Государственный фонд естественных наук Китая (NSFC) призвал ученых присоединиться к пятилетнему проекту по изучению механики "сверхбольшого космического корабля, простирающегося на километры". В настоящее время это только проект, и пока даже не совсем понятно, как можно подступиться к его выполнению. Но умы уже терзают вопросы: насколько вообще реально построить столь крупный космический корабль, для каких целей он нужен и когда можно ожидать начала его строительства.
Ограничение сверху
В настоящее время на орбите Земли работает две многомодульных орбитальных станции — международная и китайская. МКС имеет размеры 110 на 75 метров — до километровых размеров ей еще очень и очень далеко, даже если добавлять какие-либо модули. Китайская станция и того меньше — в настоящее время она состоит всего из двух частей.
При этом стоимость доставки одного килограмма груза на орбитальную станцию для большинства миссий составляет более $2 тыс. за килограмм полезной нагрузки. Поэтому любой новый модуль — это десятки миллионов долларов только за вывод его на орбиту, не считая разработки, создания и тестирования аппарата.
Так, на производство и поддержание работоспособности Международной космической станции с 1995 года было потрачено более $200 млрд, что потребовало совместной работы и вложения денег 15 государств — участников проекта. Причем почти все из них уже не раз говорили о том, насколько сложно нести финансовые обязательства по этому объекту. В такой ситуации говорить о многокилометровом космическом корабле очень сложно. Во всяком случае, пока не будет решена эта проблема.
Вторая сложность является чисто физической. Пока у человечества нет иного способа выводить полезную нагрузку в космос, кроме как с помощью ракет-носителей. При этом полезная нагрузка составляет очень небольшую часть от массы всей ракеты, и по своим габаритам она должна помещаться под головной обтекатель ракеты-носителя. То есть модули космической станции имеют сейчас четкое ограничение по размеру.
Например, если выводить модуль на низкую опорную орбиту при помощи российской ракеты тяжелого класса "Протон", то будущий "блок" корабля не может быть больше 4,1 метра в диаметре, длиной 6,06 метра и не тяжелее 22 тонн. Таким образом, строить многокилометровую структуру в космосе придется очень долго.
Подходы к снаряду
Тем не менее о создании больших орбитальных станций люди грезят уже очень давно. Еще во времена лунной программы "Аполлон" (принята в 1961 году) американские инженеры предлагали создать целую космическую фабрику на орбите Земли. Доставлять туда и обратно грузы и персонал должны были многоразовые транспортные шаттлы.
После успешных полетов на Луну (1969 год) казалось, что построить многомодульную орбитальную станцию будет очень просто. Это было время оптимизма. Увы, задача оказалась гораздо сложнее — финансирование закончилось, а в деле построения орбитальных станций еще долго лидировал Советский Союз, сумевший в одиночку построить комплекс "Мир". Позже вершиной создания орбитальных космических конструкций стала международная МКС.
Время от времени NASA проводит конкурсы на разработку новых способов орбитального строительства, но пока в создание многокилометровых конструкций это не вылилось.
Надежды на изменение
Тем не менее сейчас есть несколько перспективных технологий, которые могут изменить ситуацию с орбитальным строительством в будущем. В первую очередь это космическая система Starship, разрабатываемая компанией SpaceX. Если она будет реализована в том виде, который заявлен, то это довольно сильно повлияет на ситуацию с выводом на орбиту полезной нагрузки.
Предполагается, что Starship сможет доставлять в космос до 150 тонн грузов за рейс. При чем многоразовость использования одних и тех же кораблей существенно снизит цену на такой вывод — она будет немногим выше стоимости топлива и может составить лишь $1,5–$2 млн.
Однако пока что это только "предполагается" — идут испытания, и далеко не факт, что создатели смогут достичь заявленных характеристик. Впрочем, ждать остается не так и долго, уже в ближайшие месяцы, а то и недели ожидается первый тестовый полет системы Starship.
Вторая любопытная технология для создания больших космических структур — это надувные модули, увеличивающие свои размеры прямо на орбите. Один такой модуль Beam, производства компании Bigelow Aerospace, уже находится в составе Международной космической станции. Он представляет собой небольшую конструкцию шарообразной формы размером всего 16 кубических метров.
С другой стороны, его разработчикам удалось добиться увеличения линейных размеров модуля почти в два раза — серьезное достижение. Эта технология в ближайшем будущем позволит частично обходить ограничения, заданные размерами головного обтекателя ракеты и "раскладывать" конструкции прямо на орбите.
Еще можно вспомнить о задумках по строительству космических станций прямо на орбите, но это гораздо более отдаленная перспектива, чем реализация проекта Starship и надувных конструкций.
Пока же многокилометровые орбитальные станции и космические корабли остаются элементами фантастических игр, книг и фильмов. Возможно, при дальнейшем развитии космонавтики первые сверхкорабли и станции появятся через 20–30 лет, но сейчас время теоретических разработок, конференций и проб. Впрочем, к моменту открытия окна возможностей орбитального строительства нужно подойти во всеоружии.