Пути в незнаемое. Сборник двадцатый - Юрий Алексеев

Если внимательно прочесть основополагающие партийные и государственные документы последних лет, связанных с прогрессом нашего народного хозяйства, нельзя не заметить, что многие абзацы этих документов посвящены робототехнике. Если в земных делах роботам поручаются все более и более сложные работы, то в делах космических им тем более отводится весьма ответственная роль. Очевидно, это будут уже специальные космические роботы нового поколения. Они должны обладать большей самостоятельностью, не требовать постоянных «подсказок» человека и сами реагировать на изменения в окружающей среде. Современный промышленный робот работает по заданной программе, не отвлекаясь на окружающее и не принимая никаких самостоятельных решений. Робот космический должен быть более универсальным и, насколько это возможно, приблизиться в своих реакциях на окружающую обстановку к реакциям человека. Информация, которую он будет получать с помощью телекамер и различных датчиков, поступит в центральную ЭВМ, которая, руководствуясь некой общей логикой поведения, будет принимать решения и управлять действием робота.

Листая научные журналы, видишь, что уже в конце нашего века применять космических роботов собираются, например, американцы и французы. В НАСА подсчитали, что пребывание на орбите человека обходится в 10 тысяч долларов в час, поскольку он требует дорогостоящей системы жизнеобеспечения. Роботам она не нужна. Кроме того, обычная аппаратура буквально засыпает наземные службы различной, иногда вовсе ей не требующейся информацией. За сутки могут передать столько, что на переработку потребуется месяц. Роботы смогут стать своеобразными информационными фильтрами, облегчая работу земных специалистов. Французское национальное управление по исследованию космического пространства собирается начать конструирование «умных» космических роботов, с тем чтобы в 1990 году отправить их в космос с помощью европейской ракеты «Ариан».

Роботы-монтажники и роботы-исследователи, работающие на поверхности других небесных тел, очевидно, должны быть снабжены «руками»-манипуляторами. Эти манипуляторы могут управляться с Земли, орбитальной станции, транспортного космического корабля или непосредственно на месте работы. Во всех вариантах манипулятор должен работать в очень сложных условиях. Его конструкторов беспокоит не столько невесомость, сколько глубокий вакуум, который приводит к слипанию металлических поверхностей и лишает механическую «руку» подвижности: подшипники и шарниры нуждаются в атмосфере. Работы по созданию специальных космических смазок ведутся специалистами многих стран уже долгие годы. В конце 70-х годов в Советском Союзе для работы в открытом космосе был получен, например, самосмазывающийся конструкционный материал димолит. Много трудов затратили инженеры для создания узлов манипуляторов, свободных от трения. Впервые это удалось сделать группе молодых ученых и инженеров трех советских вузов: МИЭМ, МВТУ им. Баумана и Владимирского политехнического института, работой которых руководили профессора А. Александров и Л. Воликевич. Так в 1982 году родился первый в мире бесшарнирный вакуумный манипулятор, творцы которого были отмечены за свою работу премией Ленинского комсомола.

Большие надежды связывает внеземная индустрия с использованием не только астероидов, но и лунного сырья. Это уже более сложная задача. Прежде всего надо определить, что есть на Луне для нас полезного, как это полезное добыть, а добытое переработать или отправить для переработки на космический завод с помощью ракет и электрических катапульт. Причем отправить нужно точно в точки либрации, чтобы лунные материалы не разлетались по всему околоземному пространству.

Примериваются к лунным богатствам люди уже давно. Первые советские автоматические станции «Луна» только начали в 1959 году непосредственное изучение нашего естественного спутника, как уже появились проекты использования его природных богатств. Впрочем, разработчики этих проектов сами указывают, что впервые идея создания космических заводов с использованием лунного сырья и солнечной энергии была высказана еще в 1920 году К. Э. Циолковским. Сегодня мы знаем, что недра Луны содержат много очень нужных нам руд и минералов. Интересно, что запасы их неравномерно распределяются между районами лунных гор и морей. В горах железа и алюминия раз в десять больше, чем в морях. Там же в три раза больше сырья для получения стекла. Зато моря в десять раз богаче титаном. Лунная почва, глубина которой больше в горах, может дать сырье для производства стекловолокна и керамики.

Главное богатство Луны — железо. Считается, что металлическое железо составляет до полпроцента состава лунного грунта. (По другим данным — 0,15—0,2 процента.) Ученые предполагают, что на Луне под влиянием корпускулярного излучения Солнца, содержащего ионы и атомы водорода и углерода, происходит естественный процесс восстановления железа из силикатных минералов. Недра нашего естественного спутника скрывают кроме того большие запасы алюминия, марганца, редких металлов. Есть тут титан, хром, кобальт, молибден, медь, никель, вольфрам, цирконий, свинец, уран. В качестве побочного продукта можно получать кислород. При затрате 75 киловатт установка весом в 8 тонн может дать в сутки 91 килограмм жидкого кислорода. Это много. Двенадцати лунным колонистам в месяц нужно для жизни всего около 350 килограмм кислорода. Химикам Римского университета удалось разработать процесс выделения газообразного кислорода из лунной породы. По сообщениям печати, переработка 20 килограммов грунта может дать столько кислорода, сколько требуется одному космонавту в течение суток. Монокристаллический кремний сверхвысокой чистоты очень пригодится для создания фотоэлементов солнечных батарей. К сожалению, в лунных породах мало воды (в астероидах ее содержание доходит до 20 процентов), калия, натрия.

Лунный грунт может дать неограниченное количество сырья для организации базальтового литья — весьма прочных строительных блоков, пустотелых кирпичей, химически стойких труб. Наконец, не подвергая лунный грунт никакой переработке, его можно просто спекать в строительные монолиты, нагревая до 800—900 градусов, а затем, после некоторой выдержки в нагретом состоянии, быстро охлаждая.

Для освоения богатств лунных недр эскизно спроектирована специальная опытная горнодобывающая установка, способная добывать до трех миллионов полезных ископаемых в год и эксплуатироваться в течение 30 лет. Эта установка состоит из экскаватора, десяти транспортеров, различного вспомогательного оборудования и автоматизированной системы управления. Собирать и пускать все механизмы должны люди, а потом присмотр за установкой можно будет поручить роботам, управляемым с Земли. При создании горнодобывающей установки применяется тот же план: от маленького — к большому; производительность ее будет возрастать постепенно с подключением новых и новых транспортеров. Поэтому потребление энергии в начале работ составит всего 8 тысяч киловатт, а после выхода установки на полную мощность вырастет до 930 тысяч киловатт. За 30 лет она должна добыть 16 миллионов тонн лунных пород.

Во всех этих весьма приблизительных эскизных проектах предусматривается невероятная — в сравнении с земными нормами — производительность труда. Например, специалисты космического центра НАСА им. Эймса подсчитали, что для обеспечения добычи и отправки с Луны миллиона тонн сырья и материалов в год потребуется труд примерно 150 лунных поселенцев. Это возможно лишь при предельной насыщенности всего производства всевозможной автоматикой.

Добытое сырье может, как уже упоминалось, отправляться в космос на орбитальные заводы с помощью электрических катапульт. Эти катапульты будут представлять собой мощные сверхпроводящие магниты с силой тока до 100 тысяч ампер. Длина разгонного участка приближается к трем километрам. Короче, это та самая электрическая пушка, которой так увлекались фантасты начала нашего века. Подсчитано, что стоимость транспортировки одного килограмма лунного сырья в космос не превысит одного доллара, что в несколько сот раз дешевле, если отправлять те же грузы ракетами. Другой проект предусматривает создание быстродействующей катапульты, «стреляющей» маленькими — около 4 килограммов — космическими посылками. За год она успеет «настрелять» 60 тысяч тонн. В другом проекте каждая лунная «посылка» весит больше — 22,7 килограмма. Устройство с магнитным приводом разгоняет ее по рельсовому пути длиной 3,6 километра и выбрасывает мешок в космическое пространство. Годовая производительность такой установки 544 тысячи тонн. Есть проекты, в которых лунное сырье разгоняется в кольцевой трассе, подобно тому как в ускорителях разгоняются элементарные частицы или ионы. Лунная посылка летит по баллистической траектории, а в районе орбитального завода захватывается специальной ловушкой. Такая ловушка, по мнению проектировщиков, должна представлять собою конструкцию в виде большой трубы диаметром около 40—50 метров или сети, рассчитанной на прием лунных «посылок» весом до 4,5 тонн. Очевидно, она должна стабилизироваться в пространстве с помощью ракетных двигателей. Двигатели будут нужны и потому, что каждая пойманная лунная «посылка» будет сдвигать ловушку с ее места, изменять ее космические координаты. Если попадание «посылки» не совпадает с центром масс ловушки, это приведет к ее закрутке, и следующая «посылка» может в нее не попасть. Наконец, двигатели нужны и для того, чтобы наполненную ловушку отбуксировать к космическому заводу. Когда наблюдаешь, как много снега просыпается с самосвала, работающего в паре со снегоуборочной машиной, невольно думаешь о всех сложностях работы находящейся в непрерывном движении системы «катапульта-ловушка», представляешь себе, сколько может «просыпаться» там, и начинаешь тревожиться о чистоте околоземного космического пространства.