Проекты
С быстрым ростом населения Земли может обостриться проблема обеспечения людей жизненным пространством и материальными ресурсами, необходимыми для их существования.
Между тем утверждения специалистов о скором перенаселении Земли, исчерпании ее ресурсов и необходимости строгого ограничения рождаемости (как основного средства решения проблемы) ошибочны. Могут быть лишь временные трудности как результат неразвитости имеющихся (в принципе) технических возможностей или наших собственных ошибок, непродуманной, несогласованной и злонамеренной деятельности.
На самом деле ресурсы нашей планеты или системы Земля-Луна настолько велики, что, если действовать разумно, опираясь на мощный научно-технический прогресс, то их хватит для обеспечения комфортного существования людей численностью, во много раз превышающей современную. А перспективы космоса вообще практически безграничны.
По моему мнению, в будущем человечество пройдет четыре этапа освоения небесных тел Солнечной системы.
Первый этап: вслед за полным освоением поверхности Земли и ее океанов наступит заселение верхних слоев недр нашей планеты (глубиной до 1-3 км) и разработка в них колоссальных запасов полезных ископаемых при широком использовании геотермальной энергии.
Второй этап: создание из вещества Луны множества искусственных лун, вращающихся по круговым орбитам вокруг Земли в виде многих тысяч прекрасно обустроенных больших космических поселений (астрогородов), на которых сила тяжести создается путем придания им собственных вращений.
Третий этап: заселение и освоение Марса, Венеры, Меркурия, спутников планет-гигантов и поясов малых планет (астероидов, системы Плутон-Харон).
Четвертый этап: постройка и размещение огромного числа космических поселений (КП) на околосолнечных просторах, точнее, на межпланетных круговых орбитах вокруг Солнца. Особенно в наиболее благоприятной (в смысле освещения и согревания солнечным излучением) области между Марсом и Венерой. Вещество для их сооружения будет транспортироваться с астероидов, Луны и других спутников планет. Кроме того, из астероидов и спутников станут создаваться (в местах их расположения) своеобразные астероидограды и спутникограды. Конечно, в принципе множество КП может двигаться не только в плоскости земной орбиты, но и в плоскости, расположенной под любым углом к ней.
В перспективе освоение Солнечной системы позволит создать благоприятные и даже комфортные условия существования в ней для многих сотен миллиардов людей.
Рассмотрим подробней, как мне представляется реализация второго и четвертого этапов.
Луна обладает огромными минеральными ресурсами. Из лунного сырья можно создавать большие космические поселения, вращающиеся вокруг Земли. Но как поставить это сырье и минеральные богатства на геоцентрические орбиты? Ведь нужно преодолеть притяжение Луны, которое весьма значительно, ибо на ее поверхности сила тяжести лишь в 6 раз меньше земной.
Для перевозки грузов потребуется ТЭС – транспортно-энергетическая система (рис. 1). Их может быть две – прямая и обратная. Каждая из них представляет собой большой вертикальный космический конвейер, протянувшийся вдоль силового троса привязного спутника (ПС), который находится выше точки Лагранжа L1 (для прямой ТЭС) или L2 (для обратной ТЭС), для того чтобы вес Р его (Р1 или Р2) был направлен вверх. Масса и положение ПС рассчитываются так, что именно сила Р1 или Р2 позволит удержать всю ТЭС от падения. В частности, его можно поместить там, где верхний шкив. Конечно, ПС найдут разнообразные научно-технические применения.
Замкнутая лента вертикального конвейера надета на три шкива, причем два из них находятся внизу (скажем, на экваторе Луны), а третий – вверху на тросе (выше точки Лагранжа). Оба нижних шкива помещены на платформах, которые могут передвигаться по двум рельсам (см. рис. 1), а между ними вдоль пути равномерно расположен ряд роликов для ленты, чтобы она не касалась полотна дороги. На осях всех шкивов установлены электрические машины (ЭМ), которые могут работать как электродвигатели и электрогенераторы.
Чтобы грузы, которые лучше сбрасывать с вершин лунных ТЭС в виде длинных связанных цепочек, могли выйти на почти круговые орбиты вокруг Земли, конвейеры должны вращаться в сторону, противоположную орбитальному движению Луны с достаточно большой скоростью. Но при этом поперечные кариолисовы силы инерции, действующие на ленту и грузы на ней, станут сближать обе ветви конвейера, что может привести к аварии. Чтобы этого не произошло, нужно подальше удалить друг от друга эти ветви, что и достигается с помощью двух нижних шкивов на платформах с электродвигателями, которые развозятся по рельсам на нужное расстояние (до нескольких сот км). Кроме того, перемещение нижних шкивов позволит изменять высоту конвейера и корректировать таким образом орбиту, на которую сбрасываются грузы.
Связки грузов навешиваются на зацепы движущихся вверх ветвей конвейеров и поднимаются с лунной поверхности по задней ветви прямого конвейера и по передней – обратного с помощью ЭМ, работающих как электродвигатели от солнечных батарей.
Выведенные на круговые геоцентрические орбиты связанные в цепочки грузы затем с помощью систем межорбитальных космических конвейеров (МКК, рис. 2) переводятся на другие круговые орбиты, лежащие в плоскости орбиты Луны, и даже на низкую околоземную орбиту, с которой космические корабли или летящий космический конвейер с противовесом доставят их на землю.
Длинные связки грузов, находящиеся на круговой орбите, собираются сначала космическими буксирами в одном месте, а затем из них создается большое космическое поселение в виде, скажем, обширного города-дома с заводами, которое вращается вокруг своей оси для создания в нем силы тяжести. В результате вокруг Земли появится целая система малых обитаемых лун в виде космических городов, построенных (в основном) из лунных материалов (см. рис. 3).
Конечно, в перспективе такие ТЭС можно соорудить и на многих синхронных спутниках Марса (Фобосе и Деймосе), а затем и на спутниках планет-гигантов – Юпитера, Сатурна и т.д.
Подобные ТЭС можно использовать и для перевозки грузов в обратном направлении: с круговых орбит на синхронные спутники. Например, для транспортировки вещества из метеорных колец планет-гигантов на их спутники. При этом связки грузов станут спускаться по конвейерам на спутник, причем по противоположным ветвям, чем поднимаются на рис. 1, а ЭМ заработают как электрогенераторы за счет механической энергии спускаемых грузов.
Теперь – о космических поселениях, движущихся вокруг Солнца. Базой для них на межпланетных орбитах могут стать астероиды, переведенные из астероидного пояса на расчетные круговые орбиты, расположенные в первую очередь между орбитами Венеры и Марса (рис. 4).
Однако для средних по размерам и тем более для самых крупных астероидов это сделать (в обозримом будущем) довольно трудно. Но для транспортировки их вещества на нужные орбиты можно воспользоваться прямыми и обратными конвейерами-электростанциями (рис. 5) с электрогенераторами на шкивах (один из которых находится на полярной оси астероида).
Сброшенные с конвейеров грузы сначала окажутся разбросанными вдоль участков круговых орбит, а затем соберутся космическими буксирами в определенных местах для создания там небольших искусственных поселений. Ленту любого конвейера лучше всего (для увеличения скорости перевозки грузов) укладывать в специальный желоб, расположенный вдоль экватора астероида, причем его вращение будет производиться самим астероидом, как маховиковым двигателем.
Одновременно два генератора (что на осях шкивов) станут вырабатывать электроэнергию для поселения на астероиде и для города-дома, находящегося на конце силового троса (рис. 5), за счет кинетической энергии собственного вращения астероида.
Последовательно расположенные межпланетные космические конвейеры (подобные показаны на рис. 2) позволят транспортировать вещество и любые грузы в стандартных упаковках на любые гелиоцентрические круговые орбиты (через промежуточные орбиты).
Для решения энергетической проблемы на астероидных КП, расположенных далеко от Солнца, на периферии Солнечной системы, станут применяться термоядерные электростанции и искусственные солнца. А для создания необходимой силы тяжести на астероидном КП его можно расположить на станции, связанной с вращающимся астероидом конвейером-электростанцией (рис. 6).
Разнообразных КП может быть очень много, ибо даже на одной круговой орбите их будут тысячи (рис. 4), что позволит расселить в пределах Солнечной системы огромное число людей. Обмен разнообразными грузами (товарами, оборудованием, сырьем и др.) между КП станет производиться с помощью межорбитальных космических конвейеров (рис. 2).
Рис. 1. Конвейерная ТЭС для перевозки грузов с Луны на космические орбиты (1 – силовой трос, 2 – два нижних шкива на платформах с электродвигателями, 3 – верхний шкив с электродвигателем, 4 – лента конвейера, 5 – рельсы, 6 – ролики, 7 – связки грузов, 8 – привязные спутники, Р1 и Р2 – их веса, L1 и L2 - точки Лагранжа).
Рис. 2. Система межорбитальных космических конвейеров, вращающихся вокруг Земли или Солнца, позволит транспортировать грузы между космическими поселениями в промышленных масштабах.
Рис. 3. В системе космических поселений, созданных из вещества Луны и вращающихся вокруг Земли, в перспективе будут обитать миллиарды землян.
Рис. 4. Из вещества астероидов, Луны и других спутников планет можно в перспективе создать космические поселения-1, вращающиеся вокруг Солнца.
Рис. 5. Длинные конвейеры-электростанции (КЭ), установленные на полюсах астероидов (прямые и обратные КЭ), будут самотранспортировать сырье, материалы и др. на круговые и гелиоцентрические орбиты для создания там космических поселений (КП), а генераторы – 1 снабдят электроэнергией города-дома-2 и поселения на астероидах (3 – силовые тросы КЭ, 4 – расчетные круговые орбиты для новых КП).
Рис. 6. В космической станции-1, вращающейся вокруг астероида и связанной с ним конвейером-2, на шкивах которого находятся электрогенераторы-3, разместятся люди в условиях необходимой силы тяжести Р, созданной этим вращением. Конвейер и электрогенераторы заработают за счет кинетической энергии собственного вращения астероида.
Г. ПОЛЯКОВ, профессор АГПУ,
действительный член Академии наук о Земле по отделению аэрокосмических систем.