Экологичные аэрокосмические технологии и проекты: методология, история, перспективы Текст научной статьи по специальности «Прочие гуманитарные науки»

yflK 629.7

DOI: 10.30981/2587-7992-2018-96-3-78-85

: 3;

■■■■ ^ г

I l_l 1 LML IVГП* JfJIu. ^ .

■ -'r -V ■■ ■.■■:■■ i

ЭП-- к • 'i

■ л

l1. ■

SPACE TECHNOLOGIES AND PROJECTS: METHODOLOGY, HISTORY, PROSPECTS

Sergey V. KRICHEVSKY,

Dr. Sci. (Philosophy), Professor, ChiefResearcher, S.I. Vavilov Institute for the History of Science and Tech nology of the Russian Academy of Sciences (IHST RAS), Moscow, Russia, [email protected] ' c ..

Îv' "Y*

I-!

Щ »j

£ ■

is

- - ■ ' 11_ 41 *

v * ■

' J

4) a «• ^

■ x :

ь Сергеи Владимирович КРИЧЕВСКИЙ,

к докпщ философских наук, профессор, главный

■ .научный сотрудник Института истории

■ естествознания и техники имени СМ. Вавилова щ ^РАН, Москва, Россия,

вуЫсЬ^та'й.ги

АННОТАЦИЯ I Публикуются материалы исследований, посвященных экологическим аспектам истории техники, по новому научному направлению - экологичным аэрокосмическим технологиям и проектам. Цель исследований - анализ и стимулирование процесса экологизации аэрокосмической деятельности в России и мире, что актуально для науки, образования и практики. Освещена методология исследований. На основе анализа практики сделана периодизация истории экологичных технологий и проектов в аэронавтике и космонавтике за ~ 100 лет. Краткая история экологичных аэрокосмических технологий и проектов ХХ-ХХ1 веков представлена рядом важных примеров, охватывающих персоналии, их идеи и проекты, а также описания и иллюстрации. Дана общая оценка перспектив экологизации. Сформулированы основные выводы, результаты и рекомендации.

С № 21

Ключевые слова: анализ, аэрокосмическая ^.деятельность, перспективы, чистая, «зеленая»

технология, эволюция, экологизация, экологичные ■ ■ технологии и проекты

ВВЕДЕНИЕ

Проблема экологизации сферы аэрокосмической деятельности - одной из лидирующих технологических сфер - и перехода к экологичным аэрокосмическим технологиям является сложной, междисциплинарной и актуальной для России и мирового сообщества. Для ее решения необходимы анализ и прогнозирование эволюции аэрокосмических технологий, техники и проектов, а также переосмысление истории, современного состояния и перспектив на основе новых подходов и методов1.

Экологичные технологии и проекты - соответствующие экологическим нормам или опережающие их. Они снижают до минимума негативное воздействие на окружающую среду, жизнь и здоровье людей и обладают свойствами рационального потребления природных ресурсов (варианты этого и других определений по теме опубликованы в [1, 2]).

Общее количество всех выданных патентов в мире приближается к 80 млн (оценка автора на основе доступной информации, см. [2, с. 13]), но неизвестно, сколько из них относится к экологичным во всех сферах деятельности, а также конкретно в аэрокосмической сфере. Причем в мире из всех заявок патенты получают примерно 50 %, реализуется < 10 % всех патентов. Кроме того, многие новые технологии не патентуются и используются в режимах коммерческой тайны и лицензирования.

Существует значительный потенциал экологизации за счет перехода к экологичным (чистым, «зеленым») технологиям, однако он используется крайне неэффективно из-за устаревших правил игры и недостаточных стимулов.

Важно отметить, что до сих пор не созданы специализированные базы данных и знаний по экологичным аэрокосмическим технологиям и проектам.

Ситуация усложняется следующими обстоятельствами:

1) имеется большое и быстро растущее количество аэрокосмических технологий и проектов;

2) представления об экологичности, соответствующие требования и критерии со временем значительно меняются, ужесточаются;

3) в настоящее время отсутствуют устоявшаяся терминология и адекватные критерии оценки экологичности, чистоты и «зелености» технологий и проектов.

В 2017 году в России принята новая стратегия экологической безопасности [3], где указана важная роль экологически чистых технологий и обо-

снована необходимость перехода к ним. В связи с этим данная тема актуальна для науки, образования и практики в контексте безопасности, устойчивого развития и сохранения окружающей среды нашей страны.

1. МЕТОДОЛОГИЯ

1.1. Сущность проблемы перехода к экологичным технологиям и проектам. Речь идет о двух взаимосвязанных блоках: (1) познании, систематизации существующих и перспективных технологий, проектов и (2) управлении процессом их эволюции путем модификации «старого» и/или замены его «новым».

1.2. Основные методы и подходы: системный подход; сравнительный анализ; моделирование; обучение на примерах; автоматизированный поиск, обработка, анализ информации, включая big data и др.; экспертные методы.

1.3. Приоритет: выявление и анализ важных артефактов, примеров из истории аэрокосмической техники и деятельности.

1.4. Особенности и ограничения: 1) большой массив информации об изобретениях, патентах, проектах; 2) сложность автоматизации процесса выявления, анализа экологичных технологий и проектов; 3) отсутствие устоявшихся понятий и критериев (в том числе чистоты, «зелености»); 4) малый опыт исследований в России и мире по данной теме.

1.5. Источниковая база и изученность. Для исследований используются следующие источники информации: литература (выявлено и включено в работу более 300 публикаций); архивные источники; изобретения, патенты; нормативная база (стандарты и др.); электронные базы данных, Интернет; консультации со специалистами, экспертами.

1.6. Периодизация истории экологичных аэрокосмических технологий и проектов (в практике). Выделены три взаимосвязанных периода, дополняющие предыдущие периоды по охвату объектов и аспектов экологизации.

В аэронавтике (воздухоплавании и авиации):

I. Защита персонала и пассажиров

с 10-20-х годов XX века.

II. Защита населения с 50-60-х годов XX века.

III. Защита окружающей среды (ОС)

с 70-80-х годов XX века.

В космонавтике (космической деятельности):

I. Защита персонала с 50-х годов XX века.

II. Защита населения с 60-70-х годов XX века.

III. Защита ОС с 80-90-х годов XX века.

'Публикуются материалы исследований автора в ИИЕТ РАН в 2013-2017 гг. и по новой теме НИР «Экологичные аэрокосмические технологии и проекты ХХ-ХХ1 вв.: история, тенденции, перспективы» по госзаданию на 2018 год (государственный регистрационный № АААА-А18-118042790080-6). См. предыдущие публикации материалов исследований: [1, 2].

Рис.1. Цандер Фридрих Артурович Рис. 2. Модель межпланетного корабля Ф.А. Цандера (1923). Из «Описания (1887-1933), ученый, инженер межпланетного корабля системы Ф.А. Цандера» в виде материалов

патентной заявки [4, с. 179]

Причем, как правило, в практике сначала возникали экологические проблемы, затем, с опозданием, их осознавали и начинали решать, что продолжается и в настоящее время.

1.7. Классификации и модели. В 2013-2016 годах автором разработаны классификации и модели для формализации и анализа процесса эволюции технологий, техники, технологических укладов (ТУ), используемые для исследования экологичных аэрокосмических технологий:

1) классификация технологий («черные», «коричневые», «зеленые», «белые»);

2) модель оценки экологичности технологий, техники, отраслей с учетом аспектов наилучших доступных технологий, «зеленых» и др.;

3) новая модель эволюции технологий, ТУ (о соответствующих публикациях автора см. [1]).

2. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ. ПРИМЕРЫ ЭКОЛОГИЧНЫХ АЭРОКОСМИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ И ПРОЕКТОВ ХХ-ХХ1 ВЕКОВ

Выделим и рассмотрим ряд важных примеров ХХ-ХХ1 вв., охватывающих различные аспекты экологичности технологий и проектов.

1. Ф. А. Цандер (1887-1933), ученый, инженер-конструктор, изобретатель, Россия/СССР. В 1909 году (по другим данным - в 1911) предложил идею сжигания в полете в качестве топлива

элементов конструкции летательного аппарата, ставших ненужными. Рис. 1,2.

Разработал проект межпланетного корабля с использованием этой технологии, сделал описание, заявку на изобретение (1923-1924) [4]. Проект не реализован. Имеет особенности: возможно загрязнение ОС при сжигании металлов и т. п. (подробнее см. [5, с. 80]).

2. Г. Поточник (Г. Ноордунг) (1892-1929), инженер, Австрия. В 1928 году предложил «Колесо жизни» - проект орбитальной станции с искусственной гравитацией (жилой модуль - вращающийся тороид) [6]. Проект не реализован. Рис. 3,4.

3. В. П. Бурдаков (1934-2014), Россия. Нанотоп-ливо - топливо для перспективных ракетных двигателей (в топливных микрокапсулах, затем - в топливных микрогранулах). Предложено в 1995 году, запатентовано в России в 1999 году, проект не реализован [7, 8].

4. Ю. Л. Кузнецов (род. в 1951 году), Россия. Многоразовый крылатый ускоритель первой ступени ракеты-носителя (РН) «Байкал». Предложен в 1994 году Патент России в 1999 году [9].

Проект «Байкал» не реализован: его макет демонстрировался на различных выставках [10], но процесс осуществления проекта был остановлен. Возможно возобновление проекта. Рис. 5.

5. В. С. Леонов (род. в 1949 г.), Россия. Квантовый двигатель для космического корабля. Предложен в 1996 году. Получен патент России в 2001 году [11]. Рис. 6.

Рис. 3. Герман Поточник (Г. Ноордунг) Рис.4. «Колесо жизни» - проект орбитальной станции (жилой (1892-1929), инженер, Австрия модуль - вращающийся тороид) с искусственной гравитацией.

Г. Ноордунг,1928

Проект не реализован. Имеет особенности: основан на принципиально новой теории физики и принципиально новых технологиях, предложенных автором. Теория и технологии до сих пор не верифицированы и являются спорными.

6. В. С. Кузнецов (род. в 1937 г.), А. Г. Мунин (род. в 1927 г.), В. Ф. Самохин (род. в 1947 г.), Россия. Проект «Зеленый самолет», с минимизацией уровня шума за счет активного управления (подавления), опубликован в 2009 году [12]. Проект не реализован. Рис. 7.

7. А. Боршберг (род. в 1952 г.), инженер, и Б. Пиккар (род. в 1958 г.), аэронавт, Швейцария. Электрический самолет Solar Impulse на солнечных батареях (2009), первый полет

в 2009 году, кругосветный перелет Solar Impulse 2 в 2015-2016 годах [13]. Рис. 8.

8. И. Маск (род. в 1971 г.), бизнесмен, корпорация SpaceX, США. Многоразовая возвращаемая первая ступень ракеты-носителя Falcon 9. Первая успешная посадка ступени (2015), первое успешное повторное применение (2017) [14]. Рис. 9, ю.

Приведенные примеры показывают роль ученых, изобретателей, практиков в создании и внедрении экологичных технологий, проектов, а также важный вклад и потенциал нашей страны в сфере аэрокосмической деятельности. Однако большинство выдающихся идей, технологий, проектов в России и мире не внедрены в практику.

' [

I i

i-s ■ "

Р

ЯН;

Рис. 5. Многоразовый крылатый ускоритель первой ступени РН - МРУ «Байкал»

Рис. 6. Проект квантового двигателя В.С. Леонова (2001) Рис. 8. Электрический самолет - самолет на

солнечных батареях Solar Impulse 2 (Швейцария) (2015)

3. ПЕРСПЕКТИВЫ

3.1. Принципиально новые и перспективные экологичные аэрокосмические технологии и проекты. Общий систематизированный список таких технологий и проектов, открытый для дополнений, был ранее предложен и опубликован автором (см.: [2, с. 13-14]). Целесообразно рассматривать два взаимосвязанных множества: множество технологий и множество проектов, причем крупные проекты (особенно мегапроек-ты, сверхглобальные проекты) охватывают большие множества технологий.

3.2. Организационный аспект проблемы перехода к экологичным технологиям и проектам. Процесс перехода к экологичным технологиям должен базироваться на классификации технологий по критериям экологичности и активном управлении процессом экологизации.

Необходимы специальные мегапроекты для управления переходом аэрокосмической отрасли к чистым, «зеленым» технологиям. Пример: инициатива «Чистый космос» в Европейском космическом агентстве (ESA), ЕС, реализуемая с 2012-2013 годов. В ее структуре есть дорожные карты, инфографика и др., см.: [15]. Рис. 11.

Рис. 9. Илон Маск, инженер, предприниматель и мечтатель

Рис. 10. Изображение конструкции посадочного устройства первой ступени ракеты-носителя Falcon 9 в процессе посадки

Рис. 11. Clean Space (Чистый космос) ESA

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты:

1. Разработана и апробирована методика исследований, создана источниковая база и исследована изученность темы.

2. Предложена периодизация истории экологичных аэрокосмических технологий и проектов на основе анализа практики.

3. Рассмотрены важные примеры экологичных аэрокосмических технологий и проектов ХХ-ХХ1 веков.

Основные выводы:

1. Исследования истории экологичных аэрокосмических технологий и проектов - новое направление, актуальное для науки и практики.

2. Общее количество экологичных аэрокосмических технологий ХХ-ХХ1 веков неизвестно, в первом приближении их около тысячи (оценка автора на основе предварительного анализа информации о патентах).

3. Есть большие резервы экологизации и повышения эффективности сферы аэрокосмической

деятельности за счет внедрения уже существующих и принципиально новых перспективных технологий и проектов.

4. Необходим переход от традиционного эколого-безопасностного подхода к новому, основанному на анализе и оценке экологичности технологий и проектов по критериям экологической чистоты, с использованием новых классификаций и моделей, с учетом эколого-экономических и других аспектов.

Рекомендации:

1. Целесообразно продолжить исследования, в том числе конкретных примеров, а также информации обо всех технологиях и проектах с применением новых методов и технологий цифровизации, включая big data, data science и др. для анализа экологичных аэрокосмических технологий и проектов в России и мире.

2. В ходе дальнейших исследований предстоит выявить комплекс факторов, препятствующих экологизации аэрокосмической деятельности и разработать конкретные меры для стимулирования перехода к экологичным технологиям и проектам.

Литература

1. Кричевский С. В. Методика и результаты исследований истории экологичных (чистых, «зеленых») аэрокосмических технологий и проектов // ИИЕТ имени

С. И. Вавилова. Годичная научная конференция, посвященная 85-летию ИИЕТ РАН (2017). М.: Янус-К, 2017. С. 606-611.

2. Кричевский С. В. Перспективы космической эры: сверхглобальные проекты и экологичные технологии

// Воздушно-космическая сфера. 2018. № 1. С. 6-15.

3. Указ Президента Российской Федерации от 19 апреля 2017 года № 176

«О Стратегии экологической безопасности Российской Федерации на период до 2025 года» [Электронный ресурс]. URL: http://www.kremlin.ru/acts/bank/41879 (Дата обращения: 10.07.2018).

4. Цандер Ф. А. Проблемы межпланетных полетов. М.: Наука, 1988. 232 с.

5. Михайлов В. П. Ракетные и космические загрязнения: история происхождения

/ Пред. и ред. В. С. Авдуевский. М.: ИИЕТ РАН, 1999. 238 с.

6. Ноордунг Г. Проблема путешествия в мировом пространстве / Сокр. пер.

Б. М. Гинзбурга. Л.: ОНТИ НКТИ СССР, 1935. 96 с.

7. Пат. 2128684 РФ, МПК C10L1/00. Топливо / Заявитель и патентообладатель: предприятие «Комплексные исследования в инженерии (КИВИ)»; заявл. 15.10.1996; опубл. 10.04.1999. Бюл. № 10. 4 с.

8. Бурдаков В. П. Моно? Нано!

// Российский космос. 2010. № 10. С. 24-27.

9. Пат. 2148536 РФ, МПК B64G1/14. Многоразовый ускоритель первой ступени ракеты-носителя / Киселев А. И., Кузнецов Ю. Л., Медведев А. А. и др.; заявители и патентообладатели: ГКНТЦ имени М. В. Хруничева, ОАО НПО «Молния»; заявл. 26.10.1999; опубл. 10.05.2000. Бюл. № 13. 17 с.

10. Максимовский В. В. «Ангара» -«Байкал» // Крылья Родины. 2002. № 4. С. 17-18 [Электронный ресурс]. URL: http://www.airwar.ru/oth-er/kr/kr2002_04/art_08/art_08.html (Дата обращения: 10.07.2018).

11. Кузнецов В., Мунин А., Самохин В. «Зеленый» самолет // Наука и жизнь. 2009. № 3. С. 22-26.

12. Пат. 2185526 РФ, МПК F03H5/00. Способ создания тяги в вакууме и полевой двигатель для космического корабля (варианты) / Леонов В. С.; заявители

и патентообладатели: Леонов В. С., Пилкин В. Е.; заявл. 21.05.2001; опубл. 20.07.2002. Бюл. № 20. 31 с.

13. Сайт корпорации SpaceX (США) [Электронный ресурс]. URL: http://www.spacex.com / (Дата обращения: 10.07.2018).

14. Самолет на солнечной энергии Solar Impulse 2 завершил кругосветный перелет // Ведомости. 26 июля 2016 г.

15. Clean Space//ESA. URL: http://www.esa. ¡nt/Our_Activities/Space_Engineering_Tech-nology/Clean_Space (Дата обращения: 10.07.2018).

References

1. Krichevskiy S. V. Metodika i rezul'taty issle-dovaniy istorii ekologichnykh (chistykh, «zelenykh») aerokosmicheskikh tekhnologiy i proektov (IIET imeni S. I. Vavilova. God-¡chnaya nauchnaya konferentsiya, posvy-ashchennaya 85-letiyu IIET RAN, 2017). Moscow, Yanus-K, 2017, pp. 606-611.

2. Krichevskiy S. V. Perspektivy kosmicheskoy ery: sverkhglobal'nye proekty i ekologichnye tekhnologii. Vozdushno-kosmicheskaya sfera, 2018, no. 1, pp. 6-15.

3. Ukaz Prezidenta Rossiyskoy Federatsii ot 19 aprelya 2017 goda № 176 «0 Strategii ekologicheskoy bezopasnosti Rossiyskoy Fed-eratsii na period do 2025 goda». Available at: http://www.kremlin.ru/acts/bank/41879 (Retrieval date: 10.07.2018).

4. Tsander F. A. Problemy mezhplanetnykh poletov. Moscow, Nauka, 1988. 232 p.

5. Mikhaylov V. P. Raketnye i kosmicheskie zagryazneniya: istoriya proiskhozhdeniya. Ed. by V. S. Avduevskiy. Moscow, IIET RAN, 1999. 238 p.

6. Noordung G. Problema puteshestviya v mirovom prostranstve. Leningrad, ONTI NKTI SSSR, 1935. 96 p.

7. Pat. 2128684 RF, MPK C10L1/00. Topli-vo. Zayavitel' i patentoobladatel': predpri-yatie «Kompleksnye issledovaniya v inzhe-nerii (KIVI)»; zayavl. 15.10.1996; opubl. 10.04.1999. Byul. no. 10. 4 p.

8. Burdakov V. P. Mono? Nano! Rossiyskiy kosmos, 2010, no. 10, pp. 24-27.

9. Pat. 2148536 RF, MPK B64G1/14. Mnogorazovyy uskoritel' pervoy stupeni ra-kety-nositelya. Kiselev A. I., Kuznetsov Yu. L., Medvedev A. A. i dr.; zayaviteli i patentoobla-dateli: GKNTTs imeni M. V. Khrunicheva, OAO NPO «Molniya»; zayavl. 26.10.1999; opubl. 10.05.2000. Byul. no. 13. 17 p.

10. Maksimovskiy V. V. «Angara» - «Baykal». Kryl'ya Rodiny, 2002, no. 4, pp. 17-18. Available at: http://www.airwar.ru/oth-er/kr/kr2002_04/art_08/art_08.html (Retrieval date: 10.07.2018).

11. Kuznetsov V., Munin A., Samokhin V. «Zelenyy» samolet. Nauka i zhizn', 2009, no. 3, pp. 22-26.

12. Pat. 2185526 RF, MPK F03H5/00. Sposob sozdaniya tyagi v vakuume i polevoy dvigatel' dlya kosmicheskogo korablya (varianty). Leonov V. S.; zayaviteli i patentoobladateli: Leonov V. S., Pilkin V. E.; zayavl. 21.05.2001; opubl. 20.07.2002. Byul. no. 20. 31 p.

13. SpaceX (USA). Available at: http://www. spacex.com (Retrieval date: 10.07.2018).

14. Samolet na solnechnoy energii Solar Impulse 2 zavershil krugosvetnyy perelet. Vedomosti. 26.07.2016.

15. Clean Space. ESA. Available at: http://www.esa.int/Our_Activities/Space_En-gineering_Technology/Clean_Space (Retrieval date: 10.07.2018).

© Кричевский С.В., 2018 История статьи:

Поступила в редакцию: 16.07.2018 Принята к публикации: 02.08.2018

Модератор: Гесс Л. А. Конфликт интересов: отсутствует

Для цитирования:

Кричевский С. В. Экологичные аэрокосмические технологии и проекты: методология, история, перспективы // Воздушно-космическая сфера. 2018. № 3(96). С. 78-85.