическая информация содержит пока что лишь сведения о полях облачности и уходящем излучении. Поэтому для получения наиболее полных данных в труднодоступных районах разрабатываются системы, позволяющие сочетать обычные автоматические измерения на наземных станциях, шарах-зондах и морских буях со сбором и передачей этих данных при помощи спутников в наземные центры обработки и анализа информации. Со спутников может осуществляться отслеживание перемещений шаров-зондов и буев с целью определения скорости и направления ветра, а также морских течений. Процессы в атмосфере носят глобальный характер. Поэтому человечество объединяется для изучения воздушного океана. При Организации Объединенных Наций создана Всемирная метеорологическая организация. Создается Всемирная служба погоды. Уже функционируют три ее главных мировых центра: в Москве, Вашингтоне и Мельбурне. В них собирается обширная информация от спутников, наземных измерительных средств, воздушных шаров, зондирующих ракет и даже от наблюдателей с кораблей и самолетов. Она приходит сюда уже в предварительно обработанном виде, но все же объем ее настолько велик, что потребовалось коренное изменение способов обработки этой метеорологической информации. Громадный объем данных, получаемых со спутников, сделал необходимой полную автоматизацию их обработки с помощью быстродействующих электронных вычислительных машин, начиная от стадии регистрации сигналов спутников до построения синоптических карт и реализации численных прогнозов погоды. Эта информация сосредоточивается в мировых метеорологических центрах, затем рассылается в различные страны и становится достоянием всего человечества.

На сегодняшний день более глубокое познание окружающего Землю космического пространства, мира таинственного и еще далеко не изученного, было и остается основной целью запусков искусственных спутников Земли. Это назревшая необходимость. Ведь наша планета тысячами незримых нитей связана с окружающим ее космическим пространством и процессами, протекающими в нем. Выяснение причин и зависимостей земных событий от внеземных является одной из важнейших задач космических исследований. Другими словами, с космическими исследованиями связано решение многих важных проблем современной науки. Большое значение они имеют и для решения чисто технических задач.

Наглядным примером в этом отношении может служить, скажем, широта научных и научно-технических задач, решаемых с помощью советских искусственных спутников серии "Космос". Спутники этой серии запускаются с марта 1962 года.

Спутники "Космос", оснащенные различным оборудованием, выполняют широкую программу разнообразных исследований. Число спутников этой серии уже значительно превысило 500. Они, например, проводят обширные исследования околоземного космического пространства, электромагнитных излучений Солнца и звезд. С помощью спутников этой серии ведется регулярное излучение атмосферы и ионосферы, радиационного пояса и магнитного поля Земли, геомагнитных бурь и полярных сияний. С помощью "Космоса" были успешно решены многие задачи, связанные с изучением воздействия космической среды на элементы конструкции аппаратов, с отработкой их систем ориентации, электропитания, автоматической стыковки, приземления и т.д.

По мере накопления наших знаний о природе ближнего и дальнего космоса возникла необходимость в проведении специализированных и комплексных экспериментов, направленных на выполнение более сложных задач. Возможность их решения обеспечивалась дальнейшим развитием ракетной и космической техники. Так, современная наука пришла к реализации экспериментов, выполнявшихся космическими системами "Электрон" и космическими станциями серии "Протон".

Как известно, одним из наиболее первых результатов космических исследований с помощью искусственных спутников Земли является открытие радиационного пояса Земли, т. н. зоны захваченных земным магнитным полем разнообразных заряженных частиц, состоящей из внешней и внутренней областей. Для одновременного исследования этих двух областей радиационного пояса Земли и предназначались системы "Электрон", состоявшие каждая из двух исследовательских спутников, выводимых на разные орбиты одной ракетой-носителем.

С 1965 года в Советском Союзе начали запускаться тяжелые космические станции "Протон", предназначенные для изучения энергетического спектра и химического состава высокоэнергичных частиц космических лучей, для исследования электронов галактического происхождения, а также галактического гамма-излучения.

С октября 1969 года были начаты запуски искусственных спутников серии "Интеркосмос", осуществляемые Советским Союзом совместно с другими социалистическими странами. Проводятся также совместные советско-французские работы в области исследования и использования космического пространства.

Для этих целей используются, в частности, автоматические станции серии "Луна", "Марс", а также искусственные спутники "Ореол" и "Прогноз".

Важным этапом в исследовании Солнца и его влияния на Землю явился запуск в 1972 году советских спутников "Прогноз". Дело в том, что наблюдения за Солнцем, проводимые за границей магнитосферы Земли, позволяют следить за изменением параметров солнечного ветра, характеристик рентгеновского и гамма-излучений Солнца, его радиоизлучения, солнечных космических лучей. Эта информация вместе со сведениями наземных обсерваторий, проводящих непрерывное наблюдение за состоянием Солнца, будет использована для изучения механизма солнечной активности, оказывающей значительное влияние на нашу планету.

Сегодня, однако, искусственные спутники используются не только для исследовательских целей. Они помогают, например, также успешно решать многие сложные практические и теоретические задачи геодезии. Одна из них - определение точных координат отдельных пунктов на поверхности Земли, что имеет большое значение для картографии.

В отличие от наземной "космическая привязка" позволяет определять положение пунктов на поверхности Земли на очень больших расстояниях, например, в три-четыре тысячи километров друг от друга.

В целом к настоящему времени в мировой практике космических исследований можно достаточно уверенно выделить три основные области использования космических аппаратов:

- околоземное космическое пространство (ближний космос);

- Луна и окололунное космическое пространство;

- межпланетное космическое пространство (дальний космос) и планеты Венера и Марс.

Рассматривая свои достижения в изучении и освоении космоса как достояние всего человечества, Советский Союз всегда стремился, чтобы космос был ареной мира и международного сотрудничества. Наша страна осуществляет широкие международные связи в области исследования и использования космического пространства, успешно развивает сотрудничество по этим вопросам с социалистическими и другими странами.

Международное сотрудничество в проведении космических исследований осуществляется в настоящее время по многим каналам. Имеются специально созданные для этой цели международные организации, заключены двусторонние и многосторонние соглашения, организуются международные конгрессы и конференции ученых. Между многими странами ведется взаимный обмен научно-технической информацией и результатами проведенных исследований по космическим вопросам.

Совместная работа большинства из стран по визуальным и фотографическим наблюдениям искусственных спутников Земли началась еще в конце 1957 года, после запуска первого советского спутника.

Накопленный опыт позволил перейти, начиная с 1962 года, к многостороннему сотрудничеству по наблюдению искусственных спутников, что открыло возможности осуществления более сложных научно-исследовательских программ, требующих коллективной работы наблюдателей многих стран. В ноябре 1965 года в Москве (по инициативе Советского правительства) состоялось совещание представителей большинства стран социалистического лагеря. На этом совещании были заложены основы будущей программы международного сотрудничества в освоении космоса. Широкий комплекс совместных исследований, который получил название программы "Интеркосмос", реализуется совместными усилиями социалистических государств. В соответствии с соглашением, принятым пять лет назад Болгарией, Венгрией, ГДР, Кубой, МНР, Польшей, Румынией, Советским Союзом и Чехословакией, развивается сотрудничество в области космической физики, метеорологии и аэрономии, космической связи, биологии и медицины. За прошедшие годы по этой программе в Советском Союзе запущены семь искусственных спутников Земля, две геофизические ракеты "Вертикаль" и несколько метеорологических ракет с научной аппаратурой, созданной учеными социалистических стран. Многие эти страны участвуют в совместных исследованиях, связанных с оптическими наблюдениями движения искусственных спутников Земли.

Проведенные эксперименты позволили получить ряд интересных научных результатов в области изучения ультрафиолетового и рентгеновского излучения Солнца, свойств ионосферы и магнитосферы, радиационных поясов Земли и космических лучей.

В ноябре 1971 года в Москве представителями девяти социалистических стран было подписано соглашение о создании организации и системы космической связи "Интерспутник". Сотрудничество стран социалистического содружества в исследовании космоса неизменно расширяет свои границы.

Успешно развивается сотрудничество СССР в исследовании космоса и с рядом других государств. Так, важными практическими результатами отмечено советско-французское сотрудничество. Начиная с ноября 1965 года проходят экспериментальные передачи цветного телевидения между Москвой и Парижем через советский спутник связи "Молния-1". В течение нескольких лет проводилась и успешно завершена совместная работа советских и французских ученых по изучению комплекса электромагнитных явлений в магнитосопряженных точках Земли. Советские ученые работали на о. Кергелен в Индийском океане, а их французские коллеги в пос. Согра Архангельской области.

Большие перспективы в совместной работе советских и французских ученых открылись в связи с заключением в июне 1966 года в Москве Соглашения о сотрудничестве в области изучения и освоения космического пространства в мирных целях между СССР и Францией.

Как известно, на советской автоматической лаборатории "Луноход-1" был установлен французский уголковый отражатель для лазерной локации Луны, эксперименты с которым прошли успешно.

На советской автоматической станция "Марс-3" была установлена французская аппаратура "Стерео", с помощью которой был проведен совместный эксперимент по исследованию радиоизлучения Солнца в метровом диапазоне радиоволн.

На спутнике "Ореол" реализован проект "Аркад", заключающийся в проведении изучения физических явлений в верхней атмосфере Земли и исследования природы полярных сияний. Для этих целей используется комплекс научной аппаратуры, разработанной советскими и французскими учеными.

В апреле 1972 года с помощью советской ракеты-носителя, которая вывела на орбиту спутник связи "Молния-1", одновременно был выведен на эллиптическую орбиту французский малый автономный спутник МАС, предназначенный для технологических целей - изучения характеристик солнечных батарей в условиях космоса.

Плодотворные связи существуют у советских ученых и с другими странами, также занимающимися вопросами исследования космического пространства.

Активно развивается сотрудничество в исследовании космоса между учеными Советского Союза и Индии. В течение ряда лет проводятся совместные работы по зондированию атмосферы с помощью советских метеорологических ракет на индийском международном экваториальном полигоне. Недавно подписано соглашение между обеими странами о запуске индийского искусственного спутника Земли с помощью советской ракеты-носителя.

В ряде стран Азии и Африки с помощью Советского Союза созданы или создаются станции наблюдений искусственных спутников Земли и других космических объектов. Помощь в организации таких станций и подготовке национальных кадров позволяет все большему числу стран, которые пока еще не могут проводить самостоятельных исследований на ракетах и спутниках, включаться в общую работу по изучению и освоению космического пространства.

Имеется договоренность об обмене научной информацией между Академией наук СССР и Европейской организацией космических исследований (ЭСРО).

В течение уже ряда лет ведется сотрудничество между советскими и. американскими учеными. В январе 1971 года было подписано соглашение между Академией наук СССР и Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства США о сотрудничестве по ряду направлений изучения и использования космического пространства.

В соответствии с итоговым документом, принятым в результате обсуждения вопросов сотрудничества между Академией наук СССР и НАСА, уже проведен ряд работ, связанных с исследованием космического пространства, а также в области космической метеорологии, биологии и медицины.

Между двумя странами проводится оперативный обмен разнообразной информацией о результатах научных исследований, проведенных советскими автоматическими межпланетными станциями "Марс-2" и "Марс-3" и американским космическим аппаратом "Маринер-IХ".

Состоялся также обмен каталогами лунных карт, фотографиями лунной поверхности, образцами лунного грунта, доставленного на Землю советскими автоматическими станциями "Луна-16", "Луна-20" и экипажами американских космических кораблей "Аполлон".

Несомненно, большое значение имеет соглашение о сотрудничестве в исследовании и использовании космического пространства в мирных целях, заключенного в мае 1972 года между правительствами Советского Союза и США. Оно предусматривает сотрудничество в области исследования околоземного космического пространства, Луны и планет Солнечной системы, природной среды, биологии и медицины. Намечены работы по созданию совместных средств сближения и стыковки советских и американских пилотируемых космических кораблей и станций. Соглашение преследует гуманные цели повышения безопасности полета человека в космос, а также осуществления в дальнейшем совместных научных экспериментов. В частности, с целью отработки вопросов сближения и стыковки космических пилотируемых кораблей этих двух стран намечено проведение совместных космических экспериментов. Первый экспериментальный полет для испытания таких средств должен состояться в 1975 году. При этом намечено произвести стыковку в космосе советского космического корабля типа "Союз" и американского космического корабля типа "Аполлон" с взаимным переходом космонавтов. Нет сомнения, что подписание межправительственного соглашения о сотрудничестве в исследовании и использовании космического пространства в мирных целях открывает новые перспективы развития совместных работ советских и американских ученых и специалистов в этой важной области.

Академик Б.Н. Петров отмечает: "Технические аспекты осуществления совместного полета кораблей "Союз" и "Аполлон" рассматривались во время предварительных переговоров представителей Академии наук СССР и Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства США (НАСА). В Центре пилотируемых полетов в Хьюстоне (США) закончилась встреча специалистов АН СССР и НАСА, на которой были всесторонне обсуждены технические и организационные вопросы, относящиеся к разработке совместимых средств сближения и стыковки, советского космического корабля типа "Союз" и американского космического корабля типа "Аполлон", к подготовке и проведению их полета.

Реализация этого совместного проекта явится крупным шагом вперед в развитии международного сотрудничества в исследовании и использовании космического пространства в мирных целях" (Правда", 2 августа 1972 года).

Нельзя забывать, что научно-технические аспекты сотрудничества государств в освоении космоса тесно связаны с международно-правовым регулированием деятельности государств в космическом пространстве.

Значительным шагом на пути международного сотрудничества по правовым вопросам освоения космоса явилось принятие 18-й сессией Генеральной Ассамблеи ООН в декабре 1963 года Декларации правовых принципов деятельности государств по исследованию и использованию космического пространства.

В развитие положений, содержащихся в этой Декларации, и в целях их юридического закрепления в июне 1966 года Советский Союз выступил с инициативой заключения Международного договора о принципах деятельности государств по исследованию и использованию космического пространства, Луны и других небесных тел. Проект этого Договора был внесен на рассмотрение Организации Объединенных Наций и единодушно одобрен ею на 21-й сессии Генеральной Ассамблеи.

Подписание Договора Советским Союзом, США и Англией состоялось 27 января 1967 года в Москве, Вашингтоне и Лондоне. После этого Договор был открыт для подписания другими государствами, многие из которых к сегодняшнему дню подписали его.

Советские ученые - активные участники международных конгрессов, конференций и симпозиумов, посвященных проблемам изучения космоса.

Начиная с 1950 года, ежегодно созываются международные астронавтические конгрессы, которые представляют широкие возможности для обмена результатами научных исследований в самых различных областях, связанных с космонавтикой, - от небесной механики до социологии и права. Организуются конгрессы, на каждый из которых собираются сотни ученых разных стран, Международная астронавтическая федерация, объединяющая астронавтические и ракетные общества более 40 стран. Академия наук СССР является членом этой федерации.

К числу научных организаций, созданных специально для объединения усилий ученых разных стран в изучении и освоении космоса, принадлежит также Комитет по исследованию космического пространства (КОСПАР). Он был учрежден Международным советом научных союзов в 1958 году с целью продолжения сотрудничества в изучении верхних слоев атмосферы и космоса, сложившегося в период Международного геофизического года (1957-1958 гг.). КОСПАР объединяет ведущие научные учреждения многих стран и международных научных союзов, деятельность которых связана с космическими исследованиями.

Высокую оценку со стороны научной общественности получили ежегодно созываемые КОСПАР международные симпозиумы по исследованию космического пространства, которые позволяют подвести итоги космических исследований, проводимых в разных странах, объективно сопоставить полученные результаты и наметить планы совместных экспериментов. Задачи проведения космических исследований и использования космического пространства в мирных целях - благодатная почва для плодотворного международного сотрудничества, в котором могут эффективно участвовать и большие и малые страны. Многообразие задач изучения космоса не может быть исчерпано одной страной, какого бы высокого уровня в научном и техническом отношении она ни достигла.

Участие в космических исследованиях представляет для любой страны - высокоразвитой в научно-техническом отношении или только развивающейся - большие выгоды и значительный практический интерес.

2. Провозвестники космической эры

Возможности ракетной техники будоражили воображение человечества. В 1873 г. вышли в свет "Путевые записи" Э. Лесота, где рассказывалось о ракетах. О полетах на ракете повествует в своей книге "Открытие нового мира" епископ Честерский Джон Уилкинсон. Неуемная фантазия Жюля Верна создала в 1879 г. знаменитый роман "Пятьсот миллионов Бегумы", где также не обошлось без реактивных устройств. Но и самое смелое воображение не могло подсказать, как скоро фантастика станет реальностью.

Событием особой важности стало появление труда "отца авиации" профессора Н.Е. Жуковского (1847-1921) "О реакции вытекающей и втекающей жидкости". Неоценим вклад в ракетодинамику профессора И.В. Мещерского (1859-1935) - его магистерская диссертационная работа "Динамика точки переменной массы", опубликованная впервые в 1897 г. в Санкт-Петербурге.

Нельзя не упомянуть и А.П. Федорова (р. 1872). Написанная им книга "Новый принцип воздухоплавания, исключающий атмосферу, как опорную среду" (СПб, 1896 г.) не стала бестселлером, но это не умаляет ее значения. Книгу сразу же приобрел К.Э. Циолковский (1857-1935), которому она показалась неясной, но идея заинтересовала ученого. Циолковский приступил к строгому физико-математическому обоснованию. Впоследствии он утверждал: "Вот начало моих теоретических изысканий о возможности применения реактивных приборов к космическим путешествиям".

Таким образом, благодаря Федорову в 1903 г. появилась на свет поразительная по силе интеллекта и научного предвидения работа Циолковского "Исследование мировых пространств реактивными приборами". Занявшись вопросами межпланетных путешествий еще в 16-летнем возрасте, Циолковский первоначально предполагал использовать для этого центробежные силы. Именно Федоров подтолкнул его к выводу, что "единственно возможным способом перемещения в пространстве, где практически не действуют ни силы тяготения, ни силы сопротивления, является способ, основанный на действии реакции отбрасываемых от данного тела частиц вещества".

О Циолковском и его книге написано и сказано столько, что мы ограничимся цитатой из письма, отправленного ему из Германии крупнейшим знатоком реактивной техники Германом Обертом (р. 1894): "Я жалею о том, что не ранее 1925 года узнал о Вас. Тогда, зная Ваши превосходные труды (1903 г.), я пошел бы гораздо дальше и избежал бы ненужных потерь".

Принято считать, что первый летательный аппарат с реактивными двигателями был предложен народовольцем Н.И. Кибальчичем в 1881 г. Однако у него было немало предшественников. Среди них можно назвать Н.М. Соковнина (1811-1894), создавшего проект реактивного летательного аппарата в 60-х гг. XIX в. В ту же пору подобный аппарат с жидкостным реактивным двигателем был предложен капитаном артиллерии Н.А. Телешовым (1828-1895). В 1849 г. военный инженер И.И. Третский (1821-1895), работавший в Грузии, проектирует сразу три типа летательных аппаратов, приводимых в движение реакцией струи пороховых газов (газолет) или сжатого воздуха. Правда, все эти проекты, как недоработанные, были отклонены Военно-ученым комитетом. А Телешову в 1867 г. был во Франции выдан патент на его изобретение.

В июле 1880 г. появляется работа еще одного предшественника Кибальчича - С.С. Неждановского (1850-1940). Неждановский писал: "Летательный аппарат возможен при употреблении взрывчатого вещества; продукты его горения извергаются через прибор вроде инжектора. Думаю, что можно и не мешает устроить летательный аппарат. Раструб, выпуская воздух с наивыгоднейшей скоростью, достигает экономию в горючем материале и увеличивает время полета". Оставляя в стороне вопросы конструкции аппарата, он предлагает "построить же летательную машину предоставить другим техникам". В 1882-84 гг. Неждановский высказывает идею об использовании для такого аппарата жидкостных реактивных двигателей. Нельзя умолчать о том, что он работал над применением реактивных двигателей на геликоптерах, размещая их на концах крыльев. К сожалению, талантливый изобретатель не заботился о публикации своих идей. Первые сообщения о них были сделаны исследователями истории техники в 1957 и 1959 гг. Его рукописи хранятся в архиве музея Н.Е. Жуковского.

Все сказанное нами не умаляет роли Н.И. Кибальчича (1853-1881). Этот выдающийся инженер-химик, специалист по внутренней баллистике порохов, был крупным знатоком изготовления и использования взрывчатых веществ. По решению Исполкома революционной террористической организации "Народная воля" Кибальчич изготовил бомбу, которой был убит царь-освободитель Александр II - отнюдь не худший из правителей Российской империи. Осужденный за участие в цареубийстве, Кибальчич был доставлен в жандармское управление, размещавшееся во дворе дома № 2 по Гороховой улице, а не в камеру Петропавловской крепости, как принято считать. (Миф о заключении Кибальчича в Петропавловскую крепость впервые был разоблачен научным сотрудником Музея истории Ленинграда. А. Барабановой и упоминавшимся ранее историком авиации И. Шатобой).

В истории ракетной техники Кибальчич оставил заметный след как автор якобы первого в мире управляемого летательного аппарата с реактивными двигателями. Как мы уже говорили, у него были предшественники, о работах которых он, вероятнее всего, не знал. Но достойно уважения мужество Кибальчича, работавшего над своим проектом в одиночной камере за несколько дней до казни. Его поддерживала, как он писал, надежда на пользу, которую может принести Отечеству его изобретение.

Строго говоря, это не был инженерный проект, однако Кибальчич высказал идею создания поддерживающей силы за счет реактивного давления (чего не было в предшествовавших работах). Для этого предлагалось использовать цилиндрические реактивные двигатели. Кибальчич писал: "Давлением газов на дно цилиндра прибор может подняться очень высоко... Наклонением цилиндра достигается и поддержание аппарата в воздухе и движение в горизонтальном направлении... При двух цилиндрах достигается... большая правильность полета и большая устойчивость аппарата... Верна или неверна моя идея решить окончательно может лишь опыт".

Кибальчич просил направить свое предложение на рассмотрение ученых, но власти решили, что сие "едва ли своевременно". Проект оказался похороненным в жандармском архиве и увидел свет только в 1918 г. в десятом-одиннадцатом номерах журнала "Былое".

Одновременно с Циолковским, ничего не зная о его исследованиях проблем межпланетных путешествий, работал талантливый сибиряк Ю.В. Кондратюк (1897-1942). Это загадочный человек, и сибиряком мы назвали его только потому, что именно в центре Сибири - Новосибирске - в 1929 г. вышло в свет сочинение под названием "Завоевание межпланетных пространств". В 1947 г. книгу переиздал Оборонгиз в Москве. В ней Кондратюк вывел, независимо от Циолковского, формулу полета ракеты. На его работы обратил внимание известный ракетодинамик профессор В.П. Ветчинкин (1888-1950). Следует отметить, что еще в 1919 г. Кондратюк рассмотрел основные вопросы космонавтики, изложив их в сочинении "Тем, кто будет читать, чтобы строить". Такова была его уверенность в том, что найдутся последователи его идей, способные их реализовать. Интересно, что он предложил использовать в качестве топлива космических ракет водородные соединения некоторых металлов и металлоидов, в частности - бороводород.

Теперь уместно объяснить, почему мы считаем Кондратюка загадочным человеком. Существует правдоподобная версия, что он прожил почти всю жизнь под чужим именем. Подлинное его имя - Александр Игнатьевич Шаргей и родился он не в Сибири, а на Украине, в Полтаве, в 1897 г. В 1916 г. Кондратюк-Шаргей был призван на военную службу. После революции 1917 г. его мобилизовали в белую армию, где он и служил некоторое время. Позднее, опасаясь репрессий со стороны Советской власти, он изменил свои паспортные данные, воспользовавшись документами скончавшегося брата одной школьной учительницы, подруги мачехи Саши Шаргея. С середины 1930-х годов Кондратюк-Шаргей работал в московских проектно-конструкторских организациях, сыграл заметную роль в элеваторостроении.

Выдающееся место занимает в истории отечественной ракетно-космической техники Фридрих Артурович Цандер (1887-1933). Начало его работ над созданием реактивных двигателей относится к 1907 г. Вскоре (в 1909 г.) он предлагает использовать в качестве топлива двигателей металлические детали составных ракет. В 1921 г. Цандер представляет на конференции изобретателей свой проект межпланетного корабля-аэроплана. Позднее этот проект, в несколько переработанном виде, был опубликован в журнале "Техника и жизнь" (1924, № 13, статья "Перелет на другие планеты"). Главная идея проекта состоит в сочетании самолета с космическим летательным аппаратом, причем самолет взлетает с Земли горизонтально и движется в атмосфере, используя жидкостные реактивные двигатели и аэродинамический принцип, а в космосе - с помощью прямоточных двигателей, использующих в качестве горючего металлические части самолета для увеличения дальности полета летательного аппарата. Тех, кто знает, что в наши дни наметился переход от вертикального к горизонтальному старту космических не поразить научное предвидение Цандера.

В 1933 г. Цандер построил и испытал свой первый реактивный двигатель на жидком топливе - бензине, окисляемом жидким кислородом. Нельзя забывать и о том, что именно Цандером был разработан жидкостный двигатель для знаменитой ракеты ГИРД-Х, созданной и запущенной московской группой реактивного движения (МосГИРД), в которую входил Цандер. Макет ракеты установлен на могиле ее автора в Кисловодске. К 1932 г., незадолго до смерти, Цандер опубликовал свой труд "Проблема полета при помощи реактивных аппаратов", вошедший в золотой фонд сочинений о ракетной технике. В ознаменование заслуг Цандера его имя присвоено одному из кратеров на обратной стороне Луны.

3. А нужно ли это?

Во второй половине 70-х годов получили известность футурологические разработки, в которых на основе компьютерного моделирования давался сугубо мрачный прогноз на ближайшее будущее человечества. Принципиальные противоречия между ростом численности населения Земли при общем повышении уровня жизни я ограниченными природными ресурсами планеты казались неразрешимыми. В тот же период стали явственно обозначаться глобальные нарушения экологической обстановки, вызываемые неограниченной индустриализацией. Опасные процессы с угрожающей быстротой разрастались до планетарных масштабов.

При различных количественных и временных оценках качественный вывод из построенных моделей сводился к тому, что в начале следующего столетия дальнейшее увеличение производства для сохранения высокого уровня жизни растущего по численности населения Земли приведет к неминуемой катастрофе. Конкретными причинами станут истощение природных ресурсов и гибельное накопление отходов человеческой деятельности.

Наиболее "благополучным" исходом в прогнозах рассматривают резкий спад производства и потребления до средневекового уровня. Альтернатива виделась в полной гибели современной цивилизации.

Новые глобальные модели, разработанные в первой половине 80-х годов, открыли более обнадеживающие перспективы. Анализ показывает, что привлечение ресурсов и возможностей окружающего космического пространства может вывести человечество из энергетического и экологического кризиса. Сама идея кажется довольно очевидной и высказывалась еще, как известно, К.Э. Циолковским. Но теперь из далекой, полуфантастической перспективы она превращается в жесткую необходимость индустриализации космоса в самом недалеком будущем.

Сколько же времени отпущено человечеству на осознание этой ситуации и конкретные действия в нужном направлении?

Футурологические модели ставят следующий рубеж. При росте населения Земли и среднего уровня жизни современными темпами в "замкнутой" цивилизации примерно после 2020 г. ресурсные и экологические проблемы приведут к катастрофическим и по всей видимости уже необратимым последствиям. Если же необходимые меры будут приниматься в первые годы нового столетия, то в середине века (2050 г.) можно надеяться на стабилизацию и говорить о выходе из критической ситуации.

Необходимо учитывать, что при создании сложных космических систем - от начала разработок до их практического воплощения - проходит от 8 до 12 лет. Следовательно, мьг уже опаздываем. По оценкам компетентных специалистов, глобальная концепция освоения космоса предусматривает необходимость направлять в космическую промышленность до трети общих затрат на развитие промышленного комплекса в целом. Ни одна страна еще не может себе позволить такой уровень финансирования космических программ.

На- 1991 г. НАСА запросило 15 млрд. долл., что составляет примерно 0,31 % от валового национального продукта страны.

В СССР в 1989 г. на научные и народнохозяйственные космические программы было выделено 3 млрд. руб. - примерно 0,12 % от валового национального продукта. И в то же время раздаются призывы сократить и этот скудный бюджет ради решения сиюминутных частных проблем.

Сколько же стоит сейчас (на уровне первых шагов), выживание человечества? Примем за исходное допущение, что индустриализация космоса по-настоящему начинается с развития на высоких околоземных орбитах инфраструктур, создаваемых в значительной степени с опорой на лунную базу и лунную промышленность. Приведем расчеты американских специалистов, привязанные к уже имеющимся научно-техническим разработкам и проектам.

Оценки материальных затрат на создание первой очереди лунной базы являются пока еще весьма предварительными. По одному из вариантов расчета стоимость первоначальных разработок может составить 16,5 млрд. долл., а собственно создания базы - 35,6 млрд. долл. Согласно другой версии общие затраты будут от 70 до 90 млрд. долл. С учетом того, что общий срок финансирования проекта составляет около 25 лет, годовой бюджет работ по созданию лунной базы мог бы не превышать 6-9 млрд. долл., что примерно сопоставимо с затратами на осуществление таких проектов НАСА, как "Аполлон" или "Спейс Шаттл".

По прогнозу Бюджетного управления Конгресса США ежегодные ассигнования программ НАСА до 2000 г. будут составлять 9 млрд. долл. Выполнение Основной программы (согласно предложениям КИСС), которая не содержит крупных проектов, предусматривает рост ассигнований в 1993 г. до 14 млрд. долл. в год при сохранении этого уровня до конца столетия. Национальная комиссия по космосу и Американский институт аэронавтики и астронавтики рекомендуют приблизительно совпадающие варианты финансирования" при которых бюджет НАСА растет до 14 млрд. долл. в 1992 г., до 20 млрд. долл. в 1997 г. и до 24 млрд. долл. в 2000 г.

Выполнение программы интенсивного изучения Земли с помощью космических станций и создания лунной базы потребует следующего роста финансирования: 15 млрд. долл. в 1992 г., 26 млрд. долл. в 1993-1998 гг. и 31 млрд. долл. в 1999-2000 гг. Если вместо лунной базы осуществить пилотируемую экспедицию на Марс, то изменение финансирования произойдет по той же схеме, но с ежегодным увеличением бюджета НАСА еще на 2 млрд. долл.

Поскольку проблемы индустриализации космоса и влияние этого процесса на ситуацию в мировом сообществе носят глобальный характер, естественно было бы предложить их совместное решение многими странами, и прежде всего ведущими космическими державами. Поэтому еще в начале 80-х годов авторы предварительного проекта лунной обитаемой базы, сотрудники Космического центра им. Джонсона М. Дюк, В. Менделл, Б. Роберте и другие считали, что первое внеземное поселение должно быть интернациональным, приводя в качестве примера организацию исследований в Антарктиде.

В более поздних разработках этого проекта внешнеполитический анализ однозначно сводится к международному статусу лунной базы с участием в первую очередь США, СССР, Японии, Европейского космического агентства.

В пользу участия СССР в совместном проекте говорит наличие действующей ракетной системы "Энергия", являющейся наиболее мощной в настоящее время, и несомненно, уникальный опыт организации длительных космических экспедиций. Несмотря на отсутствие лунных проектов в советской космической программе последних лет, в Государственном астрономическом институте им. П.К. Штернберга и других организациях был выполнен ряд исследований по научным аспектам создания лунной базы, получивших соответствующую оценку американских коллег. Эти работы могут стать заделом при выполнения совместных программ.

Особый акцент делается на участии Японии, которая в перспективе развертывания собственной программы пилотируемых космических полетов предусматривает и лунные проекты. В марте 1990 г. с помощью ракеты-носителя "Ниссан" к Луне был запущен первый из японских автоматических аппаратов "Мусес-А", в задачу которого входили дистанционные исследования с окололунной орбиты. В настоящее время одна из крупных промышленных фирм Японии ("Обаяси") разрабатывает проект, связанный с технологией создания лунной базы, стоимостью более 100 млн. долл. Миллионы долларов выделили на разработку этой тематики такие компании, как "Симицу" и "Мицубиси".

Первые пилотируемые экспедиции японских специалистов на Луну предполагается осуществить в 2000 г.

Такая активность развитых стран преследует не только далекие стратегические цели. Например, в США очень внимательно проанализировали побочное влияние реализации космических суперпроектов на развитие общества. Успешное выполнение программы "Аполлон" вызвало всеобщий (интерес к точным наукам и развитие технологии. Результатом стало массовое появление новых достижений в различных областях науки, что выразилось в заметном росте числа престижных премий, которыми награждались в то время американские ученые.

И наоборот, космический "застой" семидесятых - восьмидесятых годов привел к тому, что число достижений упало, уменьшился приток молодежи в науку к технику, а в соответствии с этим и общее число инженеров и ученых.

Возвращаясь к ближайшим перспективам развития космической инфраструктуры, следует подчеркнуть, что индустриализация Луны на первом этапе окажет благоприятное воздействие на решение земных проблем по двум направлениям.

Первое заключается в переносе на Луну определенных видов производств с целью разгрузить земную экономику и уменьшить отрицательное воздействие человека на окружающую среду. Даже самые ориентировочные расчеты показывают, что фундаментальное освоение космического пространства невозможно осуществить, опираясь только на промышленные мощности, создаваемые традиционными путями на Земле. Так, например, для выведения с Земли на стационарные орбиты и к планетам Солнечной системы полезного груза суммарной массы в миллион тонн потребуется израсходовать порядка 300 млн. т топлива и 2,5 млн. т конструкционных материалов. При этом в земную атмосферу поступит около 40 млн. т загрязняющих химических соединений.

В случае запуска космических аппаратов с Луны расход топлива и конструкционных материалов составит примерно 90 млн. т и 0,25 млн. т соответственно, т.е. экономический эффект налицо. Очевиден также и положительный экологический эффект, который не менее существен, чем экономическая выгода.

Второе направление индустриализации Луны относится к проблеме поддержания на должном уровне земной энергетики без разрушающего воздействия на среду обитания. Речь идет о создании на Луне, а затем эксплуатации на околоземных орбитах космических солнечных электростанций.