Космическое производство: преимущества, перспективы, проблемы

Космос для Земли

В середине июля 2016 года портал TechCrunch, освещающий новости высоких технологий, сообщил о том, что американская компания Made in Space — оператор единственного в мире 3D-принтера, установленного в космосе (МКС), — намерена наладить опытное производство оптоволокна в условиях микрогравитации.

По сравнению с традиционным способом передачи информации — электрические импульсы, идущие по медному проводу, — оптоволокно является гораздо более эффективным. Однако, производимое в земных условиях, и оно имеет недостатки, связанные с эффектом гравитации, под воздействием которой в материале появляются нежелательные примеси и кристаллические образования. Неустранимые на Земле дефекты становятся причиной деградации сигнала, что особенно ощутимо при его трансляции на большие расстояния. Это существенно ограничивает сферу применения оптоволокна и создаёт проблему, решить которую можно лишь перенеся производство в космос.

Космос для Космоса

Ещё более отчётливо очерчиваются преимущества космического производства при создании аппаратов, предназначенных для работы в этой среде. Сборка такого оборудования в условиях его дальнейшей эксплуатации (невесомость и глубокий вакуум), способна значительно облегчить калибровку. Также благодаря невесомости можно не заботиться о специальных конструкциях, служащих для удержания оборудования в подвешенном состоянии на этапе сборки. Отсутствие пространственных ограничений и веса дают возможность строить объекты любого размера, а отсутствие атмосферы по многим показателям уменьшает материалоёмкость и износ производственного оборудования, в частности, коррозию, и увеличивает его долговечность.

Проекты выноса индустрии в космос появились довольно давно, ещё в XIX веке, в частности, в трудах российского учёного Константина Циолковского, но лишь в последнее время начали прорабатываться со всей тщательностью. Яркий пример — опубликованный в журнале Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems, до мелочей проработанный план по строительству стометрового модульного космического телескопа роботизированной сборки (МКТРС или, в английском варианте, RAMST).

Одним из наиболее перспективных технологических решений, которое могло бы позволить наладить промышленное производство в космосе, является 3D-печать. Ряд материалов, которые можно использовать для трёхмерной печати, не нуждается в кислороде для охлаждения и затвердевания. Возможность масштабного применения подобных материалов изучается NASA в рамках проекта SpiderFab — создание 3D принтера, способного печатать огромные металлические каркасы в открытом космосе.  Такой каркас в последующем мог бы выполнять функцию платформы, на которую можно монтировать другие элементы станций, зондов, спутников и т.д., доставляемые с Земли. Подобная технология была бы незаменимой и в том случае, если человечество соберётся строить колонии на планетах, где нет атмосферы. Единственный её недостаток, даже в теории, состоит в том, что строительные материалы всё равно придётся возить с Земли.

Совпадают ли наши желания с нашими возможностями

Похоже, что земная индустрия подходит к пределам своих возможностей. Вполне естественно, что происходит это в первую очередь в сферах технологий передачи информации, энергетике, тяжёлой промышленности и космонавтике, развитие которых идёт в авангарде технического прогресса. Космос обладает неограниченными ресурсами для производства, отсутствующими на планете: невесомость, глубокий вакуум, неисчерпаемые источники возобновляемой энергии и минерального сырья, бесконечное пространство и т. д. Освоение космоса сегодня — уже не романтика, но бизнес, в который инвестируют не только государства, но и крупные корпорации, такие как DST Global, USM Holdings, S7 Airlines, Virgin Group, Facebook, Google, Amazon.com и другие. Перечень преимуществ космического производства — колоссален. Неразрешённым остаётся только один, самый важный, вопрос –  «как?».

Не так давно Джефф Безос, основатель Amazon.com, заявил о необходимости переноса в космос всей тяжёлой промышленности. «Это — лучшая планета. Мы должны защитить её», — сказал он. По мнению Безоса, производство, нуждающееся в больших затратах энергии, не должно располагаться на Земле, поскольку здесь её запасы ограничены. В космосе же солнечная энергия доступна постоянно и в неограниченном количестве.

Казалось бы, всё правильно и наступило время решительных действий. Однако, подобные декларации являются, по большому счёту безосновательными, так как не имеют под собой реальной технической почвы. Транспортное средство, которое могло бы доставлять на орбиту достаточное количество грузов для налаживания там масштабного производства — попросту отсутствует. И тут само собой приходит на ум изящное и простое с инженерной точки зрения решение, предложенное советским инженером Анатолием Юницким почти сорок лет назад — общепланетное транспортное средство (ОТС). За один рейс ОТС способно доставить в ближний космос, причём самым экологически чистым способом (так называемый «принцип барона Мюнхгаузена») и с высочайшим комфортом, миллионы тонн грузов и миллионы пассажиров, при снижении стоимости геокосмических перевозок в несколько тысяч раз в сравнении с ракетоносителями.

Очевидно, что время для ОТС настало. Сорок лет назад эта технология многим казалась лишь изыском теоретического разума. Сегодня это — практическая необходимость.