Господство в космосе: Борьба за мировое лидерство за пределами Земли - Эмилио Коцци

Теперь понятно, почему NASA в 2023 г. отправило к Психее исследовательский зонд – всем хочется разгадать тайны этого космического Клондайка массой около 23 миллиардов миллиардов килограммов. Представьте только: если бы каким-то чудом удалось притащить весь этот астероид на Землю и пустить его богатства в продажу, каждый житель планеты мог бы стать миллиардером. Правда, как метко заметила Симонетта Ди Пиппо, это обрушило бы мировую экономику в одночасье[250]. Но можно спать спокойно: у нас пока нет ни технологий для безопасной доставки экипажа к Психее, ни возможностей для добычи и транспортировки ее ресурсов.

В рекламных проспектах об этом обычно молчат, но инженеры и предприниматели прекрасно знают: чтобы забраться так далеко и сотворить там что-то по-настоящему грандиозное, придется побороться с законами природы. В космосе первый твой враг – пустота. Нет атмосферы – нет защиты. А еще эти безумные температурные качели: одна сторона объекта жарится под солнечными лучами, другая промерзает почти до абсолютного нуля.

И это еще не все! Попробуйте-ка поработать там, где гравитация совсем другая: на Марсе она в 2,5 раза, а на Луне в 6 раз меньше земной. Такие условия превращают в головоломку даже самые простые вещи вроде ходьбы или перемещения грузов. Достаточно вспомнить, как забавно подпрыгивали на Луне Армстронг и другие астронавты – словно дети на батуте.

А на относительно небольшой Психее придется работать буквально на привязи – одно неверное движение, и тебя отбросит на сотни метров, а то и на пару километров. И учтите: никто еще даже не пробовал испытывать роботов для добычи льда или минералов в таких экстремальных условиях. Попробуйте-ка заставить механизмы работать при диких перепадах температур, да еще и в условиях постоянного износа, царапин, повреждений – сама природа горных работ такова. А теперь представьте, что какая-то деталь сломалась. И это в миллионах километров от ближайшей мастерской!

Так что первые шаги в добыче космических ресурсов придется делать на Луне – других вариантов просто нет.

Укрощение светила: космическая энергетика

И все же, несмотря на все описанные сложности, космические миссии уже не одно десятилетие осваивают околоземное пространство и дальний космос в погоне за главным сокровищем – единственным, в неисчерпаемости которого мы абсолютно уверены. Речь идет о солнечной энергии[251]. В космосе, где нет ни фильтра в виде атмосферы, ни помех в виде облаков, где не существует привычной нам смены дня и ночи, этот источник энергии поистине бесконечен. Спутники, зонды, телескопы, космические станции и капсулы расправляют свои солнечные батареи, словно паруса под космическим ветром.

Именно солнечная энергия позволяет «Джеймсу Уэббу» и «Хабблу» продолжать бороздить дальние просторы Вселенной. А что, если использовать эту энергию у себя дома? Ведь расстояние от Солнца до Земли просто идеально подходит для сбора солнечного света. Так родилась смелая идея: построить в космосе гигантские солнечные электростанции, которые будут превращать солнечный свет в электричество и передавать его на Землю. Как это часто бывает, первым такую возможность предвидел Айзек Азимов в своем рассказе «Логика» (1941)[252]. А воплощать фантастику в жизнь взялись уже настоящие ученые – профессор со своими студентами.

Вечер 22 мая 2023 г. На крыше Лаборатории Гордона и Бетти Мур Калифорнийского технологического института Али Хаджимири и его студенты с особой тщательностью расставляют оборудование. Под навесом замерли приборы, готовые уловить сигнал – если, конечно, он появится. Параболическая антенна на массивном штативе застыла, словно огромная воронка, ожидающая небесного дождя. Только вместо воды она должна поймать энергию – точнее, крошечные ее капли, которых не хватит и на то, чтобы зажечь лампочку. Впрочем, для первого эксперимента и этого будет достаточно.

И они это сделали! В ходе эксперимента MAPLE калифорнийским ученым удалось превратить космическую солнечную энергию в особые частоты и передать их на свой приемник[253]. Сама технология не была чем-то новым – это обычные микроволны. Та же система уже вовсю используется для беспроводной зарядки смартфонов, роботов-пылесосов и электромобилей. Правда, раньше речь шла о сущих пустяках – передаче энергии в пределах гостиной, кладовки или гаража. По крайней мере так было до того момента, пока Али Хаджимири со студентами не совершили свой исторический прорыв.

Правда, пока все эти грандиозные проекты существуют лишь на бумаге. В них говорится о передаче колоссальных объемов энергии – мегаватты, а то и гигаватты мощности – с высоты более 30 000 км на наземные станции. А что в реальности? В ходе эксперимента Хаджимири и его студентам удалось передать всего несколько ватт энергии между двумя светодиодами в космосе, разнесенными меньше чем на метр. Китайские ученые продвинулись чуть дальше, проверив ту же технологию на Земле на расстоянии 55 м[254]. Теперь ученым предстоит сделать следующий важный шаг – масштабировать эти технологии для работы в космосе. Выполнением задачи займется программа Solaris, запущенная Европейским космическим агентством. Ее цель – обеспечить Европу экологически чистым, доступным и возобновляемым источником энергии, который поможет удовлетворить растущий спрос на электричество и полностью избавиться от выбросов к 2050 г.[255]

Мечта о добыче солнечной энергии в космосе – или, на языке специалистов, солнечная энергия космического базирования (SBSP) – будоражит умы ученых уже больше полувека. Первым эту идею всерьез обосновал инженер Питер Глейзер. В ноябре 1968 г. он опубликовал в Science статью с революционным прогнозом: дальнейшее развитие человечества, а может быть, и само его выживание на Земле будет зависеть от того, научимся ли мы использовать альтернативные источники энергии. И самый перспективный из них – энергия Солнца, этого поистине неисчерпаемого источника. Особенно если собирать ее за пределами атмосферы, где солнечное излучение гораздо интенсивнее, а затем передавать на земные электросети по беспроводной связи (WTP).

Европейское космическое агентство уже взялось за реализацию этой идеи. В 2022 г. оно поручило двум компаниям – британской Frazer-Nash Consultancy и немецкой Roland Berger – провести технико-экономическое обоснование строительства солнечных электростанций в космосе[256]. Они должны представить 22 странам – участницам агентства детальный анализ затрат и выгод, а также план создания необходимой инфраструктуры.

Флагманский проект ЕКА получил название CASSIOPEIA. Он предполагает создание настоящего космического собора весом 2000 т. Его спиральная конструкция будет состоять из 61 000 слоев солнечных панелей. Два мощных зеркала будут собирать солнечный свет, панели преобразуют его в электричество, которое затем отправится на Землю в виде микроволнового луча. Станцию планируют разместить на геостационарной орбите, в 36 000 км над планетой. На такой высоте она никогда не скроется за горизонтом и сможет непрерывно передавать энергию на специальные приемные антенны – ректенны.

Есть и второй проект – SPS-ALPHA, детище бывшего физика NASA Джона С. Манкинса. Эта космическая электростанция, которую также планируется вывести на геостационарную орбиту, займет площадь 15 кв. км