Михаил Лапиков
Атомный панк: война в космосе.
Современная фантастика, как правило, не может показать интересный космос ближнего прицела. Его не знают, его не представляют, его не способны интересно описать читателю.
Между убогими орбитальными керосиненшлепперами и антигравитационными вундерштернраумшиффами зияет пустота, не заполненная никем и никак.
Между тем, основной массив рабочих документов военных и гражданских космических агентств шестидесятых не только вполне убедительно показывает, как выглядит и на что в действительности способен атомный космос, но и в подавляющем большинстве случаев давно рассекречен.
Что же на самом деле скрывают архивы?
Мы жили в прекрасное время, свободное от забот о последствиях. Чокнутая эра, любые ценности которой напрочь переосмыслила холодная война. В нашем закрытом обществе свободно рождались и процветали любые, даже самые безумные идеи.
Брайан Данн, ведущий разработчик проекта импульсного ядерного взрыволёта.
I. Лунный горизонт: космическая программа армии США. Долговременная орбитальная станция. Транспортная инфраструктура. Постоянная обитаемая лунная база.
Даже редакторская статья "Астаундинга" за январь 1958 полна яда и метания говен в "проект Авангард". По мнению Кэмпбелла, если в чём и достигли успеха армия, флот и ВВС США, так это в попытках затормозить ракетные программы конкурента.
Не удивительно, что в космической гонке после советского аналога пинка в область чуть ниже спины торопливо приняли участие все, кто хоть как-то представлял, как именно получить от этого хоть какую-то материальную или политическую выгоду. Чем вся эта движуха закончилась в реальности, мы все отлично знаем.
Куда интереснее то, чем она могла закончиться.
Реальное финансирование космических программ даже на пике составило лишь считанные проценты экономической мощи участников космической гонки. Между тем, любые планы тех лет писались с изрядным опережением, и при выходе финансирования хотя бы на "космическую десятину" мы бы увидели совсем другие результаты.
Для фантастики эти разработки интересны прежде всего тем, что не содержат ни одного волшебного открытия и не выходят за пределы технологий двадцатого века. На выходе - логичный, непротиворечивый, предсказуемый и доступный пониманию и читателя и автора космический сеттинг.
По нашу сторону лингвистического барьера традиционно не охваченный никем и никак.
Поехали?
Многотомный дизайн-документ 1959 года озаглавлен довольно скучно: "Проект Горизонт: Исследования армии США по строительству долговременного лунного аванпоста".
Вопросы "...долгосрочной защиты интересов США на Луне, как то: лунного наблюдения за Землёй и околоземным пространством, ретрансляции сигналов, базы долгосрочных лунных исследований, поддержки мирных научных программ дальнейшего исследования космоса и лунных боевых действий, если таковые потребуются" описывал большой комплекс тематических документов, некогда - совершенно секретный.
В настоящий момент первые два тома материалов "проекта Горизонт", о ракетах и базе, доступны по ссылкам даже на википедии, но, столь же традиционно, полностью безразличны всем, кроме небольшой горстки исследователей.
Между тем, документ интереснейший. Первая фаза на середину шестидесятых намечала отнюдь не "экспедиции посещения", как в реальности. Несколько лунных облётов с баллистическими прыжками между наиболее интересными точками на видимой стороне Луны должны были закончиться выбором места постоянной обитаемой лунной базы на 12 человек населения.
Постройка базы изначально планировалась для обеспечения нужд постоянного экстенсивного освоения космоса. Ретрансляционная станция дальней космической связи, перевалочная база, аварийно-спасательный центр...
В основе программы лежали конвейерное производство и массовые запуски кислород-водородных "Сатурнов" I и II. На конец 1964 года предполагалось в общей сложности 72 пуска, из которых не менее 40 - для нужд лунного проекта. В январе 1965 начинался заброс грузов на Луну, в апреле 1965 - первая высадка двух астронавтов. Они же должны были начать и строительство базы, чтобы к ноябрю 1966 года та могла принять и обеспечить долгосрочное проживание 12 человек постоянного населения.
Нужды строительства обслуживали 61 пуск "Сатурнов I" и 88 "Сатурнов II" в темпе 5-6 ракет ежемесячно. Общее количество полезного груза на Луне при этом составляло бы на конец программы строительства почти 222 тонны.
Ещё 120 с хвостиком тонн прибывали в первый год (1966-1967) работы лунной базы на 64 ракетах. Общая стоимость года работы программы крайне оптимистично оценивалась в 700 миллионов тех долларов. Перевод их в нынешние, конечно, профанация, но грубый курс даёт нам что-то в районе 6,3 миллиарда долларов 2016 года, плюс-минус лапоть. То есть, всего лишь в полтора раза дороже экспериментального современного эсминца для нас или два процента оборонного бюджета США - для современников.
Это не единственная экономическая проблема проекта. Ресурсной карты Луны в современном понимании на тот момент не существовало. Местом строительства предлагали регион в пределах двадцати градусов от оптического центра Луны. Да, это упрощало связь и понижало энергетическую стоимость перелёта. Но в послезнании - не особо выгодное расположение.
Впрочем, на этой стадии местные ресурсы в расчёт не принимали. О них просто не знали. База предполагалась на внешнем постоянном снабжении, любая работа с подножным сырьём - только по итогам геологоразведки силами персонала.
Высадка 1965 года происходила бы в регионе с несколькими беспилотными грузовиками, после чего жилая кабина межпланетной пилотируемой ракеты и пятикиловаттный атомный реактор обеспечивали жизнедеятельность двух строителей весь первоначальный срок работы. Расходники предполагалось брать на борту грузовиков.
Базовым сборочным элементом становился титановый цилиндр диаметром три и длиной шесть метров. Многофункциональный строительный комбайн (бульдозер, подъёмный кран, траншеекопатель) и грузовой контейнер из половинки топливного бака в теории позволяли двум межпланетным строителям осуществить подготовку базового жилого блока за пятнадцать суток. Для ускорения проходки использовались двухступенчатые взрывные работы - сначала взрывное бурение первоначальных шурфов, затем подрыв основных зарядов для создания канавы в полтора метра глубиной и около пяти - шириной.
Две траншеи под углом 90 градусов друг к другу вмещали первоначальный жилой блок в одну и последующие элементы базы - в другую. Сверху жилые цилиндры закрывали слоем лунного грунта для защиты от температурных перепадов и радиации.
Радиации не столько космической, сколько рукотворной. Нужды строительства и повседневной жизни базы обеспечивали два стационарных жидкометаллических ядерных реактора, на 10 и 40 киловатт. Позднее к ним добавлялись ещё два - на 5 и 60 киловатт. При необходимости, пятикиловаттный реактор мог в одиночку поддержать работу критических систем жизнеобеспечения на любой разумный срок ремонта сети либо эвакуации персонала.
Рабочее тело реакторов - металл (ртуть, натрий или литий). Заглубление реакторов в грунт обеспечивало повседневную радиационную безопасность, радиатор сам по себе излучал только лишь тепло, а любая серьёзная авария, от фонтана радиоактивного теплоносителя, до теплового взрыва или полного расплава активной зоны не влекла за собой угрозы для жилого блока в силу отсутствия атмосферы. Даже смена топлива и захоронение отработки виделись обычными рабочими процедурами.
Пустые контейнеры и топливные баки межпланетных грузовиков с минимальной доработкой превращались в склады припасов, баллонов с дыхательной смесью, оружия гарнизона и прочих необходимых вещей.
Достаточно забавно, что в толще лунного грунта для терморегуляции по всем прикидкам вполне хватало двухслойных стенок жилых отсеков, а вопрос отопления даже в суровую лунную ночь практически целиком решало тепло от работы ламп внутреннего освещения.
Не смотря на целиком внешнее снабжение, программа уже на изначальной стадии предусматривала эксперименты с различными гидропонными культурами, вроде салатов, и другими экологическими системами закрытого цикла. В перспективе на Луне должен был появиться даже курятник.
Тем не менее, первые годы работы лунной базы с нынешней точки зрения выглядели безумно расточительными. Она целиком зависела от внешнего снабжения в любом аспекте, а шесть человек из двенадцати её постоянных жителей занимались в основном нуждами текущего ремонта систем и оборудования.
Каким же представляли логистическое плечо такой лунной программы?
Дорога к Луне, как известно, делится на высокоэнергетические быстрые и низкоэнергетические медленные орбиты. Чем перелёт быстрее, тем хуже с полезной нагрузкой. Срок полёта в один конец в 50-60 часов тогда сочли "неплохим компромиссом". Основными маршрутами выбрали прямой взлёт и уход к Луне с 96-минутной круговой орбиты (563 километра).
Орбитальная схема вполне предсказуемо выигрывала по массе полезной нагрузки за счёт орбитальной стыковки и дозаправки. Прямую схему тогда видели шестиступенчатой 136-метровой башней с взлётной тягой в 5450 тонн-сил (в 4,3 раза больше, чем у "Шаттла"), что заставляло немного притормозить даже тогдашних оптимистов.
При этом речь шла всего лишь о 2700 килограммах полезной нагрузки на Луне на борту 12-тонного космического аппарата. Немногим больше полезной нагрузки одного современного грузовика "Прогресс" на машине почти вдвое тяжелее него.
Орбитальная схема позволяла отправить к Луне разом десять человек и почти 22 тонны полезного груза на базе третьей ступени всё того же Сатурна. Общая масса такой ракеты из одной пилотируемой и семи грузовых капсул составляла бы 63 тонны. Ни о какой сборке, как в проектах ранних пятидесятых, речь не шла - только стыковка готовых модулей и орбитальная дозаправка.
На борту могли относительно комфортно существовать 10-16 человек. Хотя посадочная капсула лучше всего характеризуется ёмким выражением "банка со шпротами", в формате эрзаца космической станции такая ступень обладала сравнительно приличным количеством жилого и рабочего пространства.
В случае отказа строить долговременную орбитальную базу, именно такая ракета могла её сравнительно успешно заменить. Тем не менее, факт сравнительно быстрого накопления пары десятков пустых ступеней на орбите учитывался, и предполагалось строительство из них сначала одной, а потом и второй орбитальной долговременной станции для нужд проекта.
Всего на конец 1967 года предполагалось, что на орбите в рамках программы успеют побывать 252 человека, из которых 42 продолжат свой маршрут до Луны, а 26 успеют оттуда вернуться на Землю. В списке профессий значились врач, инженер, механик, строитель, электрик, астрофизик, связист, руководитель проекта, химик/физик, астроном и биолог. В общей сложности 229 ракет везли на Луну кроме них 342,5 тонны полезной нагрузки.
И да, озвученная ещё Вернером фон Брауном концепция многоразовой бустерной ступени отнюдь не собиралась сдавать позиции. Нужды 229 пусков обеспечивали всего лишь 73 многоразовых бустера в непрерывном цикле запусков, эвакуации, переборки и подготовки к следующим запускам.
Наиболее вероятными космодромами видели Рождественские острова (постоянное население в момент составления проекта 60 человек, основное назначение - ядерный полигон), экваториальные области Бразилии, Сомали и острова Мануса.
Второй стадией проекта вполне очевидно становилось индустриальное развитие лунной базы. Основные задачи - обеспечение межпланетных экспедиций и максимальная доступная ресурсная самодостаточность. Достаточно скромная первоначальная база должна была на основе полученных данных разрастись в мощный добывающий и промышленный комплекс.
И, хотя всем известно, что Луна - суровая хозяйка, её закрома вполне заслуживают внимания и уважения.
Заглянем туда?
II. Лунная Ладога: ресурсные богатства Луны в прошлом веке и в современном послезнании. Первые орбиталища. Высокий фронтир Джерарда О'Нила.
Первое, что приходит в голову в рамках бытового мифа о ресурсных богатствах Луны - давно набивший оскомину Гелий-3. В реальности, его добыча любым способом экономически состоятельна не ближе Сатурна, а как топливо для термоядерных реакторов он безнадёжно проигрывает аналогам и по доступности, и по инженерным требованиям к реактору.
Реальные богатства спутника Земли выглядят иначе. Состав реголита в порядке убывания: кислород, кремний, железо, кальций, алюминий, магний и титан. Слой реголита в толщину составляет 4-5 метров в лунных морях и 10-15 метров на лунных материках. С точки зрения современной промышленности он пригоден к разработке открытым способом. Может вполне хватить сбора верхнего слоя, фактически пыли, на глубину не более 30 сантиметров. Для такой задачи вполне хватит расторопного маленького бульдозера.
Лунный кислород по массе составляет до 40% состава реголита. Он в буквальном смысле этого слова побочный результат добычи любого минерального сырья на Луне. При сколько-то развитом комплексе Земля орбитальная - Луна орбитальная - точки Лагранжа он моментально становится крайне востребованным.
Химические кислород-водородные двигатели требуют довольно мало жидкого водорода и очень много жидкого кислорода. Составляет он порядка 88% содержимого топливных баков. Комплекс по его добыче при этом умещается в считанные тонны. Если этот кислород появляется на орбите Земли с Луны, транспортная энергетика его доставки меньше цены подъёма с земного космодрома почти вчетверо. Даже с учётом того, что двигатели лунных танкеров при этом работают на привозном земном водороде.
Они, впрочем, не обязаны.
Самый крупный разведанный запас водяного льда на Луне примерно равен ладожскому озеру. Правда и обнаружить его на протяжении двадцатого века не смогли. Экваториальные области Луны суше плиты бетона в Сахаре в жаркий день. Искать требовалось на полюсах. Но едва лишь спутниковая разведка занялась своим делом, индийский ресурсный спутник "Чандраян-1" немедленно обнаружил искомые богатства.
Обнаружил с избытком.
Помимо того, что "Лунная Ладога" в кратерах полярных регионов содержит достаточно большие запасы льда и весь спектр минеральных богатств реголита, там есть и ещё один, куда более ценный ресурс.
Свет.
В полярных регионах Луны достаточно высокие стенки кратеров освещены солнцем постоянно. И солнечная жидкометаллическая электростанция, и поле солнечных батарей, и система зеркал солнечной печи в таком регионе работают без перерыва на лунную ночь и крайне эффективно.
Если в такой печи расплавить дроблёный реголит, а после отлова газов и осаждения на холодных пластинах лёгких металлов вроде алюминия, пропустить через расплав ток, на электродах соберётся металл.
Получаемый в избытке лунный алюминий, плюс титан и магний - триада "аэрокосмических" материалов. При лунном избытке дешёвого электричества они достаточно просты в добыче и обработке. Алюминий при этом составит ещё и основу лунной электротехники.
Что ещё важнее, для лунных условий алюминий при горении в жидком кислороде становится пусть и плохоньким, но целиком местным ракетным топливом. Да, соотношение масс орбитальной лунной ракеты на алюминий-кислородном двигателе составляет не меньше 2,4. Возвращаемой многоразовой - 3,5. Но в обозримые сроки жизни постижимой нашим сознанием человеческой цивилизации это топливо на Луне просто не кончится.