станцию, включающую  в  себя
ряд больших телескопов (допустим, с размерами телескопа "Хаббл"), можно  все
же  попытаться  создать  в  виде  ряда  механически  соединенных   карданных
подвесов, в которых  устанавливаются  отдельные  работающие  по  независимым
программам телескопы, нацеливаемые на различные  участки  неба.  Технические
трудности, связанные с наличием в  этой  же  конструкции  жилого  блока  для
бригады  обслуживания  из  космонавтов,  будут,  по-видимому,  немалые,  но,
возможно, их удастся преодолеть, а космонавтам  на  такой  станции  работать
будет существенно проще, и топлива на перелеты между отдельными  телескопами
не потребуется. А универсальную станцию, включающую в себя  и  телескопы,  и
модули для технологических работ и исследований, и  заправочную  станцию,  и
строительную базу, строить с использованием схемы "станции-облака".
   Я говорил об орбитальных станциях,  размещаемых  на  относительно  низких
орбитах, с высотой порядка 400 километров. Но  в  принципе  может  оказаться
целесообразным  создание  орбитальных  станций  на  очень  высоких  орбитах,
например, на геостационарной. Геостационарная орбита отличается тем, что она
лежит в плоскости экватора, а период обращения спутника на этой орбите равен
периоду  вращения  Земли  вокруг  собственной  оси.  То  есть   спутник   на
геостационарной орбите остается неподвижным относительно поверхности Земли.
   База-станция на геостационарной орбите (ГСО) может оказаться  необходимой
для обслуживания автоматических геостационарных платформ,  спутников  связи,
ретрансляторов телевидения и  метеорологических  спутников,  размещаемых  на
ГСО, для размещения аппаратуры связи и ретрансляции телевидения,  наблюдения
поверхности  Земли  в  интересах  экологического  контроля  и   исследования
природных   ресурсов,    метеорологических    наблюдений,    астрофизических
исследований  в  радио-  и  в  некоторых  других  диапазонах.  Она  окажется
необходимой в случае принятия  решения  о  строительстве  на  ГСО  солнечных
орбитальных электростанций.
   Создание базы на ГСО не выглядит сегодня насущной  задачей,  но  развитие
технических  средств   связи   и   ретрансляторов   телевидения,   появление
многоцелевых платформ на геостационарной орбите может привести в  будущем  к
выводу  о  необходимости  создания  базы  на  ГСО.  Остальные  цели  (связь,
телевидение, радиотелескопы) - попутные; если база будет создана, то логично
использовать ее и для других задач, естественных для ГСО.
   Можно отметить некоторые  особенности  базы  на  ГСО,  отличающие  ее  от
обычных низкоорбитальных станций.
   Затраты энергии на доставку аппаратов на ГСО примерно такие же, как и при
доставке на поверхность Луны. Поэтому доставка  экипажа  и  грузов  на  базу
будет обходиться очень дорого: в несколько  раз  дороже,  чем  при  доставке
грузов на низкоорбитальную станцию.
   Отсутствие зонтика магнитного поля  Земли,  защищающего  низкоорбитальные
станции от опасных потоков солнечного  космического  излучения,  возникающих
при больших солнечных вспышках (такие вспышки на Солнце возникают до четырех
раз в год).
   Для возвращения экипажа на Землю нужно будет  иметь  спускаемый  аппарат,
предназначенный для движений в атмосфере при входе в нее примерно со  второй
космической скоростью.
   В состав базы можно было  бы  включить:  орбитальный  блок,  строительную
платформу,  заправочную  станцию,  орбитальный  транспортный   аппарат   для
перелетов  космонавтов  и  доставки  грузов  к   обслуживаем   аппаратам   и
платформам.
   Кроме того, в состав  средств  обеспечения  работы  базы  должны  входить
транспортный пилотируемый корабль - для доставки экипажей на базу и  для  их
возвращения, и грузовые транспортные корабли - для доставки грузов с  низкой
орбиты на базу.
   При использовании современных одноразовых  средств  выведения  на  орбиту
(исходя из стоимости выведения на низкую орбиту  порядка  5000  долларов  за
килограмм) стоимость полета на базу корабля массой около семи тонн, с учетом
массы двигательной установки с  топливом,  необходимой  для  возвращения  на
Землю, составит порядка  нескольких  миллионов  долларов  в  зависимости  от
использованного носителя, плоскости орбиты выведения на промежуточную орбиту
и компонентов, используемых в  ракетной  ступени  для  выведения  корабля  с
промежуточной орбиты на ГСО. Это очень много.  Поэтому  нужно  стремиться  к
минимальному составу экипажа на станции и к достаточно большому сроку вахты.
Представляется логичным иметь в составе экипажа  базы  трех  космонавтов  со
сроком работы каждой смены один год.
   В  жилом  модуле  базы,  учитывая  стоимость  доставки  грузов,   следует
ориентироваться   на   систему   обеспечения   жизнедеятельности    экипажа,
использующую  для  своего  функционирования  расходуемые  материалы  в  виде
заменяемых в процессе  работы  элементов  оборудования.  Обезвоженную  пищу,
белье, одежду придется доставлять грузовыми  кораблями.  Масса  доставляемых
пищи, белья и прочего может составить порядка  2-3  тонн  в  год  при  общем
грузопотоке на базу порядка 15-20 тонн в год (напомним,  что  грузопоток  на
станцию "Мир" составляет 10-15 тонн в год). Основную часть грузопотока будет
составлять  оборудование  для  регламентных  работ,  приборы   и   агрегаты,
требующие  замены  на   обслуживаемых   базой   аппаратах,   новое   научное
оборудование, топливо и тому подобное.
   В  варианте  "облака"  заправочная  станция  должна  представлять   собой
самостоятельный автоматический космический аппарат. Поэтому она должна иметь
в  своем  составе   весь   набор   служебных   систем,   обеспечивающий   ее
существование: системы управления и ориентации (в том числе  и  радиолокатор
для измерения дальности и радиальной скорости относительно  основного  блока
базы,  силовые   гироскопы   в   качестве   управляющих   органов),   связи,
терморегулирования, электропитания,  систем  обеспечения  жизнедеятельности,
включаемых во время посещения их космонавтами.
   Заправочная станции должна предусматривать как свою заправку от грузового
корабля-заправщика, так и заправку от нее корабля обслуживания и,  возможно,
других  аппаратов,  которые  будут  к  ней   подходить   на   заправку.   Ее
пневмогидросхема заправки должна быть секционированной и  включать  в  себя:
емкости  для  компонентов,  баллоны  наддува,  компрессорные   установки   и
пневмогидроавтоматику.
   Аппарат  для  перелетов   между   объектами   обслуживания   базы   может
представлять  собой  орбитальный   корабль,   способный   работать   как   в
пилотируемом режиме, так и в беспилотном. В беспилотном режиме корабль может
использоваться для простейших операций обслуживания,  таких,  например,  как
операция заправки. Для более  сложных  операций,  связанных  с  заменой  или
ремонтом приборов и оборудования обслуживаемого аппарата, в  полет  на  этом
корабле отправляется экипаж. В составе корабля обслуживания не  нужно  иметь
спускаемый аппарат. Зато все остальное должно быть: аппаратура управления  и
связи,   энергопитания   с   использованием   солнечных   батарей,   системы
терморегулирования и жизнеобеспечения, двигательная установка с  маршевым  и
управляющими двигателями, стыковочный узел.
   Кроме того, в нем должны быть установлены средства заправки обслуживаемых
аппаратов: емкости для компонентов заправки, баллоны наддува,  компрессорная
установка (для перекачки газа наддува  из  баков  заправляемой  двигательной
установки в ее баллоны) и пневмогидроавтоматика.
   Естественно, что аппараты, которые станут клиентами базы на  ГСО,  должны
будут  унифицировать   используемые   компоненты,   пневмогидросхемы   своих
двигательных  установок  (хотя   бы   в   части   заправки   и   обеспечения
безопасности), стыковочные устройства.
   Если принять ту же  стоимость  доставки  топлива  на  низкую  орбитальную
станцию - 5000 долларов за килограмм, то переход к многоразовому кораблю МПК
ГСО может сократить расходы на смену экипажа базы примерно вдвое.  Но  нужно
еще принять во внимание расходы на полет пилотируемого транспортного корабля
"Земля - орбита - Земля" и ту  долю  расходов  на  низкоорбитальную  станцию
обслуживания, которая будет отнесена на счет  межорбитального  пилотируемого
корабля, так что выигрыш может оказаться не столь существенным.
   Но будущее все же, наверное, за многоразовыми системами. И на них и нужно
ориентироваться.  А  решительного  сокращения  транспортных  расходов  можно
добиться только при  последовательном  применении  принципа  многоразовости,
только при  создании  действительно  экономичной  многоразовой  транспортной
системы, обеспечивающей доставку грузов на низкую околоземную орбиту по цене
примерно 100 долларов за килограмм.
   Повторю, что на базу ГСО потребуется доставлять около 15-20 тонн грузов в
год.  Доставка  этого  количества  грузов  с  помощью  одноразовых  грузовых
кораблей обойдется примерно в 500 миллионов долларов (при такой же, как и  в
случае использования одноразового пилотируемого корабля,  схеме  оценки,  то
есть при работе в плоскости экватора).  Поэтому  и  здесь  возникает  задача
оценки  целесообразности  создания  многоразового  грузового   транспортного
корабля.
   Такой  корабль  можно  представить  в  виде   многоразового   буксира   с
электрореактивными двигателями, получающими электроэнергию для своей  работы
от  солнечных  батарей.  У  такого  буксира,  правда,  будет  один   крупный
недостаток: неоперативная доставка грузов, так как его полет с низкой орбиты
на ГСО займет несколько месяцев.
   По этой же причине, а также потому, что он при этом будет долго двигаться
в радиационных поясах, корабль  с  электрореактивными  двигателями  едва  ли
будет использоваться для доставки экипажей на базу ГСО (экипажу пришлось  бы
по два месяца в процессе выведения сидеть в малом пространстве радиационного
убежища).

   В настоящее время общая мощность электростанций на Земле составляет около
2-3 миллиардов киловатт, и этого не хватает. Один Китай, например,  вынужден
строить и ежегодно вводить  в  число  действующих  электростанции  мощностью
около 20 миллионов киловатт. Потребности в электроэнергии будут  расти  и  в
дальнейшем по ряду объективных причин.
   Во-первых, мощности энергетики в основном сосредоточены в странах  Запада
(Европа и Северная Америка) и в нашей стране.  В  слаборазвитых  странах,  в
которых живет более трех четвертей населения Земли, переход  к  современному
уровню потребления электроэнергии еще впереди: если в нашей стране и странах
Запада  мощность  электростанций  составляет  примерно  0,5-1  киловатт   на
человека, то в остальных, как правило,  много  меньше  -  0,1  киловатта  на
человека.
   Во-вторых, рано или поздно  будет  решена  задача  создания  экологически
чистого электромобиля, использование которого потребует увеличения  мощности
электроэнергетики  на  миллиарды  киловатт:  сейчас  в  мире  примерно   100
миллионов автомобилей со средней мощностью около 50  киловатт  (то  есть  их
общая мощность в сумме приблизительно 5 миллиардов  киловатт).  Так  что  от
необходимости решения проблемы электроэнергетики не  уйти:  в  XXI  веке  ее
придется решать. И тут естественно возникает вопрос: а есть ли у  нас  такие
возможности?
   Можно строить тепловые электростанции с величиной затрат  около  500-1500
долларов на каждый киловатт  мощности  вновь  введенной  электростанции.  Но
ограниченность  запасов  топлива  и  экологические  соображения  практически
исключают этот вариант решения энергетической проблемы.
   Строительство  атомных  электростанций  с  затратами  порядка   1500-3000
долларов на киловатт не может быть решением  энергетической  проблемы  из-за
неизбежности аварий с тяжелейшими последствиями и для живущих сейчас  людей,
и для их потомков: аварии ядерных электростанций имеют  длительные  и  плохо
предсказуемые последствия. В то же время  аварии  -  вещь  вероятностная,  и
надеяться на  то,  что  их  можно  в  принципе  избежать,  было  бы  нелепым
самообольщением.
   Будут,  конечно,   строиться   гидроэлектростанции   стоимостью   порядка
2000-4000 долларов на киловатт, но они не могут целиком решить эту  проблему
из-за локального, местного характера решения.
   Наверное,   будут   строиться   геотермальные,   приливные   и   ветровые
электростанции, но и они не могут стать глобальным  решением  энергетической
проблемы из-за их локального характера.
   Наземные солнечные электростанции могли  бы  рассматриваться  как  вполне
возможное  решение  энергетиче-ской  проблемы.  Сегодня,  на   мой   взгляд,
представляется   возможным   достигнуть   стоимости    наземных    солнечных
электростанций  порядка  500-1000  долларов  на  киловатт.  Если  мы  сможем
организовать массовое производство солнечных фотопреобразователей, то снизим
их стоимость до 300-500 долларов на киловатт, а остальные  500-700  долларов
пошли бы на  конструкцию  и  изготовление  электростанций.  С  точки  зрения
размещения их на поверхности, вроде бы проблем не должно  возникнуть:  нужно
будет найти площади в сумме порядка  50  тысяч  квадратных  километров.  Эта
площадь равна площади квадрата со стороной около  200  километров.  Тут  нет
проблем. Свободных площадей, особенно в засушливых солнечных районах, больше
чем достаточно. Но, конечно, придется  преодолевать  ряд  трудностей.  Самые
очевидные - обеспечение защиты от грязи, пыли, дождей и  от  эрозии  внешней
поверхности от песка и пыли, бьющих по поверхности, когда дует ветер. Но это
инженерная  проблема,  и  она  представляется  решаемой  (вспомним  хотя  бы
"дворники" на автомобилях). Более сложной  является  проблема  дня  и  ночи:
когда солнце склоняется к закату, мощность наземных солнечных электростанций
будет падать до нуля. Но именно вечером и ночью нужно увеличивать  выработку
электроэнергии (освещение, подзарядка аккумуляторов, обеспечение ночных смен
на заводах и тому подобное). Пока хотя бы часть континента освещена солнцем,
энергию  можно  передавать  с  освещенной  части  на   ночную   сторону   по
высоковольтным линиям электропередачи. Но когда весь  континент  окажется  в
тени, то наземные линии электропередачи уже не помогут.  То  есть  возникнет
задача  передачи  электроэнергии  через  океаны,  которая  может   оказаться
серьезной технической  проблемой.  Даже  если  это  не  удастся  преодолеть,
наземные  солнечные  электростанции  могут  оказаться  серьезным  вкладом  в
решение энергетической проблемы. Следовательно, создание дешевых и  надежных
наземных солнечных электростанций (больших и малых) будет одной из важнейших
технических задач в следующем веке.
   Правда, тут нас будет подстерегать еще одно осложнение. Если потребляемая
мощность электростанций возрастет на порядок, то следует  ожидать  повышения
температуры поверхности на величину около одного  градуса  Цельсия.  Но  это
осложнение только напоминает нам о том, что проблема  роста  народонаселения
грозит нам еще и опасностью нарушения теплового баланса Земли.
   Другим, возможно, перспективным, путем  решения  энергетической  проблемы
может оказаться создание орбитальных солнечных электростанций.
   Уже сейчас получен  опыт  длительной  эксплуатации  солнечных  батарей  в
условиях космоса. Для орбитальных солнечных  электростанций  можно  было  бы
использовать пленочные солнечные батареи с массой порядка 3-4 килограммов на
киловатт.
   Солнечные  орбитальные  электростанции  представляются   пригодными   для
снабжения   Земли   электроэнергией.   Полученную   от   солнечных   батарей
электроэнергию  можно   преобразовать   в   радиоизлучение   и   с   помощью
остронаправленной антенны орбитальной электростанции  в  виде  узкого  пучка
лучей передавать на приемную антенну, расположенную  на  поверхности  Земли.
Принятое на Земле радиоизлучение можно снова преобразовать в  электроэнергию
и направить потребителям. Чтобы орбитальные электростанции имели непрерывную
и кратчайшую связь с наземными приемными станциями,  было  бы  целесообразно
размещать их на  геостационарной  орбите.  Сама  идея  создания  орбитальных
солнечных электростанций появилась еще  в  конце  семидесятых  годов,  когда
инженеры,  работавшие  в  космической  технике,  начали  искать  возможности
орбитальных  сооружений  для  решения  насущных  проблем  человечества.   Но
проработки показали, что это далеко не простое дело.
   Главное  на  пути  к  созданию  солнечных  орбитальных  электростанций  -
научиться строить на орбите гигантские и  одновременно  легкие  конструкции.
Начинать можно, например, со сборки ажурной панели-блока размером, например,
100 на 100 метров. А затем, постепенно соединяя  между  собой  такие  блоки,
наращивать площадь конструкции до десятков квадратных километров.  С  панели
площадью 100 квадратных километров  можно  было  бы  снять  мощность  до  10
миллионов киловатт. Для передачи  энергии  на  Землю  на  такой  орбитальной
электростанции потребуется антенна  площадью  около  квадратного  километра.
Наземная приемная антенна будет при этом иметь  диаметр  порядка  нескольких
километров. Скорее всего, окажется целесообразным не  только  сборку,  но  и
изготовление элементов блоков-панелей вести на орбите.  То  есть  доставлять
туда, скажем, рулоны металлической ленты, там ее резать и изготовлять из нее
стержни, из которых собирать потом ферменные конструкции  панелей  (конечно,
могут быть найдены и другие технологии изготовления и сборки панелей). И уже
на эти панели натягивать пленочные солнечные батареи. С учетом  массы  самой
пленки, фирменных панелей и других элементов  конструкции,  масса  солнечной
электростанции могла бы составить примерно 4-5 килограммов  на  киловатт  ее
мощности.
   Сложнейшей частью задачи создания  солнечных  орбитальных  электростанций
является доставка на орбиту материалов для ее строительства.  Масса  станции
мощностью 10 миллионов киловатт может  составить  около  50  тысяч  тонн,  и
соответственно масса 100 таких станций составит порядка  5  миллионов  тонн.
Для решения  задачи  доставки  на  орбиту  такого  количества  материалов  с
приемлемой стоимостью  потребуется  создать  совершенно  новые  многоразовые
ракеты-носители. С одной стороны, это должны быть достаточно большие машины,
способные выводить на орбиту полезный груз массой, скажем, порядка 500 тонн,
с тем чтобы за один-два года (при темпе их запусков 10-50 в год) можно  было
бы доставлять строительные материалы одной  станции  на  орбиту  и  с  такой
скоростью вести строительство. С другой стороны,  для  рентабельности  этого
предприятия необходимо, чтобы стоимость выведения на таком носителе была  бы
не больше 100 долларов за доставку на  орбиту  килограмма  полезного  груза.
Если сравнить эту величину  со  стоимостью  доставки  на  орбиту  с  помощью
современных  одноразовых  ракет  (порядка  5000  долларов   за   килограмм),
становится очевидной  вся  сложность  решения  этой  задачи.  Нужно  снизить
стоимость доставки на два порядка. Но эта задача  не  безнадежная.  Мне  она
представляется решаемой.
   Киловатт мощности орбитальной электростанции мог бы при этом стоить около
двух-трех тысяч долларов  (при  условии  эффективного  решения  транспортной
проблемы). Это примерно в полтора раза дороже, чем у атомных станций, в  два
раза дороже, чем у гидроэлектростанций, и в три-четыре раза  дороже,  чем  у
тепловых электростанций.  Однако  орбитальные  электростанции  не  расходуют
природных ресурсов, и через несколько лет эксплуатации они  могут  оказаться
рентабельнее  и  тепловых,  и  атомных.  А  главное,   эти   станции   будут
экологически чистыми.
   Ориентация гигантских ферменных панелей на  Солнце  представляется  также
вполне  решаемой  задачей.  Ведь  практически  придется  вращать  панель  со
скоростью равной одному обороту в год.
   Для  строительства  электрос