преобразование гигантских мощностей электроэнергии в радиоизлучение, бортовая направленная антенна с диаметром порядка километра, средства приема мощного потока радиоизлучения и его обратного преобразования в электроэнергию и так далее. Но все эти проблемы лежат в области реального.
Идеи космических электростанций привлекают потому, что они могут внести существенный вклад в решение одной из самых сложных задач, стоящих перед человечеством, - задачи создания экологически чистой энергетики.
С идеей создания солнечных электростанций и других больших конструкций (например, гигантских радиотелескопов) связана задача создания космических роботов. Это актуальная задача современной космической техники. Опыт работы космонавтов на орбите в открытом пространстве показывает опасность этих работ и крайне ограниченные возможности человека, закованного в доспехи выходного космического скафандра. Даже изготовленные из мягких тканей и резиновой тонкой гермооболочки элементы выходного скафандра превращаются в жесткую конструкцию вследствие перепада между внутренним давлением в скафандре и внешним вакуумом, составляющего 0,3-0,4 атмосферы. Постоянная необходимость специальной фиксации и страховки, скованность движений человека, одетого в скафандр, резко снижают производительность, эффективность его работы в открытом пространстве. В то же время опыт показывает необходимость расширения работ вне герметичных отсеков станций и кораблей. Обслуживание самих орбитальных станций, их ремонт и профилактика, обслуживание автоматических космических аппаратов и пилотируемых кораблей на орбите, строительство больших конструкций, платформ спутников связи, больших орбитальных станций, больших астрофизических инструментов, антенн радиотелескопов и прочего невозможны без выполнения сложных и объемных работ в открытом пространстве. Общий объем этих работ представляется довольно большим, он явно не под силу одетым в скафандры космонавтам.
Отсюда и задача создания робота для выполнения работ в открытом пространстве. Каким он должен быть? Внешне он представляется пяти- или шестилапым существом. Вернее, двух- или трехруким и трехногим: одна или две 'руки' работают, а одна или две держат запасной инструмент или подготовленную к установке деталь или прибор. Назначение 'ног' - фиксация робота на внешних элементах конструкции обслуживаемого аппарата или строящегося объекта. Желательно иметь три 'ноги', чтобы силовые моменты не нагружали конструкцию 'ног'.
Можно представить два типа роботов: телеуправляемые и автономные. Телеуправляемый робот управляется человеком-оператором или даже бригадой операторов, расположенных внутри орбитальной станции или даже на Земле. Для управления операторам нужно иметь стереоскопическое изображение места работы или места фиксации, причем в различном масштабе. Это означает, что робот должен иметь несколько пар телевизионных камер, снабженных трансфокаторами, направление визирования которых может меняться, и линии связи, обеспечивающие передачу изображений операторам по двум телевизионным каналам. На рабочем месте операторов должны быть достаточно мощные средства, строящие перед оператором стереоскопическое изображение динамичной картины в темпе приема. В случае, если выбирается управление с Земли, должна обеспечиваться широкополосная (два телевизионных канала) линия связи по цепочке: робот орбитальная станция - спутник-ретранслятор - наземный пункт связи с ретранслятором - центр управления, где располагаются пульты управления операторов. Обеспечение таких линий связи вполне реально, но очень громоздко. Поэтому можно представить, что на каком-то этапе предпочтение может быть отдано более простому варианту использования в качестве операторов космонавтов, находящихся непосредственно на борту станции.
Принципиально возможно создание роботов, самостоятельно выполняющих работу по указанию, данному в достаточно общем виде. Но пока это еще не под силу современной технике. Распознавание образов, выбор алгоритмов для данной конкретной работы, алгоритмы ее планирования - подобные задачи еще далеки от решения. Хотя развитие работ в этом направлении неизбежно. Это направление совпадает с общим направлением разработки универсальных роботов для нужд промышленности, для использования в сельском хозяйстве, в шахтах и на тяжелой работе в сложных и опасных условиях. Да и даже в домашнем хозяйстве неплохо избавиться от рутинных работ по уборке помещений, приготовлению пищи и тому подобному.
Жизнь прошла, но проблема орбитальных станций в целом так и осталась нерешенной. По существу это вопрос о жизни самого человека в новом мире, в который он проник, но не знает зачем и не видит, не понимает, что может непосредственно он в этом мире сделать, не оставаясь на уровне 'дворника' или 'сантехника'. Разобраться в этом, экспериментировать и искать - задача следующего поколения.
РАКЕТА КАК САМОЛЕТ
Не только выбор цели, удачные или неудачные решения конструктивных проблем самих космических аппаратов определяют возможности и перспективы космической техники. Не меньшее значение будет иметь и экономическая сторона дела: а во сколько то или иное предприятие обойдется? Во сколько обойдутся работы по самому космическому аппарату, каковы будут транспортные расходы на доставку аппаратов к их месту работ. То есть многое, если не почти все, будет зависеть от стоимости аппаратов и их ракет- носителей.
Стоимость выведения на орбиту космических аппаратов пока очень велика. Это объясняется высокой стоимостью ракетных двигателей, дорогой системой управления, дорогими материалами, используемыми в напряженной конструкции ракет и их двигателей, сложной и, как правило, дорогостоящей технологией их изготовления, подготовки к пуску и, главным образом, их одноразовым использованием.
Доля стоимости носителя в общей стоимости запуска космического аппарата бывает разной. Если носитель серийный, а аппарат уникальный, то около десяти процентов. Если наоборот - может достигать сорока процентов и более. Где вы видели на Земле объект, доставка которого к месту использования стоила бы так дорого?
Как вы думаете, сколько стоит выведение на орбиты или на орбитальную станцию одного килограмма массы космического аппарата? Данные о стоимости доставки на орбиту с помощью наших ракет в застойных рублях, которые можно приближенно принять равными доллару Соединенных Штатов, на килограмм массы КА, доставленного на орбиту (на орбитальную станцию дороже в два-три раза) дают очень большой разброс: от 250 (ракеты типа Р7 и 'Протон') до 2000 (ракеты 'Зенит') долларов на килограмм. Эту оценку едва ли можно считать достаточно надежной не только из-за большого разброса величин (который может быть объяснен и тем, что в больших цифрах учитывались не только эксплуатационные расходы, но и расходы на разработку, на экспериментальную отработку, на создание заводов), но и из-за того, что заработная плата в нашей стране была в несколько раз ниже, чем в развитых странах Запада. Поэтому более объективной представляется аналогичная оценка по стоимости доставки одного килограмма на орбиту с помощью современной французской ракеты 'Ариан': примерно 5000-6000 долларов на килограмм.
Это очень дорого, и поэтому возникла мысль о том, чтобы создать ракету-носитель, которая, подобно воздушному лайнеру, взлетала бы с космодрома, совершала полет на орбиту и, оставив там спутник или космический корабль, возвращалась на космодром.
Первой попыткой реализации такой идеи было создание системы 'Спейсшаттл'. Несмотря на прекрасно выполненную работу, эту попытку едва ли можно назвать удачной. По первоначальному проекту стоимость запуска системы не должна была превышать 10 миллионов долларов, и, соответственно стоимость доставки на орбиту 1 килограмма полезного груза предположительно составляла около 350-450 долларов, вместо 5000 при доставке полезного груза с помощью одноразовых ракет. Но жизнь показала, что это слишком оптимистичная оценка: только эксплуатационные расходы (то есть без учета расходов на разработку машины, подготовку производства и прочего) и стоимость пусков системы составляют около 400 миллионов долларов и, соответственно, стоимость доставки 1 килограмма полезного груза на орбиту - около 13 000 долларов на килограмм. То есть по сравнению с проектным замыслом стоимость доставки полезного груза на орбиту с помощью системы 'Спейсшаттл' оказалась в 30-40 раз больше!
Главными причинами такого ошеломляющего 'превышения сметы' явились применение значительного количества одноразовых элементов, очень сложная конструкция, собираемая в районе старта из четырех частей, требующая сложной подготовки и испытаний перед запуском, анализа хода полета и управления машиной в полете, недостаточная автоматизация работ на космодроме, неоправданно трудоемкая роль служб космодрома в процессе подготовки, испытаний, запуска и управления в полете. Во всех этих процессах должно участвовать большое количество высококвалифицированных и высокооплачиваемых специалистов. Следует, справедливости ради, сказать, что наша аналогичная система 'Буран' не отличается от 'Шаттла' в лучшую сторону.
