http://www.ras.ru/digest/showdnews.aspx?id=44c0d9ed-9b58-452e-b4c7-0c1aa80d5337&print=1© 2024 Российская академия наук
Как будет развиваться космонавтика, и какие задачи придётся решать новым поколениям инженеров, читателям Вестника Бауманского университета «Инженер» рассказал соруководитель рабочей группы Национальной технологической инициативы Аэронет, генеральный директор ЗАО «Центр передачи технологий», космонавт-испытатель Сергей Жуков.
Сергей Жуков: «Техника будущего будет более умной, адаптивной, автономной и, судя по всему, использующей принципы, которые пока не открыты и/или не признаны современной наукой».
Сегодня у людей обостряется предчувствие, что все мы находимся в процессе грандиозных обновлений. Какую роль может сыграть космонавтика в созидании будущего?
– У меня двойственные ощущения. Да, есть основания думать, что человечество находится на пороге позитивных перемен. Скорость технологического развития, продолжительность и качество жизни в развитых странах возрастают.
Космические исследования играют немалую роль в этих обновлениях. Астрономия и астрофизика раздвигают границы знания. Только два факта: лавинообразное открытие экзопланет, на части которых теоретически возможна жизнь, и регистрация гравитационных волн, открывающих перспективу понимания природы пространства-времени.
Важную роль в осознании себя космическими существами играет планетология. Земляне уже привыкли к тому, что орбитальными и напланетными автоматами шаг за шагом исследуется Марс. Мы свидетели того, как брались пробы вещества астероида и ядра кометы, сфотографировались с близкого расстояния периферийные тела Солнечной системы. Да и сама Солнечная система, с её поясом Койпера, за сорок лет полёта преодолена «Вояджерами». Эти аппараты уже вышли в межзвёздное пространство.
Постоянное присутствие космонавтов, представителей человечества на орбите, тоже немаловажное обстоятельство нашей жизни. Практические визионеры, такие как Илон Маск, предсказывают высадку людей на Марс в течение ближайших 20 лет, и много делают для этого. Растёт число сообщений о работе над нехимическими ракетными двигателями, которые, как ожидается, позволят добираться до Красной планеты за месяц, а то и за две недели.
С другой стороны, есть поводы и для более сдержанных прогнозов.
Опыт человечества говорит о том, что действительность много сложнее, чем мы её рисуем в наших форсайтах.
Научно-техническое развитие в разных сферах деятельности неравномерно. Информационные, когнитивные и медико-биологические технологии занимают первым места рейтингов, а космонавтика сегодня развивается далеко не так быстро, как мечталось полвека назад. Однажды мне на глаза попался сборник статей американских исследователей («Космическая эра. Прогнозы на 2001 год»), датированный 1965 годом (перевод вышел в СССР в 1970 году). Там анализировались перспективы развития космонавтики к 2001-му году. Американские астронавты и советские космонавты, согласно выводам авторов, должны были к этому времени побывать не только на Луне и Марсе, но и обследовать самые отдаленные участки Солнечной Системы. На каких только двигателях они не летали – на газофазных ядерных, на термоядерных, даже на аннигиляционных! Какие чудесные материалы с удивительными свойствами не использовали! Увы, на рубеже столетий человечество имеет в копилке только посещение Луны несколькими экипажами программы «Аполлон». В число передовых стран в исследовании космоса вошёл Китай, чего не предвидели авторы прогноза. Не удивлюсь, если на перечисленных небесных телах первыми, примерно к середине столетия, окажутся тайконавты.
Мы привыкли к обыденности работы в космосе. Хотя сложность технических задач, которые решаются учёными и инженерами, несоизмеримо выше, чем в 50-60-е годы. Что же такое прорыв в космонавтике сегодня?
– Не вполне согласен с Вашим утверждением. Вывести на орбиту первый спутник, отправить первого человека в космос, сделать многое другое первопроходцам 1950–1960-х было гораздо сложнее. Больше неизвестных в решаемых задачах.
Конечно, количество операций в космосе (в том числе, в пилотируемых полетах) – да, выросло. Во времена Гагарина космонавту полагалось знать десятки команд, сегодня на МКС космонавты и астронавты выполняют десятки тысяч операций, расписанных в бортовой документации. Степень автоматизации управления станцией и полезной нагрузкой выросла в огромной степени. Замечательный конструктор Николай Дмитриевич Кузнецов не смог обеспечить работу тридцати двигателей первой ступени ракеты Н-1 во многом из-за того, что автоматика была несовершенна. Авария двигателей была одной из главных причин серии неудачных пусков ракеты, что стало одним из главных факторов закрытия советской Лунной программы. Сегодня подобные проблемы автоматика решает гораздо успешнее за счёт кардинального роста вычислительных мощностей.
В 2012 году мне повезло быть в Лаборатории реактивного движения НАСА и видеть посадку марсохода Кьюриосити на Красную планету. Скажите, разве можно управлять с Земли посадкой аппарата на Марс, если радиосигнал идёт 16 минут, гораздо дольше, чем протекают динамические операции? Для справки: вход в атмосферу, выпуск парашюта, выбор места посадки и отработка всех элементов посадки – занимают 7 минут, которые в JPL называют «7 минут террора». Когда событие уже произошло, операторы должны ждать ещё 16 минут, чтобы узнать об этом. Все сделала автоматика.
С другой стороны, мы живем в мире, где все самое простое – сложно, а самое сложное – просто. Усложнение системы не приводит к повышению надежности. Сложная автоматика может быть заменена рядом простых технических решений иного рода.
Я бы направил мысль читателя не на путь поиска роста вычислительных способностей и совершенства автоматики, а на принципиально иные пути решения известных задач во избежание ситуаций, когда даже автоматика и сложные алгоритмы дают сбои.
К тому же, по гамбургскому счёту, масштабность сегодняшних исследований вызывает вопросы. Узковато. Даже Луну освоить не можем. Нынешние и будущие Циолковские должны решить вопросы освоения всей Солнечной системы и смежных галактик, тогда полет на Марс будет небольшой вехой в истории развития космонавтики.
Техника будущего будет более умной, адаптивной, автономной и, судя по всему, использующей принципы, которые пока не открыты и/или не признаны современной наукой. Но прорыв, о котором Вы говорите, дело тонкое. Скорее всего, он будет связан с совместной работой в космосе космонавта, поддерживаемого с Земли, и сопровождающих его автоматических аппаратов, сложных роботов. Полёты человека вглубь Солнечной системы, в свою очередь, должны быть подготовлены успехами целого комплекса наук – космической медицины, биологии и психологии (результат – новый, более подготовленный для дальних полетов космонавт), астрофизики (новая картина физического мира), материаловедения и технических дисциплин (новое поколение космических аппаратов и инфраструктуры). Конечно, нужны иные двигатели – большой тяги, работающие постоянно в течение длительного периода времени.
Теперь о том, что я отношу к более близким прорывам в космонавтике, возможным в относительно короткое время. Первое обнаружение экзопланет произошло совсем недавно – в девяностые годы прошлого столетия. Это привело к формированию целого направления исследований, направленных на поиск и изучение экзопланет, к усовершенствованию методов этих исследований. Мой коллега, доктор физико-математических наук Вячеслав Турышев, профессор Университета Калифорнии в Лос Анджелесе, рассказал об удивительном проекте, который разрабатывается в наши дни. Речь идёт об отправке оптического телескопа на расстояние чуть дальше 550 (!) астрономических единиц от Солнца. На таком расстоянии лучи нашего светила, искривлённые его гравитационным полем, сходятся, и телескоп с линзами диаметром в один метр, используя Солнце к качестве дополнительной линзы, способен рассматривать экзо-Землю, удалённую от нас на более чем 30 парсек, причем с высочайшим, недостижимым для современной оптики разрешением. Можно снять шляпу перед учёными, которые придумали телескоп с фокусным расстоянием космического масштаба! (Для справки – «Вояджеры» пока удалились от Солнца на расстояние порядка 130 а.е.).
Другой прорыв – создание на наших с вами глазах наземно-космического интерферометра в рамках проекта «Радиоастрон», что позволило увидеть новые галактики, уточнить свойства релятивистских струй квазаров, открыть новые свойства межзвёздной среды.
И, конечно, прорывом станет освоение человечеством резервной планеты — Марса, о котором всё больше говорят. Для этого потребуется совершенно иной уровень технологий – не только транспортных и информационных, но и энергетических, биологических. Надо осилить ряд актуальных вопросов по исследованию структуры космического пространства, освоить новые виды энергии. Все это требует серьёзного «тренировочного» периода по освоению Луны и окололунного пространства. Не будем также забывать, что на Марсе мало Солнца и высокий уровень радиации. Так что Красная планета принесет человечеству немало хлопот.
Исследование вопросов, связанных с освоением Марса, ведётся в разных странах мира, в том числе, в России. Например, широко известные пионерские эксперименты («Марс-500» и другие) проводит Институт медико-биологических проблем РАН.
Другая дружественная нам планета, где человечество найдёт для себя много полезного и интересного, – Юпитер. Она уже сегодня помогает науке – правда, пока в малой степени, для гравитационного разгона межпланетных аппаратов. Интерес вызывают и спутники Юпитера, например, Европа, покрытая льдом, под которым, возможно, живой океан.
Какую роль сегодня занимают предприниматели в космической отрасли? Что это за проекты?
– Надо честно сказать, что предприниматели в отечественной космической отрасли пока играют не очень значимую роль, хотя постепенно входят в кооперацию и расширяют самостоятельные проекты. Но ведь частному бизнесу в российской космонавтике не очень много лет. А между тем, эти предприниматели и созданные ими команды – надежда отрасли на изменения. Это большой отдельный разговор.
Число предпринимателей, создателей космических стартапов, растёт. Я знаком с многими из них – и в нашей стране, и за её пределами. Бауманец Стас Карпенко и выпускник экономфака МГУ Андрей Потапов, создавшие компанию “Спутникс”, маёвецПавел Пушкин, организовавший компанию “Космокурс”, бывший студент-физик из Новосибирского университета Михаил Кокорич, основатель группы “Даурия Аэроспейс” – такие же представители длинного списка романтиков космического дела, как Илон Маск (“Space X”, “Tesla”) или Джеф Безос (“Blue Origin”). В основе их деятельности лежит мечта. Но не одна она. За перечисленными американцами – не только их миллиарды, заработанные в ИТ сфере, но и серьёзная государственная поддержка НАСА и других ведомств, государственных институтов развития.
Мы, если хотим развития частного космоса, также должны оказывать ему всемерную поддержку со стороны государства. Надо повысить роль институтов развития в космонавтике. Финансирование космических проектов, имеющих потенциал развития и экспорта, через них может и должно расти. Важно развивать экосистему – здесь невозможно переоценить роль Сколково, РВК,Фонда Бортника. Надо разработать и принять правовые акты, регулирующие космический бизнес – не только в нашей стране, но и на международном уровне.
Серьёзные надежды я возлагаю на Национальную технологическую инициативу, в рамках которой развивается и космическое направление – SpaceNet. В случае успеха инициативы, сосредоточенной работы в течение ряда лет (НТИ рассчитана на 20-летний период) мы получим компанию – национального чемпиона в одном из сегментов космической деятельности, с капитализацией не менее один миллиард долларов. А, может быть, и не одну такую компанию.
Интервью публикуется с сокращениями.