Человеческая экспансия: Индустриализация космоса

К. Э. Циолковский: “Человечество не останется вечно на земле, но в погоне за светом и пространством сначала робко проникнет за пределы атмосферы, а затем завоюет себе все околосолнечное пространство”.

Думаю, слова Циолковского можно продолжить: ‘’а затем завоюет себе все пространство вселенной’’. Экспансия — не всегда зло, это прежде всего, эволюционная необходимость двигаться вперед ради выживания вида. Пока нашему виду, есть куда двигаться — космос, надо только понять, как этот космос усмирить и покорить. ХХ век ознаменовался полетом человека в космос. Сделаны первые шаги по практическому освоению ближнего космоса, в далеких просторах Вселенной летают космические аппараты — разведчики тайн мироздания. Сейчас уже можно говорить о космической среде обитания. Человечество уже прочно осваивает космос. С помощью космических аппаратов открыты радиационные пояса вокруг Земли, солнечный ветер, магнитосфера Земли, исследована Луна, ее грунт и атмосфера. Приступили к исследованию других планет Солнечной системы, зондируется Земля с целью обнаружения природных богатств, предсказывается погода, составлена более точная география Земли, ее формы, установлена спутниковая связь, оказывается помощь судам из космоса и многое другое. Что ожидает человечество в XXI веке? Трудно ответить на этот вопрос. Прогнозы капризны. А предсказывать космическое будущее считается делом нелегким. К.Э. Циолковский дал 16 этапов освоения космоса. В настоящее время космонавтика развивается по Циолковскому, мы находимся уже на восьмом этапе. То есть, половина пройдена. По каким направлениям в ближайшее время будет развиваться космонавтика? В первую очередь нас будет интересовать космическая индустриализация, которая позволит проводить на космических орбитах такие технологические процессы, которые невозможно проводить на Земле, использование в народном хозяйстве достижений космической деятельности, путешествий на планеты Солнечной системы и прежде всего на Луну, Марс, Венеру, где надо будет иметь технологии “вдохнуть” земную жизнь в колонизацию новых планет, и много чего другого, что кажется абсурдом сегодня, но будет традиционным завтра.

В кондратьевской теории технологических волн третьей — с 1875 года — обозначена эпоха стали, электричества и тяжелой промышленности, четвертой — с 1908 года — эпоха нефти, автомобиля и массового производства, пятой — с 1971 года — эпоха информации и телекоммуникаций. Все в ожидании шестой волны — эпохи или био, или нанотеха, или новой энергетики, или полной экологизации индустрии, но мое субъективное ощущение — шестая волна должна быть связана именно с индустриализацией космоса. И вызнаете — она уже наступила, с 2002 года с появления проекта SpaceX, насколько это не феерично, но факт есть факт. Именно SpaceX и Илон Маск с 2008 года открыли эру коммерческого космоса и запустили процессы индустриализации нашей колыбели. Космическое пространство давно стало доступным, но освоение людьми солнечной системы до сих пор не выходило из стадии пробных посещений. И сдерживали полномасштабную космическую экспансию не столько дороговизна полетов, сколько традиционализм государства, как института человеческой цивилизации к космосу, а именно — отношение к нему, как к инструменту научной пропаганды, но не как к инструменту развития и экспансии не государства, а всего человечества. Сейчас к освоению космоса начали подключаться новые, частные группы с практичными программами, способными перевести космонавтику в новые русла. О чем я упомянул в случае со Space X. Представители научного сообщества, а также компании, работающие в космической отрасли, регулярно предлагают что-то на потребу публики. Наибольший интерес вызывают такие направления их работы, как вывод поселений на орбиту Земли, строительство баз на поверхности Луны, а также экспансия и терраформирование Марса. СМИ с энтузиазмом подхватывают эти темы, а представители отрасли не устают подкидывать им что-то свежее. Но пока в основном, мировая космонавтика плыла по течению, а её деятельность ограничивалась запуском искусственных спутников и обслуживанием действующих МКС. Давайте разберемся, что же сегодня мешает человеку беспрепятственно бороздить космические просторы:

· Во-первых, отсутствие необходимых двигателей, способных придать нужную скорость для космического аппарата

· Во-вторых, космические системы навигации находятся на крайне низком уровне развития. Основной сетью, используемой для обеспечения связи абсолютного большинства космических аппаратов, является DeepSpaceNetwork. Она способна эффективно работать лишь на сравнительно небольшом удалении от земли и не может быть использована для полётов на большие расстояния — хотя радиоволны и движутся со скоростью света, передача сигналов в глубокий космос по-прежнему занимает часы

· В-третьих, что особенно важно, у ракет-носителей, без которых не взлетишь с Земли, чрезвычайно низкая эффективность, и они экологически чрезвычайно опасны. Например, если учесть все полётные и предполётные затраты и потери энергии, то КПД ракеты — менее одного процента

Эксперты говорят, что предельно допустимая производительность всего мирового ракетно-космического комплекса в настоящее время — пока менее тысячи тонн грузов в год, что находится на доисторическом уровне производительности. При баснословно высокой стоимости перевозок — доставка каждой тонны груза на орбиту обходится примерно в 10 миллионов долларов. В таких параметрах индустриализация — абсурд с экономической точки зрения. Однако, человечество должно идти в космос. Можно предположить, что новая концепция частного освоения космоса даст основу для запуска индустриальной системы освоения космоса, делающей выгодным объединение разных программ, связанных с космическими ресурсами и услугами, в единую структуру, мировую «Космическую корпорацию». Но мы понимаем, что сегодня и даже завтра — это пока идея фикс. Но уже сегодня, в прессе можно найти ответы, а чем же таким такая группа будет заниматься и во что конкретно сегодня можно определить понятие ‘’Индустриализации космоса’’. Какие направления и какие вопросы будут решаться, какие цели данный термин под собой подразумевает:

Развитие спутников и создание глобальной группировки спутников на околоземной орбите. Очевидно, что спутниковая группировка и предоставляемые спутниками информационные услуги экономически эффективны и глубоко интегрированы в глобальную информационную земную среду. Спутниковая группировка и космические информационные услуги — это первый этап масштабного практического освоения космоса. Спутники не могут служить средством освоения солнечной системы, так как это орбитальные аппараты, часть земной информационной инфраструктуры. Но спутниковая группировка может служить базисом для развития нового этапа индустриализации космоса, связанного с развитием инфраструктуры для выведения спутников на орбиту, перевозки и обслуживания этих аппаратов в космическом пространстве. Такая инфраструктура будет представлять собой надстройку над спутниковой группировкой, которая с экономической точки зрения будет частью сферы космических услуг и будет иметь под собой экономическую почву. С технической точки зрения это будет полноценная индустриальная система, способная на разнообразную деятельность, связанная с транспортными услугами, монтажом, обслуживанием, производством и практическим освоением инопланетных сырьевых ресурсов и служащая прототипом будущей космической промышленности.

Орбитальная логистика: поточная система выведения, орбитальная транспортная система, топливно — сырьевая база на Луне. Первоначальная индустриализация космоса должна состоять из нескольких основных инфраструктурных систем: Поточной системы выведения, позволяющей в разы, снизить стоимость доставки грузов на орбиту; группировки орбитальных многофункциональных аппаратов/кораблей, представляющих собой постоянную и недорогую транспортную систему для движения в открытом космосе; сырьевой базы на Луне, служащей основным источником топлива для орбитальных аппаратов/буксиров и минерального сырья для переработки на орбитальных станциях; и крупной околоземной пилотируемой станции, служащей основной опорной базой для ведения разнообразной, сложной человеческой деятельности в космосе и выполняющей функции транспортного хаба.

Как бы это то, что должно стать основой для стратегической индустриализации, в принципе логически, без этих условий и возможностей и не может быть и речи об экспансии человека в космосе. Но прежде чем начнется широкомасштабная индустриализация космоса, околоземная группировка спутников и обслуживающая их индустриальная группировка должны пройти через качественную модернизацию систем спутниковой связи и освоение космической солнечной энергии как минимум. Модернизация спутниковой связи должна проходить за счет перехода на спутниковые системы большей площади и мощности, которые должны монтироваться на орбитальных станциях из модульных блоков и обладать достаточной силой для поддержания связи через сотовые, телевизионные и радио каналы. Это сделает информационные услуги повсеместно доступными, независимо от наземных станций. И как минимум в десятки раз расширят рынок космических услуг. После появления дешевых инфраструктурных транспортных систем и монтажных центров в космосе станет выгодно строить мощные солнечные электростанции. Орбитальные солнечные электростанции будут питаться от естественного термоядерного реактора Солнечной системы. Их энергия будет недорогой, экологически чистой и практически неистощимой. Сейчас проекты солнечных электростанций нерентабельны, но появление космической инфраструктуры может сделать их самым перспективным направлением развития энергетики, способном вытеснить традиционные электростанции, работающие на ископаемом, органическом или ядерном топливе, и занять доминирующее положение на мировом энергетическом рынке. Направление космической солнечной энергетики может сделать космонавтику одной из важнейших мировых индустрий, имеющей триллионные обороты и вовлекающей в свое развитие крупнейшие инвестиции. После прохождения стадии роста, связанной с солнечной энергетикой, процесс индустриализации космоса получит достаточную мощь и уровень технологического развития, чтобы дальнейший рост перестал быть ограниченным обслуживанием околоземных космических аппаратов и начал распространяться на пространство Солнечной системы. Какие перспективы роста?

Космическое производство

Сейчас уже началась смена технологического уклада, предполагающего переход от традиционного производственного оборудования до разветвленных производственных цепочек, от сырья до конечного изделия, к универсальным станкам, которые позволят сократить всю производственную цепочку всего до нескольких небольших станков и при этом получать разнообразные законченные изделия высокого уровня сложности. Самый известный пример станка «нового цикла индустриализации» — это 3D-принтер и репликаторы. Смена технологического уклада произведет революцию в производственной сфере и сделает доступной широкомасштабную индустриализацию космоса. Переносить в космос традиционное предприятие, чтобы делать на нем строительные конструкции, вездеходы и производственное оборудование, способное обеспечить самостоятельное воспроизводство производящих мощностей, запредельно дорого. Но производственную цепочку, основанную на станках нового цикла, можно разместить и в стандартном космическом модуле весом в двадцать тонн. При этом производственный модуль будет работать по почти полностью замкнутому циклу, имея возможность как получать готовые изделия из исходного минерального сырья, так и производить собственные копии, такие же модули, укомплектованные станками. И это даст возможность начинать индустриализацию других планет с отправки на них всего нескольких производственных модулей и универсальных роботов, которые будут дублировать друг друга и строить инфраструктуру. Это колоссально снизит стартовые затраты при создании космических предприятий до нескольких сотен миллионов или нескольких миллиардов долларов, привычных для крупного бизнеса. После появления сырьевой базы на Луне начнется освоение инопланетного сырья, к чему будет подталкивать его относительная дешевизна. При дальнейшем развитии индустриальной инфраструктуры производственная деятельность также будет развиваться и усложняться. Производство будет более высокотехнологичным, способным производить не только простые детали и конструкции, но и сложные законченные изделия, такие как модули для пилотируемых станций, корпусы космических кораблей, вездеходы для работы на Луне или механическое оборудование для лунных или инопланетных баз.

Космические финансы

Мы уже говорили, о том, что без развития связи, обеспеченной спутниковой инфраструктурой, освоение космоса будет не эффективным. Здесь же стоит упомянуть и космический интернет, и все возможности, которые он дает на Земле, будут доступны в космосе. Да да, речь идет о технологии блокчейн в космосе и использовании криптовалюты и криптоплатежей для финансирования нужд в освоении космоса, из самого космоса. Ведь как вы считаете, при колонизации других планет, человек будет с собой таскать золотые слитки из Земли или пустые долларовые банкноты? Я так не думаю, ведь, что касается золота — то вполне вероятно, что в будущем мы будем иметь к нему ресурсный доступ с астероидов и шахт на других планетах, что в перспективе отнимет у золота статус накопления и его стоимость значительно пуститься. А вот то, что касается криптовалюты, которая не имеет физической нагрузки, но при это с помощью технологии имеет виртуальную ценность и полезные пользовательские свойства, включая как средство платежа, то перспективы более чем оптимистические для развития финансовой инфраструктуры космического производства и космической экономики. В 2019 году Европейское космическое агентство выдало грант криптопроекту SpaceChain. Задача проекта — построить спутниковую блокчейн-систему. По задумке, она будет в разы безопаснее «земных» блокчейнов. В системе SpaceChain, чтобы транзакция прошла успешно, необходимо получить одобрение от трех нод. Две из них находятся на Земле, а третья — на орбите, в перспективе, все ноды — будут на орбите. Как вы думаете для чего? И неужели вы считаете, что в Европейском космическом Агентстве идиоты? Конечно же нет, так их цель — смотреть вперед и искать перспективы.

Космическая экономика

Предложенная концепция развития космической индустрии дает возможность приступить к созданию внеземной индустриальной системы в ближайшем будущем и обеспечить ее уверенный рост, вплоть до стадии промышленного освоения Солнечной системы. Можно согласиться с тем, что полномасштабное практическое освоение космоса обещает фантастические перспективы для развития экономики. Но пока обсуждаемые концепции копируют развитие индустрии на Земле без учета космических специфических условий. В отличие от Земли, в космосе высокие транспортные затраты, но много энергии и много легко доступных минеральных ресурсов. Обсуждаемые концепции предусматривают строительство в космосе сырьевых предприятий, за счет доставки оборудования с Земли. Но затраты на перемещение в космос земных промышленных мощностей настолько велики, что подобные программы будут сверхдорогими и сверхдолгосрочными, бессмысленными с коммерческой точки зрения. Или для реализации таких программ будут нужны совершенно новые, дешевые космические корабли, например, с термоядерными двигателями, создание которых невозможно на базе современных технологий или с ВАРП двигателем Алькубьерре (движение благодаря волнам, которые одновременно сжимают пространство перед кораблем и растягивают пространство позади корабля). Экономику в космосе стоит начать строить с обслуживания околоземных коммерческих космических аппаратов. Потом перейти к началу масштабной индустриализации космоса — не за счет переноса в космос промышленных мощностей с Земли, а за счет их строительства с нуля, с использованием новых технологий, отработанных на стадии обслуживания околоземной спутниковой группировки, так процесс будет в части расходов более эффективным и экономным. Развиваясь по такому принципу, процесс индустриализации космоса будет не расходовать государственные бюджеты, а с первых шагов начнет наполнять экономику деньгами. И приносимая им прибыль будет непрерывно расти по мере роста космической индустриальной системы, пока не станет ведущей отраслью в экономике Земли.

Колонизация планет и освоение астероидов. Новая эволюция космической индустриализации

Как известно, пилотируемые полеты на Марс и создание постоянной базы на этой планете технически возможны, но полеты на Марс дороги, и принятые марсианские проекты в эти суммы не укладываются. В то же время начинает зарождаться направление практического освоения астероидов. На астероидах есть множество самых разнообразных минеральных ресурсов в легкодоступной форме. Но инвесторов особенно привлекают изобильные и богатые астероидные месторождения драгоценных металлов и редкоземельных элементов. Эти вещества являются ценным сырьем в производстве электроники и многих высокотехнологичных индустриях. Они востребованы, и спрос на них будет постоянно расти. Освоение астероидных ресурсов — это одно из основных крупномасштабных направлений практического освоения космоса. Для перспективной индустрии по добыче астероидных ресурсов понадобится опорная база, в которой смогут базироваться и обслуживаться транспортные корабли, производиться оборудование для добычи и дробления грунта, ремонтироваться и обслуживаться дорогое высокотехнологичное оборудование, доставляемое с Земли. Одно из лучших мест для размещения основной базы — это орбита Марса, его спутники, Фобос и Деймос. Марсианская орбита расположена между астероидами и Землей, она близка к поясу астероидов, но в то же время Марс медленно облетает пояс астероидов. Это делает его хорошим местом как для разведки астероидных месторождений и последующего освоения астероидного пояса добывающими базами, так и для промежуточной переработки, обогащения астероидных ресурсов перед их отправкой на Землю. Марсианская база для персонала, обслуживающего астероидную индустриальную систему, будет служить своего рода зоной отдыха между вахтами на марсианскую орбиту и местом дистанционной работы по управлению космическими кораблями, технологическими линиями и роботами. В отличие от проектов научных обитаемых баз на Марсе в концепции «марсианского поселка», марсианская база и присутствие на ней людей экономически обосновано. В отличие от абстрактных научных программ освоения Марса, начало колонизации этой планеты через базу астероидной группировки на ее орбите является экономически обоснованным подходом, имеющим уверенные шансы на реализацию в обозримом будущем. Широкомасштабная промышленная колонизация космоса будет основана на технологиях нового цикла, она будет мало затратной и быстрой. Бесчисленные производственные модули и роботы будут дублировать друг друга, в геометрической прогрессии строить тяжелую индустрию и инфраструктуру, вызывая быстрый и ничем не сдерживаемый рост внеземных промышленных мощностей. Быстрый рост космической промышленности приведет к тому, что она сравнительно быстро, за одно или несколько десятилетий, превысит промышленный и экономический потенциал Земли, после чего ее рост продолжиться с еще более возрастающими темпами. Из-за чего мировая цивилизация при вступлении в космическую эру перейдет в состояние постоянного и быстрого развития. Уверяю вас, это не фантазия и вполне реальные вещи.

Прогнозируемые этапы освоения и индустриализации космоса

Изучая этот интересный вопрос, я наткнулся на прогнозы индустриализации космоса доктора физико — математических наук Лескова (журнал ‘’Наука и жизнь’’ 1985 год №6). Могу сказать, что в последствии уже много источников ссылаются на эти прогнозы и указывают на них ссылки. Даже по прошествии 30 лет, многие гипотезы и даты выглядят уже не сказкой, а реальностью. Ну, а если еще учитывать процессы ускорения человеческого технического прогресса, то вполне реально эти сроки станут реальностью гораздо раньше заявленных ранее сроков. Так что давайте посмотрим на этапы:

1.Опытно-промышленное производство в космосе улучшенных материалов 1985–1990 годы
2. Космические аппараты и энергоустановки нового поколения. Широкое распространение космических информационных систем. Промышленное производство материалов 1990–2000 годы
3. Глобальный банк научно-технической информации. Космические линии передачи энергии на большие расстояния. Освещение Земли с помощью орбитальных отражателей 2010 год
4. Космические солнечные электростанции для энергоснабжения Земли 2050 год
5. Единая информационная и энергопромышленная космическая система 2120 год
6. Индустриальное освоение Луны 2180 год
7. Космическая экоиндустрия. Восстановление природных ресурсов. Глобальное управление погодой 2300 год
8. Крупномасштабные искусственные сооружения в космосе. Энергопотребление на уровне 1023–1024 Дж/год 2400 год
9. Использование вещества других планет, их транспортировка на удобные орбиты 2500 год
10. Освоение Венеры и Марса 2700 год
11. Энергетические системы на основе новых физических принципов 2800 год
12. Использование новых фундаментальных открытий в физике 3000 год

Переход в космическую эру вызовет мощнейший за всю предыдущую историю экономический, технологический и обще цивилизационный подъем человечества. Предстоящая в будущем космическая экспансия во многом будет схожа с морской экспансией Европы, которая началась около пятисот лет назад и вызвала в Европе подъем экономики, развитие технологий и науки, которые в конечном счете подняли человечество на современный уровень со средневекового. С той разницей, что в космосе колонизации подлежат не новые земли, вместе с их населением, а астероиды и необитаемые планеты. И в отличие от цивилизационного скачка прошлого, длившегося столетия, быстрый прогресс современных технологий вместе с мощью современной промышленности и экономики сделают подъем мировой цивилизации на новый уровень намного более быстрым, а скорее экспоненциальным. При использовании рациональных подходов к развитию космической индустрии, первые значимые результаты от колонизации космоса станут доступны через несколько ближайших десятилетий, во время жизни текущего поколения людей.

Эрленд Лу: “Если космос располагает безграничным запасом времени, это не просто означает, что может произойти всё, что угодно. Это означает, что всё когда-нибудь действительно произойдет”.

Присоединиться к чату — https://t.me/joinchat/AAAAAE84vCXg5PK-VpHADg

Sergiy Golubyev (Сергей Голубев)

EU structural funds, ICO/STO/IEO projects, NGO & investment projects, project management, comprehensive support for business