Из доклада эксперта ООН по проблеме освоения космоса Д. Кесслера
«Человеческая цивилизация обладает удивительным свойством: отвоевав у природы очередной уголок, тут же и непременно превращает его в очередную свалку. Ближний космос (околоземное космическое пространство с высотами до 36 000 км) не стал исключением»
Расширение масштаба человеческой деятельности в космосе за последние 40 лет (первый космический спутник был запущен в СССС в 1957 г., а первый человек в космосе был Ю.А. Гагарин в 1961г.) сопровождалось все нарастающим накоплением космических фрагментов в околоземном пространстве, среди которых прекратившие свое существование спутники, последние ступени ракетоносителей, элементы систем отделения спутников от носителей, разгонные блоки, обломки спутников и ракетоносителей, образовавшиеся в результате случайных или запланированных взрывов и т.п.
На 1 января 2004 г . произведено свыше 3560 запусков космических объектов различного назначения. В космосе успело побывать 435 землян из 31 страны мира, в том числе 273 астронавта из США, 101 россиянин, 11 граждан Германии, 9 французов, 8 канадцев, 5 японцев, 4 итальянца, по два человека из Бельгии и Болгарии, один китаец и т.д.
На космических орбитах сейчас находится 98 российских спутников. Это немало. С другой стороны, на гражданские космические программы в прошлом году Россия потратила всего 400 млн. долларов. А США-12,5 миллиарда долларов, Франция 2,5 миллиарда, Китай-1,5 миллиарда, Германия-650 млн. долларов. По мнению Г. Райкова-председателя межфракционного депутатского объединения «Авиация и космонавтика России», лидера Народной партии, недостатоук средств-серьезная проблема для отечественного космоса, но не главная. «Реформой отрасли занимаются люди, от нее очень далекие. В стране нет никакой пропаганды космоса и космических технологий, а главное-у государства полностью ртсутствует стратегия развития в области ракетно-космической техники»-поясняет Г.Райков. «Мировой рынок вооруженийй оценивается в 30 млрд. долларов в год, -говорит Г.Райков.-Доля России в нем составляет 10% (3 млрд.), и мы деремся за каждый процент. По некоторым оценкам, уже в 2005 году рынок космических услуг превзойдет оружейный в два раза-до 60 млрд. в год. А здесь доля России-меньше 1%. Но России вполне по силам занять в нем гораздо большую ношу. Это и говорит о том, что реформой этой важнейшей в будующем отрасли (ракетно-космической) занимаются некомпетентные люди-временщеки.
Осколки космических объектов, накапливаясь на околоземных орбитах, образуют так называемый космический техногенный мусор, чрезмерное обилие которого уже в настоящее время представляет реальную опасность для запускаемых новых космических аппаратов, действующих космических станций с человеком на борту и для космонавтов, особенно при их работе в открытом космосе и т.п.
Засорять космос человек начал давно. Как пишут сотрудники института астрономии РАН «в 1961 году произошел первый взрыв ступени ракеты-носителя спутника США серии «Транзит», а в 1964 году- первый целенаправленный взрыв (по команде с Земли) советского спутника «Космос-50»». Начался рост числа «рукотворных», но уже никому не нужных предметов на околоземных орбитах. Но на первых порах накопление космического мусора не волновало ни ученых, ни проектировщиков космической техники, ни общественность. О проблеме загрязнения космоса заговорили лишь в 80-е годы, потому как сложившееся положение в околоземном пространстве начало представлять угрозу для окружающей среды, для пилотируемой космонавтики, для долговременных спутников и космических аппаратов, а так же для населения Земли. Тогда и появилось понятие «космический мусор». За годы космической деятельности человека на разные околоземные орбиты и в далекий космос было запущено более 20 000 объектов общей массой свыше 3 000 тонн. Как утверждают астрономы, наиболее засорены области околоземных орбит на высотах 850-1200 км и в зоне геостационарной орбиты. Здесь же концентрируется и космический мусор. По мнению директора Центра программных исследований Российского космического агентства Г.А. Чернявского, главным источником мусора на сегодняшний день являются аварийные запуски ракет. Именно они дают до 80 % всего мусора с размером частиц более 5 см, а ежегодно таких аварий происходит около десятка: взрываются баки с топливом, двигатели, аккумуляторные батареи, газовые баллоны и т.п. Да что аварии!. Оказывается, до недавнего времени весь мусор с орбитальных станций просто выбрасывался за борт, а пустые топливные баки и прочие емкости взрывали. Теперь (по Международному соглашению) контейнеры с отходами затапливаются в Мировом океане.
Постоянно увеличивающаяся плотность загрязнения ближнего космос повышает вероятность столкновения элементов техногенного мусора друг с другом и с космическими объектами, что в свою очередь вызывает рост плотности загрязнения. Иными словами, неразумное пополнение космического мусора может привести к лавинообразному процессу повторных столкновений осколков и невозможности космических полетов уже в первой половине XXI века.
В дальнейшем подобные объекты будем называть техногенными телами (осколками), что подчеркивает их образование в результате технической деятельности человека в околоземном космическом пространстве и отделяет их от естественных объектов, основной составляющей которых являются метеороиды и астероиды, которые так же представляют опасность для космических аппаратов при их столкновении. По расчетам ученых общая масса космического мусора уже сейчас в 15 раз превышает количество находящихся на космических орбитах естественных частиц (пыли и метеоритов).
Технический прогресс современного общества (включая и освоение космического пространства) значительно увеличил реальную опасность для всего человечества. Инертность мышления, отсутствие системного подхода к анализу экологических последствий воздействия на природу приводит к тому, что люди обычно принимают меры лишь тогда, когда пагубные последствия их деятельности становятся сравнимыми со стихийными бедствиями.
Ситуация с освоением космоса аналогична экологической обстановке на Земле: остановить развитие «грязных» производств на всей планете невозможно, можно лишь разрабатывать новые экологически чистые технологии и пытаться ограничить применение старых технологий.
Все когда-либо путешествовали, затрачивая конкретное время на преодоление пути. Какой же бесконечной казалась дорога, когда она измерялась сутками. От столицы России до Дальнего Востока – семь дней езды на поезде! А если на этом транспорте преодолевать расстояния в космосе? Чтобы добраться до Альфа Центавра поездом потребуется всего-то 20 млн. лет. Нет, лучше на самолёте – это в пять раз быстрее. И это до звезды, находящейся рядом. Конечно, рядом — это по звёздным меркам.
Расстояние до Солнца
Аристарх СамосскийАриста́рх Само́сский Астроном, математик и философ, жил в III веке до н. э. Первым догадался что земля вращается вокруг Солнца и предложил научный метод определения расстояний до нее. ещё за двести лет до нашей эры попытался определить расстояние до . Но вычисления его были не очень верны – он ошибся в 20 раз. Более точные значения получил космический аппарат Кассини в 1672 году. Были измерены положения во время его противостояния из двух различных точек Земли. Высчитанное расстояние до Солнца получилось 140 млн. км. В середине ХХ в, при помощи радиолокации , выяснились истинные параметры расстояний до планет и Солнца.Сейчас нам известно, что расстояние от земли до Солнца — 149 597 870 691 метр. Это значение называется астрономической единицей, и оно является фундаментом для определения космических расстояний по методу звёздных параллаксов.
Многолетние наблюдения также показали, что Земля отдаляется от Солнца примерно на 15 метров в 100 лет.
Расстояния до ближайших объектов
Мы мало задумываемся о расстояниях, когда смотрим прямые трансляции из дальних уголков земного шара. Телевизионный сигнал приходит к нам практически мгновенно. Даже с нашего спутника, радиоволны долетают до за секунду с хвостиком. Но стоит заговорить об объектах более дальних, и тотчас приходит удивление. Неужели до такого близкого Солнца свет летит 8,3 минуты, а до ледяного – 5,5 часов? И это, пролетая за секунду почти 300 000 км! А для того, чтобы добраться к той же Альфе в созвездии Центавра, лучу света потребуется 4,25 года.
Даже для ближнего космоса не совсем годятся наши, привычные, единицы измерения. Конечно, можно проводить измерения в километрах, но тогда цифры будут вызывать не уважение, а некоторый испуг своими размерами. Для нашей принято проводить измерения в астрономических единицах.
Теперь космические расстояния до планет и других объектов ближнего космоса будут выглядеть не так страшно. От нашего светила до всего 0,387 а.е., а до – 5,203 а.е. Даже до самой удалённой планеты – – всего 39,518 а.е.
До Луны расстояние с точностью до километра. Это удалось сделать, поместив на его поверхность уголковые отражатели, и применив метод лазерной локации. Среднее значение расстояния до Луны получилось 384 403 км. Но Солнечная система простирается гораздо дальше орбиты последней планеты. До границы системы целых 150 000 а. е. Даже эти единицы начинают выражаться в грандиозных величинах. Тут уместны другие эталоны измерений, потому что расстояния в космосе и размеры нашей Вселенной – за границами разумных представлений.
Средний космос
Быстрее света в природе ничего не бывает (пока не известны такие источники), поэтому именно его скорость была взята за основу. Для объектов, ближайших к нашей планетной системе, и для удалённых от неё, принят за единицу путь, пробегаемый светом за один год. До границы Солнечной системы свет летит около двух лет, а до ближайшей звезды в Центавре 4,25 св. года. Всем известная Полярная звезда расположилась от нас на удалении в 460 св. лет.
Каждому из нас мечталось отправиться в прошлое или будущее. Путешествие в прошлое вполне возможно. Нужно лишь взглянуть в ночное звёздное небо – это и есть прошлое, далёкое и бесконечно далёкое.
Все космические объекты мы наблюдаем в их далёком прошлом, и чем дальше наблюдаемый объект, тем дальше в прошлое мы смотрим. Пока свет летит от далёкой звезды до нас, проходит столько времени, что возможно в настоящий момент этой звезды уже не существует!
Ярчайшая звезда нашего небосвода – Сириус – погаснет для нас только через 9 лет после своей смерти, а красный гигант Бетельгейзе – только через 650 лет.
Имеет размер в поперечнике 100 000 св. лет, а толщину около 1 000 св. лет. Представить такие расстояния невероятно трудно, а оценить их практически невозможно. Наша Земля, вместе со своим светилом и другими объектами Солнечной системы, обращается вокруг центра , за 225 млн. лет, и делает один оборот за 150 000 св. лет.
Дальний космос
Расстояния в космосе до далёких объектов измеряют, используя метод параллакса (смещения). Из него вытекла ещё одна единица измерения – парсек Парсек (пк) - от параллактической секунды Это та дистанция, с которой радиус земной орбиты наблюдается под углом в 1″. . Величина одного парсека составила 3,26 св. года или 206 265 а. е. Соответственно, есть и тысячи парсек (Кпк), и миллионы (Мпк). А самые дальние объекты во Вселенной будут выражаться в расстояниях миллиард парсек (Гпк). Параллактическим способом можно пользоваться для определения расстояний до объектов, удалённых не далее 100 пк, бо льшие расстояния будут иметь очень значительные погрешности измерений. Для исследования далёких космических тел применяется фотометрический метод. В основе этого метода находятся свойства окажется на удалении 660 Кпк. Группа галактик в созвездии Большая Медведица отстоит от нас на 2,64 Мпк. А видимой 46 миллиардов световых лет, или 14 Гпк!
Измерения из космоса
Для повышения точности измерений в 1989 году стартовал спутник «Гиппарх». Задачей спутника было определение параллаксов более 100 тысяч звёзд с миллисекундной точностью. В результате наблюдений, были вычислены расстояния для 118 218 звёзд. В их число вошли больше 200 цефеид. Для некоторых объектов изменились ранее известные параметры. Например, рассеянное звёздное скопление Плеяды приблизилось – вместо 135 пк прежнего расстояния получилось всего 118 пк.
КОСМИЧЕСКОЕ ПРОСТРАНСТВО, космос (от греческого ϰόσμος - упорядоченность, красота; мироздание, включая Землю; редко - небесный свод; в советской терминологии синоним английского outer space - внепланетное пространство), пространство, простирающееся в основном за пределами атмосферы Земли. Включает околоземное, межпланетное, межзвёздное и межгалактическое космическое пространство. Наиболее исследованным и освоенным является околоземное космическое пространство.
Околоземное космическое пространство ограничивается сферой земного притяжения, в пределах которой воздействие гравитационного поля Земли на полёт КА является определяющим по сравнению с воздействием гравитационных полей Солнца и планет. Условия полёта в околоземном космическом пространстве определяются главным образом характеристиками верхних слоёв земной атмосферы и различного рода полей (гравитационного, магнитных и электрических), радиационной обстановкой и возможностью встречи с метеоритными телами. Околоземное космическое пространство по своим физическим условиям разделяется на приземный космос (75-150 км), ближний (150-2000 км), средний (2-50 тысяч км) и дальний (свыше 50 тысяч км) космос. Приземный космос расположен ниже естественных радиационных поясов Земли и характеризуется сравнительно высокой плотностью атмосферы, что делает практически невозможным длительный орбитальный полёт только за счёт сил инерции, а также требует значительной тепловой защиты КА. В то же время здесь можно использовать аэродинамическую подъёмную силу (например, для маневрирования). Ближний космос имеет малую плотность атмосферы, что позволяет КА существовать от нескольких часов до нескольких лет. Здесь расположены нижние области внутреннего радиационного пояса Земли. На высотах 500-1000 км полёт КА в наименьшей степени подвержен внешним возмущениям. Средний космос характеризуется очень малой плотностью среды, что определяет продолжительность инерционного полёта КА от одного года до сотен лет. В нём располагаются практически все области радиационных поясов Земли. В среднем космосе возможно создание группировок КА, неподвижных относительно земной поверхности. Дальний космос ныне практически не освоен. Здесь расположены орбита Луны, точки либрации в системе Земля - Луна, в которых отсутствуют гравитационные возмущения Солнца, планет и Луны, что позволяет использовать их для создания космических систем длительного существования и научных исследований.
Космическое пространство активно используется в различных целях обеспечения жизнедеятельности человека. Здесь созданы и функционируют системы космической связи и ретрансляции, средства навигационного, метеорологического и топогеодезического обеспечения, разведки природных ресурсов Земли и непрерывного наблюдения за их состоянием, исследования Земли и её атмосферы. В перспективе предусматривается развёртывание в космическое пространство производства энергоресурсов, сырья и новых (сверхчистых) материалов. Космическое пространство с начала освоения рассматривалось ведущими державами мира как потенциальный ТВД, что обусловлено возможностью реализации глобальных навигационных систем и систем связи, оперативного получения глобальной разведывательной, топогеодезической, метеорологической и другой информации; государственной экстерриториальностью, позволяющей получать разведывательную информацию в мирное время по всему земному шару, не нарушая суверенитета государств; возможностью максимально приблизить космические наступательные и оборонительные системы к противнику и воздействовать на его объекты на любых ТВД, а также применять оружие на новых физических принципах. С середины 1980-х годов начались исследовательские и другие подготовительные работы по реализации Стратегической оборонной инициативы США (предусматривавшей создание космического противоракетного оружия, в том числе орбитального базирования), по результатам которых в конце 2001 года было принято решение о создании национальной системы ПРО, а в 2002 о выходе США из Договора об ограничении систем ПРО 1972. Российская Федерация, согласно принятой военный доктрине, выступает против милитаризации космического пространства, но вместе с тем, исходя из принципа соответствия уровня технической оснащённости Вооруженных Сил потребностям обеспечения военной безопасности, в России созданы Космические войска (2001).
Международно-правовой режим космического пространства определяется космическим правом международным. Национальная программа космических исследований входит в сферу внутренней компетенции каждого государства, регулируемой нормами его национального права. Исследование и использование космического пространства в России осуществляются в соответствии с Законом Российской Федерации «О космической деятельности» (1993), который устанавливает правовые и организационные основы космической деятельности при решении социально-экономической, научно-технической и оборонных задач.
Лит.: Бурдаков В. П., Зигель Ф. Ю. Физические основы космонавтики. Физика космоса. М., 1975; Авдеев Ю. Ф. Космос, баллистика, человек М., 1978; Космос и право. М., 1980.
4 октября 2017 года исполнилось ровно 60 лет со дня запуска первого искусственного спутника Земли. Сегодня на орбите находятся тысячи аппаратов: спутники связи, дистанционного зондирования Земли, метеорологические, разведывательного назначения, космические обсерватории и многие другие. Казалось бы, космическая отрасль развивается успешно. Однако не все так просто, считает журналист Игорь Тирский.
Сияющие перспективы?
С недавнего времени космос заинтересовал бизнесменов, открылась возможность частного освоения космического пространства, обработки астероидов, колонизации Луны и Марса. Предприниматели в ближайшем будущем смогут предложить всем желающим суборбитальные полеты на высоты около 100 км над землей - почти в космос!
Интерес к космосу стали проявлять и люди, далекие от этой сферы, доселе занимавшиеся другими вещами: Ричард Брэнсон, Владислав Филев (авиакомпания S7), Пол Аллен, Джефф Безос, Илон Маск. Пока это в основном западные предприниматели.
В будущем стоит ожидать бума космического туризма, выведения на околоземные орбиты тысяч спутников для раздачи интернета, а также баз на Луне и Марсе от частных компаний и переезда туда миллионов туристов.
И это не шутка, а реальные планы предпринимателей в сфере частного космоса. Например, Илон Маск, глава компании SpaceX, обещает отправить на Марс миллион человек!
Кажется, в обозримом будущем человечество постепенно займет все околоземное пространство и обоснуется там основательно. Резко увеличится и число работающих космических аппаратов на орбите Земли.
Возможен и другой сценарий
Космос - это сложно, дорого, долго, и потому бизнес-перспективы его покорения прельщают не многих. Пока весь спектр услуг в этой области доступен лишь государствам и крупным частным компаниям (которые опять же пользуются государственной поддержкой). Но даже для них вложение в космос - это риск. Аппарат на орбите может отказать, ракета-носитель - взорваться. Естественно, космическая техника застрахована, и страховка покроет все расходы, но на производство другого спутника может попросту не хватить времени.
Даже если все пойдет хорошо и выведенные на орбиту устройства станут функционировать, то инвестиции могут «не отбиться», а технология - банально устареть. Есть хороший пример - спутники «Иридиум», обеспечивающие космическую связь через спутниковый телефон в любой точке планеты Земля. Первый звонок в системе «Иридиум» состоялся в 1997 году, а сама она была задумана на 10 лет раньше - в 1987-м, когда о сотовой связи знал далеко не каждый.
Но как мы сейчас видим, интернет для тех же целей проще и дешевле. Кроме того, сотовые вышки на территории многих стран растут как грибы. LTE уже не является чем-то диковинным - скорее, вы больше удивитесь, если увидите человека со спутниковым телефоном. «Иридиум» оказался не нужен в массовом сегменте - есть сотовая связь, в крайнем случае - более дешевые спутниковые услуги других провайдеров. Одной из причин банкротства компании в 1993 году стала неверная оценка распространения новой технологии - сотовой связи. «Иридиум» продолжает существовать и по сей день, но им уже труднее конкурировать с другими провайдерами, которые предлагают намного более дешевую телефонную спутниковую связь.
Что-то подобное происходит и в наши дни, но уже с мировой паутиной: такие компании, как OneWeb или SpaceX, грозятся запустить тысячи искусственных спутников Земли, снабдив их антеннами для раздачи интернета по всему миру.
То есть теоретически каждый житель планеты сможет иметь доступ к высокоскоростному спутниковому интернету за относительно небольшие деньги или вообще бесплатно.
Последнее зависит от того, какая модель монетизации будет выбрана. В наши дни это актуально, поскольку примерно половина населения Земли не имеет постоянного доступа в интернет.
Когда Motorola запускала свою сеть спутников «Иридиум», на рынке складывалась похожая ситуация: о теперешних масштабах мобильной связи в конце 80-х не приходилось и мечтать, а компания намеревалась покрыть собственной сетью земной шар. Теперь же сотовая связь стремительно проникает даже в отдаленные уголки нашей планеты, но качество интернета оставляет желать лучшего - вот это и хотят исправить OneWeb и SpaceX.
Спутниковый интернет - хорошая альтернатива кабельному и сотовому. Он не такой дорогой, как кажется на первый взгляд, если речь идет о симплексном, или одностороннем, доступе: требуется простая антенна и сравнительно дешевое приемное оборудование, а в качестве исходящего канала используется GPRS, 3G, ADSL и т. д. - словом, любой наземный интернет. На территориях, где отсутствует другая связь, возможна только дуплексная спутниковая сеть, когда терминал работает в режиме приемного и передающего устройства одновременно, но она значительно дороже симплексной.
На данный момент спутниковые компании и сотовые операторы еще могут конкурировать с кабельным оптоволоконным интернетом в силу того, что последний проник далеко не повсюду. Но все идет к тому, что Землю обложат кабелем, и всемирная сеть из космоса нам станет не нужна.
Не получится ли так, что в будущем системы связи OneWeb и SpaceX станут нерентабельными?
Вероятно, потребность в спутниковом интернете останется в таких странах, как Индия, на Африканском континенте и в труднодоступных местах, где просто невозможно провести кабель или поставить много вышек LTE. Но будет ли в этом случае приемлемой стоимость и удастся ли получить разрешение регулирующих органов? Кажется, что спутниковый интернет останется безальтернативным еще долго, по крайней мере для половины населения Земли. Но все может быстро измениться.
Дроны и стратостаты вместо ракет и спутников
Спутники используются не только для доставки интернета, но и для дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), или, проще говоря, для фотографирования поверхности и отправки данных. Но мы уже замечаем развитие дронов, беспилотных летающих аппаратов (БЛА), для ДЗЗ. Они удобнее: дешевле, мобильнее, могут обслуживаться на земле и управляться в ручном режиме.
Поэтому встает вопрос о необходимости спутников на орбите, когда есть атмосферные беспилотники. Ведь им нестрашны облака (опустились под них - и нет проблемы), разрешение снимка всегда можно увеличить также за счет снижения, дроны могут, в отличие от спутников, нарезать круги над одной местностью довольно долго и, таким образом, собирать информацию в режиме реального времени. Кроме того, все перечисленные мероприятия обойдутся дешевле эксплуатации спутниковой системы, ведь в последнем случае необходима не одна сотня аппаратов для уверенного обзора местности, а это - миллиарды долларов.
Космические обсерватории - вот уж что точно нельзя будет заменить, скажете вы. Но такие проекты, как VLT, E-ELT (39-метровый телескоп от Европейской южной обсерватории) и SOFIA (обсерватория на самолете), могут быть достойной альтернативой. Правда, не во всех диапазонах длин волн, и вот тут-то к нам на помощь приходят стратостаты (стратосферные аэростаты).
Они способны свободно подниматься на высоты около 40–50 км над землей и нести большую нагрузку в виде обсерватории. Еще одно их преимущество состоит в том, что они не имеют проблем с микрогравитацией. При их движении не возникает высокой нагрузки, которая, в свою очередь, учитывается в конструкции ракет-носителей, что увеличивает их массу и, как следствие, существенно ограничивает возможность разного рода улучшений. Могут обслуживаться в любое время, в том числе в режиме работы: можно подлететь к аэростату на другом аэростате или спустить его на землю для ремонта. Еще в 1961 году (в год полета Гагарина) был инициирован проект стратосферной солнечной станции с зеркальным телескопом «Сатурн» , диаметр главного зеркала - 50 см. В 1973-м уже модернизированный прибор с метровым зеркалом получил снимки Солнца с разрешением близким к теоретическому (0,12«) с высоты 20 км над землей.
Высоты от 20 до 100 км иногда называют «ближним космосом» из-за их небольшого сходства с космосом настоящим: человек уже не может существовать там без защитного костюма, а вид из иллюминатора почти как на орбите, только спутники не летают, небо темно-фиолетовое и черно-лиловое, хотя и выглядит просто черным по контрасту с яркими Солнцем и земной поверхностью.
А вот настоящий космос, или околоземное космическое пространство, начинается с 100 км. На этих высотах летательному аппарату для создания достаточной подъемной силы необходимо двигаться уже со скоростью выше первой космической. В любом случае это уже будет не самолет, а спутник. С практической точки зрения ключевое различие здесь состоит в способе доставки: в обычный космос мы летаем на ракетах, а в ближний можно и на стратостатах добраться.
Стратостаты - всеми забытая технология 30-х годов XX века. Это не дирижабли, наполненные водородом и взрывающиеся от каждой искры, а похожие на воздушные шары баллоны с гелием, способные подниматься в ближний космос, на стратосферные рубежи, то есть до 50 км. Существуют проекты стратостатов (хотя их трудно так назвать, скорее это суборбитальные спутники), которые могут работать на высоте до 80 км. Но это всё - для военных, гражданские же модели пока не поднимаются выше 40–50 км, однако и этого достаточно для большинства задач, которые сейчас решаются только с использованием спутников, находящихся в космосе выше 100 км над землей.
Стратостаты были забыты с началом космической эры в 1957 году, но прошло ровно 60 лет - и о них снова вспомнили! Почему так произошло? Как уже говорилось выше, космические полеты - это дорогое удовольствие, доступное далеко не всем; даже не каждая страна может позволить себе полноценную космическую программу. А вот стратосферу освоить - это пожалуйста, тут цифры намного скромнее, а результаты - не хуже. И дело не только в дешевом способе достижения большой высоты, но и в технологиях, которые используются для создания стратостатов и теперь позволяют им находиться в небе сотни дней!
Это намного больше, чем раньше: солнечные панели питают стратостаты днем, мощные аккумуляторные батареи (которые при этом имеют малый вес!) запасают энергию на ночь, легкие и прочные материалы сохраняют конструкцию аппарата, GPS позволяет им с легкостью определять положение, бортовые компьютеры самостоятельно принимают решения.
Именно комплекс современных технологий и позволяет сейчас говорить о формирующемся рынке стратосферных услуг.
Например, стратостатная компания WorldView планирует запускать туристов на высоты до 45 км! Для этого они придумали новую гондолу, снабдив ее огромными иллюминаторами, через которые туристы смогут увидеть черноту дневного неба и поверхность нашей планеты практически такой, какой она предстает взорам космонавтов, - Земля станет круглой!
«Ближний» космос выгоднее дальнего
Единственное, что останется в настоящем космосе (выше 100 км), - это навигация: GPS, ГЛОНАСС, Beidou, Galileo. Но и эту проблему можно будет решить без применения дорогостоящих спутниковых систем - с помощью стратостатов, беспилотников и других средств наземного и воздушного базирования. Тем более LTE и Wi-Fi предлагают хорошую альтернативу GPS, технология LBS (Location-Based Service) неплохо справляется с задачей навигации, определяя местоположение по наземным вышкам сотовой связи и Wi-Fi. Пока, правда, по точности она уступает любой, даже самой плохой системе навигации, и погрешность в лучшем случае составляет десятки метров, тогда как у GPS - менее метра.
«Ближний космос», как часто совершенно обоснованно называют стратосферу (высоты от 20 до 50 км), в ближайшем будущем может занять центральное место и в научной сфере, обойдя по привлекательности околоземное космическое пространство.
Отправка стратостатов, оснащенных специальным оборудованием и целой лабораторией, с людьми на борту на высоты до 50 км станет привычным занятием. Нет необходимости защищать стратонавтов от губительной радиации, солнечных бурь и, самое главное, космического мусора, который является основной преградой на пути освоения околоземного пространства. Скорее всего, в ближайшем будущем мы вынужденно откажемся от космоса и займемся атмосферой - прежде всего потому, что делать стратостаты и беспилотники намного дешевле и нет необходимости в обеспечении того уровня защиты и систем жизнеобеспечения, который нужен на орбите Земли.
Для решения же народно-хозяйственных задач (связь, ДЗЗ, астрономия, научные эксперименты) стратостаты могут составить достойную конкуренцию космическим спутникам. Ведь появятся куда более дешевые их аналоги: управляемые нейросетью модели (они будут сами решать, куда лучше двигаться и как группироваться, - и уже это делают, к примеру, в рамках проекта Google Loon развивающиеся и труднодоступные регионы получают таким образом интернет) и автономные беспилотники, которые смогут существовать в атмосфере днями.
Стратостаты могут непрерывно наблюдать за одним и тем же местом планеты (аппараты с такой функцией называются «геостационарными»). В стратосфере нет сильных ветров и низкая турбулентность, поэтому стратостат может зависнуть над одной точкой так же, как это делает спутник. Только для того, чтобы доставить спутник на геостационарную орбиту (36 000 км над землей), нужна мощная ракета-носитель, а для стратостата - баллоны с гелием, небольшое финансирование и желание создать конкуренцию традиционным технологиям связи и ДЗЗ.
Развитие стратонавтики приведет не только к отказу от дорогостоящих спутников ДЗЗ или связи, но и к тому, что эти спутники будут доставлять на орбиту Земли другими способами, если такое все же потребуется. Например, компания Zero 2 Infinity разрабатывает проект достижения орбиты Земли с помощью запусков из стратосферы - это перспективное направление, когда стратостат служит космодромом или платформой для спутника, который должен отправиться на ракете в настоящий космос. Даже если конкретно эти проекты не найдут поддержки у инвесторов, сам вектор на освоение стратосферы уже четко обозначился.
Наличие большого количества стратостатов в атмосфере Земли создаст глобальную распределенную систему связи (сродни той, что образуют компьютеры у нас дома).
Мы будем лучше понимать погоду, получать данные ДЗЗ прямо на свои персональные устройства, иметь доступ в интернет с минимальной задержкой сигнала в труднодоступных местах, сможем децентрализованно общаться через эти аппараты.
Иными словами, любые данные, полученные стратостатами, будут точнее и быстрее обрабатываться, чем «орбитальные». Философия децентрализованного интернета должна распространиться и на другие сферы, а стратостаты и беспилотники идеально подходят под эту модель мира.
В основе всех процессов, происходящих во Вселенной, несомненно, лежат законы механики, поскольку механическое движение является фундаментальным свойством всех без исключения объектов микро- и макромира, начиная от электронов в атоме и кончая гигантскими звездами.
Всякое завершенное научное исследование должно давать ответ на два вопроса: «Что происходит?» и «Почему происходит». Зачастую же случается так, что мы знаем ответ лишь на первый вопрос, тогда как более важным представляется знание ответа на второй из них.
Сакральными вопросами, в тайны ответов на которые испокон веков стремится проникнуть пытливый человеческий разум, остаются: «Как устроен Космос и какие силы заставляют совершать сложные механические движения различные объекты Ближнего Космоса», «Как взаимодействуют между собой космические объекты и что является источником их возмущения», «Какие причины заставляют все планеты двигаться вокруг Солнца по орбитам, плоскости которых лишь незначительно отклонены от плоскости эклиптики, и в том же направлении, в котором наше светило вращается вокруг собственной оси», «Какова физическая природа солнечной и геомагнитной активности».
Происхождение важнейших параметров орбитального движения планет и их спутников – природа обращения, расстояния до центра вращения, эксцентриситета орбиты – также таит в себе неясность. Возможно, эти параметры зависят от начальной скорости и начального угла наклона, которые имел космический объект в тот момент, когда он входил в сферу притяжения Солнца или планеты?
Если обратиться к нашей родной планете – Земле, то невольно на мысль приходит крылатая фраза Галилея: «И все-таки она вертится!» Но ведь до сих пор нет однозначного ответа на вопрос: «А почему она вертится».
Достаточно известно, что у Земли есть собственное магнитное поле: в этом легко убедиться, взглянув на положение стрелки компаса. Но если есть магнитное поле, то должны быть токи, его создающие. А коль скоро есть токи, то что служит их генератором и где скрыт таинственный невидимка? В связи с этим возникает и более глобальный вопрос: «Какова роль электро- и магнитодинамики в формировании процессов, происходящих в Космосе, и какова доля вклада в эти процессы электромагнитных и гравитационных полей».
Если обратиться к процессам, происходящим внутри нашей планеты, то количество неясных вопросов еще более возрастает: по каким законам происходит смена геологических эпох, какие причины движут горообразованием, сменой биологических видов, обусловлены ли землетрясения и извержения вулканов исключительно эндогенными факторами или в этом повинны и идущие извне возмущения.
Фундаментально обоснованных ответов на большинство поставленных вопросов пока что не существует. Тем не менее, известно немало научных теорий и концепций, стремящихся сделать это. Попытаемся и мы* дать разъяснения по некоторым из поставленных вопросов, а также покажем, что Ближний Космос представляет собой единую колебательную самовозбуждающуюся и самоорганизующуюся систему автоматического регулирования .
Современные представления о солнечной и геомагнитной активности
По сравнению с другими звездами Солнце настолько близко от нас, что мы можем разглядеть и изучить его поверхность непосредственно с Земли. С помощью оптических приборов удается обнаружить окутывающие Солнце слои и проследить во всех подробностях происходящие в его атмосфере процессы.
Условно солнечную атмосферу подразделяют на несколько слоев, переходящих один в другой: наружный, самый разреженный слой – корону, лежащие под ней хромосферу – красного цвета и фотосферу – светящийся слой. Фотосфера – слой газа не более 200 км толщиной, видимая ослепительная поверхность