Константин Феоктистов - Научный орбитальный комплекс
Главные задачи человека на орбитальном комплексе — готовность приема новой и неожиданной информации, ее переработка и возможность принятия незапрограммированного, но нужного в данный момент решения. Обсуждение роли автоматики и человека на станции проводилось здесь на примере орбитального комплекса, но если такое рассмотрение провести на примерах специализированных станций, то мы получим те же выводы: человек не должен выполнять примитивную, легко алгоритмизируемую работу. Он должен делать то, что автоматизируется с трудом, в частности, прием новой, незапрограммированной информации, ремонт, настройки, регулировки, изменение программ работ и т. п.
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ОРБИТАЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ
С разрешением проблемы «человек—автоматика» связана и более общая проблема — будущее орбитальных комплексов. Надо иметь в виду, что перед обитаемыми орбитальными научными комплексами впереди отнюдь не «безоблачное небо». Жизнь ставит ряд принципиальных вопросов, и главный из них — место человека на орбите, необходимая степень непосредственного участия человека в космических работах.
В настоящее время есть и сторонники активного участия человека, есть и противники. И трудно сказать, кого больше. Сторонники непосредственного участия человека в работах на орбите, помимо логических доводов, невольно опираются на естественное для человека стремление расширить сферу жизни и деятельности, проникнуть за ранее достигнутые границы, т. е. проникнуть в новую для себя область. Тут наверняка проявляется одна из глубоких природных особенностей человека — извечное стремление к новому, любопытство, стремление к самоутверждению.
Противники широкого участия человека в космических операциях пользуются более конкретными и на первый взгляд более весомыми доводами — экономичностью и безопасностью. Сторонники использования в основном автоматических аппаратов исходят из принципиально правильного положения: если делать специализированные космические аппараты, то они легко могут быть сделаны полностью автоматическими. Как уже говорилось, задачи управления, ориентации, астрофизических исследований, фотографирования Земли и т. п. алгоритмизируются, а следовательно, могут решаться с помощью «автоматов».
Очевидно, что решение определенных задач в космонавтике с использованием автоматов существенно дешевле, чем с помощью человека. Действительно, автомат может работать круглосуточно (а не несколько часов в сутки) и без выходных дней. Кроме того, отсутствуют затраты, связанные с изготовлением и запуском пилотируемых кораблей для доставки человека к «месту работы» и для его возвращения на Землю, а также затраты на обеспечение в космическом орбитальном аппарате условий, необходимых для работы и жизни человека (соответствующие герметичные объемы, средства отдыха и профилактики невесомости, кислород, вода, пища и т. п.).
Однако в пользу использования человека можно привести соображения о надежности решения задач в космонавтике: человек на борту космического аппарата может не только взять в трудную минуту управление на себя, но главное — заменить вышедший из строя прибор или отремонтировать его, устранив неисправность. Действительно, и во время полета станции «Салют-4» и особенно во время полета станции «Салют-6» были ярко продемонстрированы преимущества, связанные с присутствием человека. Например, только в начале полета третьей основной экспедиции на «Салюте-6» были проведены ремонтно-профилактические работы по освобождению одного из баков горючего объединенной двигательной установки, по замене акустических гарнитур системы радиотелефонной связи и блоков телевизионной аппаратуры, по установке телевизионного приемника и замене одного из радиопередатчиков, по ремонту видеомагнитофона и установке дополнительного блока аккумуляторов и т. д.
Подобные работы позволяют закрывать «узкие» места в ресурсе бортовых систем и таким образом увеличивать время работы и использования космического аппарата. Правда, на эти доводы сторонники использования автоматов отвечают тем, что уже сейчас доказана возможность создания надежных автоматов, которые способны работать без отказов, выполняя свои задачи в течение нескольких лет. К ним относятся спутники связи (есть много примеров их работы в течение 2–3 лет), автоматические межпланетные станции-зонды (например, первые полеты к Юпитеру заняли около 5 лет), метеорологические спутники и много других. Утверждается (и в принципе правильно), что за счет создания новых электрорадиоэлементов и агрегатов с ресурсом работы порядка 5 — 10 лет, за счет глубокого резервирования можно обеспечить работу автоматических аппаратов в течение, скажем, 10 лет. А больше и не нужно, поскольку за 10 лет в наше время почти любая машина «морально» стареет и должна заменяться на новую, более совершенную.
Как разобраться в этих противоречивых соображениях, каждое из которых не вызывает сомнений? Во-первых, можно утверждать, что у человека в этом смысле есть «твердый» плацдарм — орбитальная многоцелевая космическая лаборатория. Сейчас присутствие человека на борту комплекса представляет максимальные возможности по проведению самых разнообразных экспериментов, позволяет расширять или менять программы экспериментов в ходе полета.
Кроме того, многие работы без участия человека просто нельзя проводить. К ним относятся визуальные наблюдения, отработка средств жизнеобеспечения, биологические исследования, все они потребуются для межпланетных полетов и для длительной работы человека в космосе, исследования возможностей человека длительно жить и работать в условиях космического полета.
Однако научные орбитальные комплексы — это только начало активной деятельности человека в космосе. Трудно представить, что, имея принципиальную возможность создания межпланетных кораблей, человечество откажется от ее использования и не будет посылать межпланетные экспедиции для более глубокого исследования планет Солнечной системы.
Но и это, по-видимому, не основное направление будущей деятельности человека в космосе. Представляется возможным в недалеком будущем развить промышленную деятельность — создание промышленных объектов на орбите. Проводимые в настоящее время технологические эксперименты показывают, что, может быть, окажется целесообразным наладить на орбите промышленное производство уникальных материалов, сверхчистых кристаллов, оптических материалов, биологических препаратов. Наверное, такое производство будет максимально автоматизировано. Но в любом случае придется налаживать оборудование, обеспечивать доставку сырья и возвращение конечного продукта, отрабатывать технологические линии. Все это трудно представить без участия человека.
Есть еще одно направление, связанное с необходимостью участия человека — создание на орбите электростанций для снабжения Земли электроэнергией. Эта проблема привлекает внимание инженеров и ученых разных стран. Учитывая ограниченность топливных ресурсов на Земле, все более обостряющуюся проблему загрязнения атмосферы со стороны теплоэнергостанций, опасности, связанные с загрязнениями природной среды при широком развитии ядерной энергетики (особенно при авариях), представляется целесообразным исследовать возможность получения электроэнергии с помощью солнечных орбитальных электростанций мощностью в несколько миллионов киловатт.
В состав такой электростанции, находящейся на стационарной орбите, должны входить устройства сбора солнечной энергии и ее преобразования в электрическую, устройства преобразования электроэнергии в излучение микроволнового диапазона и передатчики энергии на Землю (по радиоканалу) с помощью остронаправленной антенны, средства ориентации сборников энергии на Солнце и передающей антенны на заданный пункт на поверхности Земли, где энергия радиоизлучения будет приниматься и. преобразовываться в электроэнергию.
Оценки показывают, что масса такой электростанции составит величину порядка 100 000 т, а диаметр передающей антенны — порядка 1 км! Уже из этих цифр ясно, что на пути создания электростанции имеются грандиозные трудности. При этом существенное значение имеет стоимость доставки грузов на орбиту (напомним, что речь идет о стационарной орбите), монтажа станции на орбите и стоимости полуфабрикатов.
Если условно принять примерно равное распределение расходов, отнесенных к этим трем основным статьям, то для того, чтобы подобное производство энергии было рентабельным, стоимость доставки одной такой станции на орбиту должна составлять около 50 рублей за килограмм. Надо сказать, что современные средства доставки на орбиту и стоимость оборудования (например, стоимость килограмма солнечных батарей) обходятся во много раз дороже. Например, планируемая стоимость доставки оборудования с помощью американской многоразовой транспортной системы составляет примерно 350–500 долларов за килограмм. Таким образом, чтобы решить эту задачу, нужно по крайней мере на порядок снизить стоимость доставки и при этом обеспечить возможность создания гигантского потока грузов на орбиту. Ведь если говорить о солнечных орбитальных электростанциях, то их создание будет иметь смысл только в том случае, если они смогут внести существенный вклад в земную энергетику.
