Космические фабрики: неизбежное будущее человечества?
В октябре 1957 года научная фантастика воплотилась в реальность: в космос отправился «Спутник», первый посланник Земли. С тех пор прогресс неустанно двигался вперед. Люди, мужчины и женщины, неоднократно посещали космос, проводили исследования, возможно, даже любили друг друга. Мы привыкли видеть в космосе полигон для ученых, но может ли он стать в будущем более полезным для человечества? Сможем ли мы однажды получить экономическую выгоду от промышленной деятельности в космосе, например, в виде космических фабрик, использующих плюсы микрогравитации?
Правительства, финансирующие дорогущие космические миссии, давно ищут способы наладить экономическую отдачу. В конце 1990-х годов NASA приветствовало любые инициативы, заявляющие, что смогут извлечь из космоса деньги. В ходе этого финансового стимулирования появились многие заявления на тему создания орбитальной промышленности. Отсутствие силы тяжести позволит выращивать белковые кристаллы, необходимые для борьбы с раком, говорили они. Новые материалы, произведенные в условиях невесомости, будут обладать новыми полезными свойствами, говорили они. И многое другое.
Однако затраты на запуск материалов и необходимого оборудования, обработку ингредиентов с последующим возвращением на Землю постепенно показали: эти идеи экономически нецелесообразны. Стоимость отправки грузов в космос приближается к стоимости золота за килограмм. В итоге выходит, что любое производство и обработка в космосе будет слишком дорогим, чтобы стоило этим вообще заниматься. Грядут ли перемены?
Ближайшее будущее
У нас уже имеются определенные возможности для промышленного освоения космоса на Международной космической станции. Она вращается вокруг Земли 16 раз за день, и на ее борту порядка шести астронавтов. Ежедневно на МКС проводится широкий спектр экспериментов в области биологии и физики — по сути, МКС — это лаборатория микрогравитации. Многие из этих экспериментов генерируют информацию, имеющую непосредственно отношение к промышленности.
В качестве одного из примеров, понимание того, как текут расплавленные металлы в процессе отливки сложных форм, требует измерений свойств металла вблизи температуры плавления. Лучше всего это делать с образцами, плавающими в условиях микрогравитации. Полученные данные улучшат будущее экономики и надежность литья на Земле. Условия микрогравитации выступают важным инструментом в понимании физических и биологических процессов, протекающих и на Земле.
Недавно Европейское космическое агентство обратилось к промышленности в поисках новых идей для коммерческого участия в МКС. Большинство предложений были сосредоточены на обеспечении дешевого доступа к МКС с использованием упрощенного оборудования, а не на новых промышленных процессах. Так что промышленность получает шанс поучаствовать и опробовать новые идеи, но в целом ее направленность лежит в поиске дешевых способов достичь космоса и покинуть его, не говоря уж о проведении бизнеса в микрогравитации.
Время жизни МКС ограничено. ЕКА примет решение касательно продления срока службы МКС в декабре этого года совместно с NASA, и скорее всего, станция проработает до 2024 года. Затем она сойдет с орбиты и к 2030 году будет уничтожена.
Следующий шаг за пределы МКС в настоящее время обсуждается под странным названием «жилой среды глубокого космоса» (Deep Space Habitat, DSH). Это должна быть временная колония, удаленная от Земли и даже от низкой околоземной орбиты, на которой плавает МКС. Ее построят с использованием аппаратного обеспечения, оставшегося от МКС, и будут обрабатывать материалы из окрестностей Луны или астероидов для поддержания работы этой среды, тем самым снизив стоимость на ее обслуживание. В первую очередь будут обращать внимание на воду и кислород, поскольку их необходимо около 30 килограммов на одного человека в сутки.
Далекое будущее
Дальнейшие миссии освоения космоса получат существенный толчок, благодаря обработке материалов на астероидах — особенно если удастся производить из них ракетное топливо или строительные материалы — но это будет не скоро. Среди актуальных предложений — разработка астероидов, которая обещает долгосрочную экономическую выгоду для всех. Материалы, присутствующие на астероидах, имеются на поверхности многих планет, но в последнем случае их добыча и обработка будет дороже, чем любой другой вариант. В настоящее время планируются миссии по разработке ресурсов на Луне, спутнике Марса Фобос и других небесных объектах, но реализация их начнется не раньше чем через десять лет.
Нам еще только предстоит определить многие материалы, которые могут быть созданы в условиях микрогравитации и найдут серьезное применение повсюду. Возможностей масса. Создание твердой пены путем введения газов в смесь расплавленного стекла и охлаждение этой массы в условиях микрогравитации (без гравитационного разделения компонентов) позволит создать строительный материал с прочностью стали и сопротивлением коррозии, присущим стеклу. Однако более вероятно, что продукт таких фабрик пойдет на производство других фабрик и космических станций.
Десятки лет назад люди грезили «космическими колониями» вдали от Земли. Они должны были быть независимы от Земли в условиях кризиса и обладали бы самоподдерживающимися системами. «Спутник», МКС, а потом и Deep Space Habitat — все это шаги на пути к таким колониям. После их создания, возможно, именно на них мы будем полагаться в процессе жизни, удаляясь все дальше от Земли.