Звёздный путь. Прогноз космического будущего на 200 лет
В ближайшем будущем возможно появление туристических суборбитальных систем, а Луна будет использоваться как ресурсная база и опытный и научный полигон, где проверяются космические технологии для дальних полетов. Космический инженер LIN подготовил реалистичный прогноз развития цивилизации на 200 лет вперед.
Часть первая: ближайшее будущее - 2020-2030
В начале нового десятилетия человек вернется в окололунное пространство, в ходе осуществления программы NASA «Гибкий путь» (Flexible Path). Новая американская сверхтяжелая ракета Space Launch System (SLS), первый пуск которой запланирован на 2018 год, в этом поможет. Полезная нагрузка - 70 т на первом этапе, до 130 т на последующих. Напомню, у российского «Протона» полезная нагрузка лишь 22 т, у новой «Ангары-А5» - около 24 т. В США также строится государственный космический корабль Orion.
SLS, Еastnews
Американские частники обеспечат доставку астронавтов и грузов на МКС. Вначале два корабля - Dragon V2 и CST-100, затем подтянутся и другие (возможно, крылатые - например, Dream Chaser не только в грузовом, но и в пассажирском варианте).
МКС будут эксплуатировать как минимум до 2024 года (возможно и дольше, особенно российский сегмент).
Затем NASA объявит конкурс на новую околоземную базу, в котором победит, вероятно, Bigelow Aerospace с проектом станции с надувными модулями.
Можно прогнозировать к концу 2020-х годов наличие на орбите нескольких частных пилотируемых орбитальных станций различного назначения (от туризма до орбитальной сборки спутников).
С использованием тяжелой ракеты (с грузоподъемностью немного больше 50 т, иногда ее классифицирует как сверхтяжелую) Falcon Heavy и Dragon V2, сделанных в фирме Илона Маска, вполне вероятны туристические полеты на орбиту вокруг Луны - не просто облет, а именно работа на окололунной орбите - ближе к середине 2020-х.
Также ближе к середине-концу 2020-х вероятен конкурс от NASA на создание лунной транспортной инфраструктуры (частные экспедиции и частная лунная база). По недавно опубликованным оценкам частникам потребуется около $10 млрд государственного финансирования, чтобы вернуться на Луну в обозримое (меньше 10 лет) время.
Макет лунной базы частной компании Bigelow Aerospace, Еastnews
Таким образом, «Гибкий путь» ведет NASA на Марс (экспедиция к Фобосу - в начале 30-х, на поверхность Марса - только в 40-х, если не будет мощного ускоряющего импульса от общества), а низкую околоземную орбиту и даже Луну отдадут частному бизнесу.
Кроме того, будут введены в строй новые телескопы, которые позволят найти не только десятки тысяч экзопланет, но и измерить прямым наблюдениям спектры атмосфер ближайших из них. Рискну предположить, что до 30-го года будут получены доказательства существования внеземной жизни (кислородная атмосфера, ИК-сигнатуры растительности и т.д.), и вновь возникнет вопрос о Великом фильтре и парадоксе Ферми.
Состоятся новые полеты зондов к астероидам, газовым гигантам (к спутнику Юпитера Европе, к спутникам Сатурна Титану и Энцеладу , а также к Урану или Нептуну), появятся первые частные межпланетные зонды (Луна, Венера, возможно, и Марс с астероидами).
Разговоры о добычи ресурсов на астроидах до 30-го года так и останутся разговорами. Разве что частники проведут совместно с государственными агентствами небольшие технологические эксперименты.
Начнут массово летать туристические суборбитальные системы - сотни людей побывают на границе космоса.
Click to viewВступительная заставка сериала «Пространство»: схематичное изображение распространения человечества по Солнечной системе
Китай в начале 20-х построит свою многомодульную орбитальную станцию, а к середине - концу десятилетия осуществит пилотируемый облет Луны. Также запустит множество межпланетных зондов (например, китайский марсоход), но на первое место в космонавтике не выйдет. Хотя и будет находиться на третьем-четвертом - сразу за США и крупными частниками.
Россия в лучшем случае сохранит «прагматичный космос» - связь, навигацию, дистанционное зондирование Земли, а также советское наследие по пилотируемой космонавтике. К российскому сегменту МКС будут летать космонавты на «Союзах», и после выхода США из проекта, вероятно, российский сегмент образует отдельную станцию - намного меньше советского «Мира» и даже меньше китайской станции. Но этого хватит, чтобы сохранить отрасль. Даже по средствам выведения Россия откатится на 3-4 место. Но этого будет хватать, чтобы выполнять задачи народно-хозяйственного значения. В плохом варианте после завершения эксплуатации МКС пилотируемое направление в космонавтике в России будет полностью закрыто, а в наиболее оптимистичном варианте - будет объявлена лунная программа с реальными (а не в середине 2030-х) сроками и четким контролем, что позволит уже в середине 2020-х провести высадки на Луну. Но такой сценарий, увы, маловероятен.
К клубу космических держав присоединятся новые страны, в том числе несколько стран с пилотируемыми программами - Индия, Иран, даже Северная Корея. И это не говоря о частных фирмах: пилотируемых орбитальных частных аппаратов к концу десятилетия будет много - но вряд ли больше десятка.
Множество небольших фирм создаст свои сверхлегкие и легкие ракеты. Причем некоторые из них постепенно будут наращивать полезную нагрузку - и выходить в средние и даже тяжелые классы.
Принципиально новых средств выведения не появится, люди будут летать на ракетах, однако многоразовость первых ступеней или спасение двигателей станут нормой. Вероятно, будут проводиться эксперименты с аэрокосмическими многоразовыми системами, новыми топливами, конструкциями. Возможно, к концу 20-х будет построен и начнет летать одноступенчатый многоразовый носитель.
Часть вторая: превращение человечества в космическую цивилизацию - от 2030 до конца XXI века
На Луне множество баз - как государственных, так и частных. Естественный спутник Земли используется как ресурсная база (энергия, лед, различные составляющие реголита), опытный и научный полигон, где проверяются космические технологии для дальних полетов, в затененных кратерах размещены инфракрасные телескопы, а на обратной стороне - радиотелескопы.
Луна включена в земную экономику - энергия лунных электростанций (поля солнечных батарей и солнечных концентраторов построенных из местных ресурсов) передается как на космические буксиры в околоземном пространстве, так и на Землю. Решена задача доставки вещества с поверхности Луны на низкую околоземную орбиту (торможение в атмосфере и захват). Лунный водород и кислород используется в окололунных и околоземных заправочных станциях. Конечно, все это только первые эксперименты, но уже на них частные фирмы делают состояния. Гелий-3 пока добывается только в небольших количествах для экспериментов связанных с термоядерными ракетными двигателями.
На Марсе - научная станция-колония. Совместный проект «частников» (в основном - Илона Маска) и государств (в основном - США). Люди имеют возможность вернуться на Землю, однако многие улетают в новый мир навсегда. Первые эксперименты по возможному терраформированию планеты. На Фобосе - перевалочная база для тяжелых межпланетных кораблей.
Марсианская база, Еastnews
По всей Солнечной системе множество зондов, цель которых - подготовка к освоению, поиск ресурсов. Полеты скоростных аппаратов с ядерными энергодвигательными установками в пояс Койпера к недавно обнаруженному газовому гиганту - девятой планете. Роверы на Меркурии, аэростатные, плавающие, летающие зонды на Венере, изучение спутников планет-гигантов (например, подводные лодки в морях Титана).
Распределенные сети космических телескопов позволяют фиксировать экзопланеты прямым наблюдением и даже составить карты (очень низкого разрешения) планет у ближайших звезд. В фокус гравитационной линзы Солнца отправлены большие автоматические обсерватории.
Развернуты и работают одноступенчатые многоразовые средства выведения, на Луне активно используются не ракетные способы доставки грузов - механические и электромагнитные катапульты.
Летает множество туристических космических станций. Есть несколько станций - научных институтов с искусственной гравитацией (станция-тор).
Тяжелые пилотируемые межпланетные корабли не только достигли Марса и обеспечили развертывание на Красной планете базы-колонии, но и активно исследуют пояс астероидов. Множество экспедиций отправлено к околоземным астероидам, осуществлена экспедиция на орбиту Венеры. Началась подготовка к развертыванию исследовательских баз у планет-гигантов - Юпитера и Сатурна. Возможно, планеты-гиганты станут целью первого испытательного полета межпланетного корабля с термоядерным двигателем с магнитным удержанием плазмы.
Запуск метеозонда на Титане
В космонавтике активно применяются достижения биологии, ведь генетические модификации позволяют избавиться от множества проблем, вызванных невесомостью и радиацией. Ускоряется адаптация к новым условиям (пониженной гравитации Луны и Марса). Созданы системы жизнеобеспечения с высокой степенью замкнутости (95-98% по массе). Ведется разработка синтетической жизни - «вакуумных цветов», добывающих ценные ресурсы из астероидов.
Часть третья: светлое космическое будущее - XXII век и далее
Магнитные катапульты Меркурия выстреливают ресурсы, лазерные околосолнечные установки используются для передачи энергии по всей Солнечной системе и для разгона солнечных парусников - первые зонды отправлены в облако Оорта и к ближайшим звездам.
В космосе живут и работают миллионы постлюдей (внешний вид многих из них сильно отличается от обычного человека).
Десятки тысяч обитателей летающих городов Венеры. Генетически модифицированные колонисты способны работать на поверхности планеты в легких скафандрах. Проводятся эксперименты по терраформированию этой планеты.
В космосе, в точках Лагранжа у Луны - базы межпланетных кораблей, колонии О’Нейла, телескопы, боевые платформы.
На Луне гигантские города под куполами, заводы, электростанции.
Первый этап терраформирования Марса завершен - на поверхности можно находиться в кислородных масках, есть жидкая вода. Пыль из атмосферы убрана. Новое небо Марса - темно-фиолетовое.
В астероидном поясе гигантские верфи, заводы, колонии-города внутри астероидов. Ведется активная добыча ресурсов (которые, как правило, тут же и потребляются).
Строительство космического поселения из астероидного материала
У Юпитера за радиационными поясами - научная орбитальная станция-тор, на которой работают сотни ученых. Временные базы есть и на спутниках Юпитера.
На Титане у Сатурна - крупные базы, фактически колонии. В атмосфере Сатурна активно ведется добыча гелия-3.
Небольшие научные базы действуют в системах Урана и Нептуна. В поясе Койпера ведется активная исследовательская деятельность - одновременно работает десяток тяжелых термоядерных межпланетных кораблей.
Земля постепенно превращается в заповедник - все более строгие законы и квоты. Большая часть промышленности перенесена на Луну, орбиту, астероиды. На Земле остались обычные люди - те, кто по религиозным или иным соображениям хотят здесь состариться и умереть.
Завершено строительство экваториального пускового кольца - проблема с доставкой грузов из глубокого гравитационного колодца Земли практически решена.
Следующий шаг - звезды! Если законы нашей вселенной не позволяют перемещаться быстрее света, то к звездам полетят «эмбрионы и идеи» на «медленных» кораблях - со скоростью 1/10 световой. На сотни лет затянется первый этап экспансии в Галактику. Однако для постлюдей и тысяча лет не будет казаться большим сроком. Новые корабли будут становиться все быстрее, пока не появятся субсветовики покрывающие межзвездные бездны за считанные годы, а по корабельному времени - и того быстрее.
Если же путешествия быстрее скорости света возможны (например, в виде пузыря Алькубьерре), то экспансия в Галактику может начаться даже раньше освоения Солнечной системы. Может быть, уже в XXI веке - но это уже совсем другая история.
Колония на Титане. Искусственное Солнце в небе и синтетическая жизнь, преобразующая атмосферу на поверхности
Читать в блоге автора: http://users.livejournal.com/---lin---/392538.html