Научная статья на тему 'Индустриализация как стратегическая парадигма освоения и использования космического пространства'

Индустриализация как стратегическая парадигма освоения и использования космического пространства Текст научной статьи по специальности «Социальная и экономическая география»

CC BY
363
505
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ИНДУСТРИАЛИЗАЦИЯ КОСМОСА / ПРОМЫШЛЕННАЯ КОСМИЧЕСКАЯ ИНФРАСТРУКТУРА / КОСМИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ-ЗАВОД / КРУПНОГАБАРИТНАЯ КОНСТРУКЦИЯ / ТЕХНОЛОГИЯ / INDUSTRIALIZATION OF OUTER SPACE / INDUSTRIAL SPACE INFRASTRUCTURE / SPACE FACTORY / LARGE-SCALE DESIGN / TECHNOLOGY

Аннотация научной статьи по социальной и экономической географии, автор научной работы — Клюшников Валерий Юрьевич

В статье анализируется стратегическая парадигма освоения и использования космического пространства на базе пошаговой индустриализации космоса, начиная с организации серийного выпуска материалов и препаратов по технологиям, апробированным к настоящему времени на пилотируемых орбитальных станциях и исследовательских автоматических космических аппаратах. Конечной целью индустриализации является перенос в космос ракетно-космической промышленности и, возможно, других отраслей.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Industrialization As A Strategic Paradigm For The Exploration And Exploitation Of Outer Space

The article analyses the strategic paradigm of outer space development and use based on stepwise space industrialization. The process of space industrialization must begin with the organization of mass production of materials and products according to technologies tested on manned space stations and automated research spacecraft. The final goal of industrialization is to transfer space and missile industry as well as maybe some other industries to outer space.

Текст научной работы на тему «Индустриализация как стратегическая парадигма освоения и использования космического пространства»

yflK 629.78

DOI: 10.30981/2587-7992-2018-95-2-14-21

INDUSTRIALIZATION AS A STRATEGIC PARADIGM FOR THE EXPLORATION AND EXPLOITATION OF OUTER SPACE

Valery Yu. KLYUSHNIKOV,

Dr. Sci. (Tech), Senior Fellow, Chief Researcher, FSUE "Central Research Institute for Machine Building", ROSCOSMOS, Moscow, Russia,

ABSTRACT I The article analyses the strategic paradigm of outer space development and use based on stepwise space industrialization. The process of space industrialization must begin with the organization of mass production of materials and products according to technologies tested on manned space stations and automated research spacecraft. The final goal of industrialization is to transfer space and missile industry as well as maybe some other industries to outer space.

Keywords: industrialization of outer space, indus t al space infrastructure, space factory, large-scale design, technology

ИНДУСТРИАЛИЗАЦИЯ

КАК СТРАТЕГИЧЕСКАЯ ПАРАДИГМА

ОСВОЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

КОСМИЧЕСКОГО ' ПРОСТРАНСТВА

• *

V '

* •

^^^^ Валерий Юрьевич КЛЮШНИКОВ,

Ш доктор технических наук, старший научный

^ В сотрудник, главный научный сотрудник ФГУП Я «Центральный научно-исследовательский институт машиностроения», Роскосмос, Москва, Россия, wklj5Q@yandex.ru

АННОТАЦИЯ I В статье анализируется стратегическая парадигма освоения и использования космического пространства на базе пошаговой индустриализации космоса, начиная с организации серийного выпуска материалов и препаратов по технологиям, апробированным к настоящему времени на пилотируемых орбитальных станциях и исследовательских автоматических космических аппаратах. Конечной целью индустриализации является перенос в космос ракетно-космической промышленности и, возможно, других отраслей.

Ключевые слова: индустриализация космоса, промышленная космическая инфраструктура, космическая станция-завод, крупногабаритная конструкция, ■ ехнология .

i i

о промышленном освоении космоса говорил еще к. э. циолковский. именно эта идея может стать стержнем всей нашей космической деятельности на долгосрочную перспективу.

исследовать -не значит осваивать

В мировой космонавтике нарастают кризисные тенденции, имеющие не частный технологический, экономический или кадровый, а системный характер.

Практически все национальные космические агентства декларируют в своей деятельности освоение космоса. Однако для того, чтобы это понятие было не декларативным, не хватает его смыслового наполнения. Нельзя называть программы исследования космоса программами его освоения. «Освоение» космоса здесь сводится, по сути, к предоставлению космических информационных услуг различным потребителям и к «демонстрации присутствия» человека в ближнем космосе [1].

Анализ показывает, что в последние десятилетия темпы научно-технического прогресса замедляются не только в ракетно-космической отрасли, но и в других наукоемких и высокотехнологичных отраслях.

В массовом сознании и в научном сообществе сложилось относительно ясное представление о «космическом будущем человечества», связанном с освоением Солнечной системы и, возможно, с межзвездными полетами. Вопрос лишь в способе перехода к этому будущему. По перечисленным выше причинам на пути к началу космической экспансии человечества стоит своего рода потенциальный барьер - барьер нечеткого целеполага-ния и неготовности технологий к решению больших задач в космосе.

шесть шагов в будущее

Новой стратегической парадигмой освоения и использования космоса, которая позволит снизить остроту описанных выше проблем, может стать индустриализация. Причем пространством индустриализации должен явиться околоземный и, в перспективе, дальний космос.

Сама по себе идея промышленного освоения космоса не нова. Об этом говорил еще К. Э. Циолковский [2].

Но ни разу этот вопрос не поднимался в практической плоскости. Между тем идея индустриализации космоса может стать стержнем нашей космической деятельности на долгосрочную перспективу. Целью индустриализации космоса является создание материально-технической базы исследования, освоения и использования Солнечной системы и последующего массового выхода человечества за пределы планеты Земля на основе пошагового развертывания в космосе промышленного производства. Процесс достижения данной цели может быть представлен в виде последовательного осуществления следующих шагов (технологических задач):

1. Обслуживание космических объектов на орбите.

2. Получение и распределение электрической энергии в космосе.

3. Производство в космосе уникальных материалов и препаратов.

4. Сборка на орбите сложных крупногабаритных конструкций.

5. Добыча и переработка минерально-сырьевых ресурсов планет, астероидов и других небесных тел.

6. Массовое производство в космосе различных видов продукции для нужд космической отрасли.

Какие при этом будут задействованы объекты производственной инфраструктуры и какой ожидается эффект от решения каждой из задач, показано в таблице 1.

Конечным результатом осуществления данного комплекса задач должен стать перенос в космос ракетно-космической промышленности в целом.

государственно-частный подход

Представляется, что организационно-экономическим механизмом индустриализации может выступить государственно-частное партнерство с ситуативной сменой лидера, определяемой финансовыми рисками, размерами инвестиций и периодом окупаемости. Так, например, запуск процесса индустриализации целесообразно осуществить с широким при-

-таблица 1. пошаговая индустриализация космоса- • ф * • *

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ОБЬЕКТЫ (элементы) производственной космической инфраструктуры ЭФФЕКТ

Обслуживание космических объектов на орбите ^^ .у ' Г' ' ) «Обслуживание в космосе» _ ^ • хранилища ракетного топлива • заводы по производству компонентов топлива • космическая система технического (сервисного) обслуживания и модернизации КА на орбите • космическая система ликвидации (утилизации) космического мусора 1 - Ускорение развития космической техники за счет возможности модернизации КА в течение срока активного существования. Снижение стоимости эксплуатации орбитальной группировки

Получение и распределение электрической энергии в космосе

Производство в космосе уникальных материалов и препаратов

зорка на орбите слож ногабаритных констру

т

э \

«Малогабаритный промышленный модуль» > ''

малогабаритные промышленные модули

Получение веществ, производство которых на Земле или невозможно, или обходится дороже, чем в космосе

Отказ от средс полезных грузов ерхтяжелого i

еде орб

Добыча и переработка минерально-сырьевых ресурсов планет, астероидов и других небесных тел

Г- ■ 4

«Добыча ресурсов на астероиде»

космическая система разведки минерально-сырьевых ресурсов космическая грузовая транспортная система

космические комбинаты по добыче и переработке минерально-сырьевых ресурсов

Независимость космической промышленности от земного сырья. Решение проблемы истощения невозобновимых ресурсов на Земле

крупные промышленные предприятия Самодостаточность произв точках либрации водственной космической склады и хранилища сырья, комплек- инфраструктуры тующих и готовой продукции

i i

парадигма развития космической деятельности на основе индустриализации космоса позволит отказаться от создания дорогостоящих ракет-носителей (рн) сверхтяжелого класса и сосредоточить усилия на совершенствовании легких и средних рн, авиационно-космических и других средств выведения, необходимых для дешевой доставки персонала на объекты пки и возвращения на землю продукции, произведенной в космосе.

влечением частного бизнеса к обслуживанию КА на орбите, производству уникальных материалов и препаратов и к строительству первых космических солнечных электростанций. А вот строительство орбитальных доков и космического флота для разведки и разработки минерально-сырьевых ресурсов Солнечной системы должно возглавить государство (или, что предпочтительнее, группа государств) с постепенным привлечением предпринимателей.

Однажды начавшись, общий процесс индустриализации космоса со временем будет ускоряться под воздействием взаимного синергетического эффекта развития отдельных элементов производственной космической инфраструктуры (ПКИ). Так, например, задачи индустриализации космоса будут стимулировать прежде всего развитие средств транспортно-технического обеспечения ПКИ. Неизбежно понадобятся совсем другие темпы пусков средств выведения, на порядки превышающие существующие в настоящее время. Это позволит снизить себестоимость пуска и удельную стоимость выведения на орбиту единицы массы полезного груза. Сама парадигма развития космической деятельности на основе индустриализации космоса позволит отказаться от со-

рис. 1. ка «технология»

здания дорогостоящих ракет-носителей (РН) сверхтяжелого класса (на орбите можно собрать сколь угодно тяжелую конструкцию) и сосредоточить усилия на совершенствовании легких и средних РН, авиационно-космических и других средств выведения, вплоть до безракетных технологий, необходимых для дешевой доставки персонала на объекты ПКИ и возвращения на Землю продукции, произведенной в космосе. Необходимость поддержания ПКИ даст импульс развитию технологий обслуживания КА в космосе и так далее.

опыт не бывает лишним

К настоящему времени накоплен достаточный практический опыт получения в условиях космоса сверхчистых и бездефектных сплавов, полупроводниковых материалов и кристаллов, сверхчистых биопрепаратов и других уникальных веществ. Разработаны технологии построения в космосе крупногабаритных конструкций, которые можно было бы реализовать уже в настоящее время [3, 4, 5]. Речь идет, прежде всего, о результатах прикладных экспериментов, проведенных на борту российских (советских) орбитальных станций, в частности на станциях «Салют-6» [6] (1977-1981 гг.), «Са-лют-7» [7] (1982-1991 гг.), «Мир» [8] (1986-2001 гг.), на Международной космической станции (МКС), а также в ходе полетов экспериментальных автоматических космических аппаратов серии «Фотон» [9].

В конце 1980-х годов в КБ «Салют» была разработана программа развития орбитальной промышленности, которая включала в себя запуск космического аппарата «Технология», а также проект орбитального завода весом около 100 тонн для серийного производства высокочистых полупроводниковых материалов [10] (рис. 1). Космическая станция-завод не была выведена на орбиту из-за прекращения программы «Энергия» - «Буран» и отсутствия необходимой для этого РН сверхтяжелого класса.

вернуть «ока-т-мкс»

Полученные к настоящему времени в условиях космоса образцы материа-

лов и препаратов имеют существенно лучшие свойства по сравнению с изготовляемыми в земных условиях. Однако экономическая целесообразность производства того или иного конкретного материала или препарата в космосе окончательно пока не подтверждена. Помимо высоких затрат на доставку груза на орбиту и обратно, это связано с несовершенством существующих установок и неотработанностью технологических процессов.

В этой связи крайне непродуманным представляется исключение из российской федеральной космической программы проекта создания космического комплекса «ОКА-Т-МКС» [10] на основе обслуживаемого в инфраструктуре МКС автоматического космического аппарата, предназначенного для изготовления уникальных полупроводниковых эпитаксиальных структур, выращивания кадмий-ртуть-теллуровых монокристаллов, получения хрящевых

структур, биологически активных веществ и других препаратов и образцов со свойствами существенно лучшими, чем у земных аналогов (рис. 2).

По сути, производство и коммерческая реализация продукции, получаемой на борту комплекса «ОКА-Т-МКС», могла бы стать новым перспективным бизнесом, но при этом:

- представилась бы возможность отработки в натурных условиях технологий промышленного производства в космосе;

- возник бы импульс для формирования рынка материалов, веществ, препаратов, полученных в условиях космоса;

- были бы созданы условия для внебюджетных инвестиций в развитие космической индустрии; в этих целях из прибыли от реализации продукции, полученной в космосе, можно было бы постепенно формировать специальный фонд индустриализации космоса.

В общем случае и в перспективе ориентация производства в космосе исключительно на земные нужды - ошибочный путь. Существенные технологические проблемы и чрезмерно высокая себестоимость продукции станут непреодолимыми препятствиями. Но, с другой стороны, именно земные нужды могут стать инициатором первых шагов на пути индустриализации космоса.

В дальнейшем, возможно, будут сформированы специализированные рынки земного использования материалов и изделий, произведенных в космосе. Но они, видимо, будут относительно узкими и явятся, скорее всего, побочным результатом индустриализации космоса.

новый смысл прежних целей, задач и миссий

Еще и еще раз следует подчеркнуть, что парадигма освоения и использования космического пространства на базе пошаговой индустриализации космоса позволит систематизировать и объединить поставленные цели, решаемые в настоящее время задачи, проектируемые космические миссии и наполнить их новым смыслом. Индустриализация космоса способна стать ПУТЕМ, движение по которому позволит:

1. Более рационально подойти к так называемым амбициозным космическим проектам. При условии достаточного развития космической индустрии исследования и освоение Солнечной системы можно будет осуществлять планомерно и непрерывно за счет финансовых ресурсов космической экономики.

Поскольку растущая космическая индустрия будет вынуждена использовать внеземные минерально-сырьевые ресурсы, приобретают вполне определенный смысл и полеты к планетам и астероидам (помимо задач фундаментальных космических исследований и наряду с ними!). Ценным сырьем для космической промышленности может стать накопившийся на околоземных орбитах космический мусор.

2. Решить проблему ограниченной энергоемкости биосферы Земли. Считается, что допустимый предел производства энергии на нашей планете составляет примерно 0,1 % от солнечной энергии, поступающей через атмосферу на земную поверхность. Это соответствует примерно 90 ТВт (90х1012 ватт) [1]. При переходе через этот предел в земной среде начинаются необратимые процессы разрушения условий обитания. При сохранении существующих тенденций промышленного роста в 2100 году общее производство энергии должно возрасти до 98 ТВт, то есть допустимая норма будет превышена со всеми вытекающими из этого роковыми для человечества последствиями. И только развитие энергоемких отраслей промышлености в космосе позволит коренным образом оздоровить окружающую среду и превратить Землю в цветущий сад.

3. Решить проблему исчерпания ряда невозобновимых природных ресурсов Земли, необходимых для наукоемких отраслей, например осмия, палладия, платины, рения, родия, рутения и других.

4. Решить проблему перенаселенности Земли за счет постепенного расселения человечества в Солнечной системе, используя для этого как искусственно созданные поселения (типа Стэнфордского тора или сферы Бернала), так и терраформирование планет (Венеры, Марса и других).

5. Минимизировать фатальные последствия вероятных глобальных катастроф. С расширением зоны обитания и индустриальной деятельности человечества облегчается задача мониторинга и парирования астероидно-кометной опасности для Земли. Даже в случае гибели всего живого на Земле в космосе останутся человеческие поселения, достаточные для сохранения человека как вида.

Очевидно, пошаговая индустриализация космоса потребует времени, последовательных шагов и отсутствия крупных социально-экономических потрясений. Но именно индустриализация космоса, как стратегическая парадигма его освоения и использования, позволит наконец человечеству уверенно и окончательно выйти за пределы своей «колыбели» - планеты Земля.

Литература

1. Рогозин Д. А. Кризис цивилизации и космонавтика. Приглашение к размышлению [Электронный ресурс] // Synerjetics Group. URL: http://www.synerjetics.ru/article/crisis.htm (Дата обращения: 05.04.2018).

2. К. Э. Циолковский. Промышленное освоение космоса: сб. трудов / Сост. послесл. и коммент.: Т. Н. Желнина, Л. В. Лесков. М.: Машиностроение, 1989. 280 с.

3. Гвамичава А. С., Кошелев В. А. Строительство в космосе. М.: Знание, 1984. 64 с. (Новое в жизни, науке, технике. Сер. «Космонавтика, астрономия»; № 9, 1984 г.).

4. Мельников В. М., Матюшенко И. Н., Чернова Н. А., Харлов Б. Н. Проблемы создания

в космосе крупногабаритных конструкций // Труды МАИ. Электронный журнал. № 78. URL: http://www.mai.ru/science/trudy (Дата обращения: 05.04.2018).

5. Хамиц И. И. и др. Трансформируемые крупногабаритные конструкции для перспективных пилотируемых комплексов // Космическая техника и технологии. 2016. № 2 (13). С. 23-33.

6. Бессонов А. Ф. Космический марафон // Наука в СССР. 1985. № 3. С. 40-43.

7. Колесников Ю. В. Возвращение «Салюта-7» // Земля и Вселенная. 1991. № 4. С. 41-44.

8. Альбом «Орбитальный комплекс "Мир" 1986-2001». М.: Росавиакосмос, 2001. 74 с.

9. Кирилин А. Н, Аншаков Г. П., Ахметов Р. Н., Сторож Д. А. Космическое аппаратостроение: научно-технические исследования и практические разработки. ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс» / Под ред. д. т.н. А. Н. Кирилина. Самара: АГНИ, 201 1. 280 с.

10. Палло В. В. Программа КБ «Салют»: космические дали или космические миражи? // Земля и Вселенная. № 2. 1992. С. 18-25.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

References

1. Rogozin D. A. Krizis tsivilisatsii i kosmonavtika. Priglasheniye k razmyshleniyu. Available at: http://www.synerjetics.ru/article/crisis.htm (Retrieval date: 05.04.2018).

2. K. E. Tsiolkovsky. Promyshlennoye osvoyeniye kosmosa. Eds. T. N. Zhelnina, L. V. Leskov. Moscow: Mashinostroyeniye, 1989, 280 p.

3. Gvamichava A. S., Koshelev V. A. Stroitelstvo v kosmose. Moscow: Znanie, 1984, 64 p. (New in life, science, technology. Series «Astronautics, astronomy», No. 9, 1984).

4. Melnikov V. M., Matyushenko I. N., Chernova N. A., Harlov B. N. Problemy sozdaniya v kosmose krupnogabaritnyh konstruktsiy. Proceedings of the Moscow Aviation Institute. Issue 78. Available at: http://www.mai.ru/science/trudy (Retrieval date: 05.04.2018).

5. Hamits I. I. et al. Transformiruyemiye krupnogabaritniye konstruktsii dlya perspectivnyh pi-lotiruyemyh kompleksov. Kosmicheskaya tehnika i tehnologii, 2016, No. 2 (13), pp. 23-33.

6. Bessonov A. F. Kosmicheskiy marafon // Nauka v SSSR, 1985, No. 3, pp. 40-43.

7. Kolesnikov Yu. V. Vozvrasheniye «Salyuta-7». Zemlya i vselennaya, 1991, No. 4, pp. 41-44.

8. Album «Orbitalniy kompleks "Mir" 1986-2001». Moscow: Rosaviakosmos, 2001, 74 p.

9. Kirilin A.N, Anshakov G. P., Ahmetov R. N., Storozh D. A. Kosmicheskoye apparatostroeniye. GNPRKTs «TsSKB-Progress». Ed. by Dr. Sci (Tech) A. N. Kirilin. Samara: AGNI, 201 1, 280 p.

10. PalloV.V. Programma KB «Salut»: kosmicheskiye dali ili kosmicheskiye mirazhi? Zemlya i vselennaya, 1992, No. 2, pp. 18-25.

© Клюшников В. Ю., 2018

История статьи:

Поступила в редакцию: 12.04.2018 Принята к публикации: 27.04.2018

Модератор: Клименко А. Н. Конфликт интересов: отсутствует

Для цитирования:

Клюшников В. Ю. Индустриализация как стратегическая парадигма освоения и использования космического пространства // Воздушно-космическая сфера. 2018. № 2(95). С.14-21.

/

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.