Сверхновая американская фантастика, 1995 № 04

На вопрос, когда он вступил в технику космических полетов, Владимир Сергеевич Сыромятников отвечает: тогда, когда ее еще фактически не было. Он пришел в КБ к Королеву 10 апреля 1956 года, за полтора года до того, как был запущен первый спутник. С тех пор он активно участвовал во многих космических программах, от полета Юрия Гагарина до стыковки «Атлантиса» с «Миром». В. С. Сыромятников заканчивает написание книги о своей жизни и работе над системами космических кораблей, о людях, открывших космос — лидерах, таких как Королев и Глушко, и простых «бойцах и полевых командирах», о подробностях извилистого пути отечественной и мировой космонавтики, о философских и общечеловеческих ее аспектах, о космическом веке и космическом поколении землян. Он назвал ее «20 лет спустя», потому что именно такой срок миновал с тех пор, как состоялась первая международная миссия космонавтов и астронавтов со стыковкой на орбите кораблей «Союз» и «Аполлон». Тогда автор книги отвечал за систему стыковки и вместе с американскими коллегами создал первые АПАСы — андрогинные периферийные агрегаты стыковки. За прошедшие «потерянные» двадцать лет (так называется одна из глав будущей книги) под руководством В. С. Сыромятникова было разработано много уникальных космических систем, в том числе новые усовершенствованные АПАСы. Именно они «приглянулись» американцам, и НАСА купило эту систему, которая уже была использована летом этого года при стыковке «Атлантиса» со станцией «Мир». Эта же система будет применена при строительстве Международной орбитальной станции «Альфа». О трудном пути, приводящем к такому успеху, и рассказывается в книге, другое название которой «Десять рассказов о стыковке и других приключениях на Земле и в космосе». Каждый из рассказов, выстроенных в хронологическом порядке, — это отдельная законченная новелла, повествующая о ключевом моменте в истории космонавтики и астронавтики. Пожалуй, мало кто из российских ученых столь тесно и плодотворно сотрудничал с зарубежными коллегами, и недаром недавно В. С. Сыромятников первым из отечественных конструкторов был избран действительным членом Американского Института аэронавтики и астронавтики. Потому мы вдвойне рады его публикации на российско-американских страницах «Сверхновой». Космический век продолжается, профессор Сыромятников разрабатывает сверхновые системы, а его книга ждет своего издателя в России и США.

Владимир Сыромятников Пятьсот лет спустя: под солнечными парусами «Нового Света»

В самом конце 1988 года Юбилейная комиссия по празднованию пятисотлетия открытия Колумба единодушно учредила Космический кубок солнечного паруса и объявила всемирный открытый конкурс на создание и постройку космического корабля с солнечными парусами (СПК).

До Москвы информация о конкурсе шла медленно, и российские специалисты по космическому кораблестроению узнали об условиях соревнования только в апреле 1989 года, когда срок подачи заявок на участие в нем почти истек. Тем не менее, преодолев многие препятствия и трудности, оформленная заявка была передана председателю проекта доктору Клаусу П. Хайссу в Вашингтон. В конце концов продолжатели дела академика Сергея Королева были официально зарегистрированы как участники соревнования.

С. Королев был основателем практической космонавтики, он запустил первый спутник, первого человека в космос и был первым еще во многом другом. Известно, что он благожелательно относился к «космическому плаванию»; напутствуя Алексея Леонова перед первой прогулкой в открытом космосе, он сказал: «Пусть солнечный ветер дует тебе в спину там наверху». Ныне Конструкторское бюро Королева называется НПО «Энергия». Оно расположено в Калининграде под Москвой, там, где Академик космонавтики разрабатывал свои первые ракеты и космические корабли. Творческая команда Молодежного центра «Энергия», начавшая разработку солнечных парусов, возглавлялась ветеранами космической технологии — членами старой гвардии Королева, не утратившими энтузиазм и юношеский задор.

По условиям соревнования предполагалось, что в 1992 году три космических парусных аппарата, названных по именам кораблей Колумба «Нинья», «Пинта» и «Святая Мария» со всех трех континентов, «участвовавших» в открытии Америки — Европы, Америки и Азии, — стартуют с высокой околоземной орбиты и медленно, но непрерывно, разгоняясь по спиральной траектории, в конце концов достигнут окрестностей Луны и, возможно, выйдут на межпланетную трассу по направлению к Марсу.

Этот проект последнего десятилетия XX века, названный в России «Космической Парусной Регатой», является заметным и привлекательным со многих сторон. Как и пять столетий назад, он может привести к непредвиденным открытиям и оказать воздействие на все человечество.

Организаторы — Юбилейный комитет и АИАА (Американский институт аэронавтики и астронавтики) сформулировали следующие принципиальные цели Проекта:

— проверить концепцию солнечных парусов;

— расширить горизонты космических исследований во всем мире;

— способствовать научным и технологическим достижениям;

— содействовать осознанию необходимости использования космоса для нужд земной цивилизации в целом.

К упомянутому должна быть добавлена еще одна более утилитарная задача — попытаться использовать солнечные паруса для решения жизненных проблем Земли. Уже в ближайшем будущем солнечно-парусная технология может принести видимые итоги в прямом и переносном смысле. Ее результатом может стать новый вид космической технологии и, скорее всего, космической индустрии.

Идея использовать давление солнечного света для движения космических кораблей и путешествий по солнечной системе, предложенная русским инженером Ф. Цандером, так же стара, как и формула Циолковского. Но более чем за тридцать лет, прошедших с начала космической эры, ни один солнечный парусник не был выведен на орбиту несмотря на то, что сама идея постоянно привлекала ученых, и было предложено определенно число концептуальных разработок. Но практическая работа далеко не продвинулась. Тому было много причин, главная из которых имеет физическую и техническую природу.

Создатель Вселенной поскупился на силу светового давления: на расстоянии от Земли до Солнца его мера не превышает одного миллиграмма на квадратный метр. Чтобы создать заметную «тягу», требуются гектарные паруса. До сих пор в космосе не было подобных гигантских структур. Вот почему подобные предприятия всегда сопровождаются риском: и пять столетий назад никто не хотел вкладывать деньги и оказывать поддержку такому начинанию, которое еще неизвестно, принесет ли что-нибудь «Старому Свету». Может быть, дело еще и в том, что просто не нашлось современной Изабеллы, подобной той королеве, чья интуиция дала жизнь предприятию, сохранившему ее имя в веках.

В США предпринимались три или четыре реальных попытки в области солнечных парусников. В 1977–1978 годах проект полета к комете Галлея под солнечными парусами обошелся НАСА в четыре миллиона долларов. Известный космический специалист Луис Фридман в своей книге «Солнечный парус и Межзвездное путешествие» приводит слова У. Лэймена, технического директора проекта. Он говорит, солнечный парус всегда привлекал лучших людей повсюду — в НАСА, в университетах и в промышленности. По утверждению людей, активно участвовавших в проекте, он был сокращен бюрократами из НАСА.

На этот же раз Проект Солнечных парусов привлек внимание всего мира. Потенциальные участники конкурса были поддержаны широко известными мощными компаниями и корпорациями в странах-лидерах аэрокосмических исследований. Список аэрокосмических гигантов говорит сам за себя: «Боинг», «Мартин-Мариэтта», «Макдоннел Дуглас», «Вестингхаус Электрик». Поддержку исследовательским коллективам оказали также многие ведущие университеты страны, такие как Массачусетский технологический Институт.

Европа также была представлена несколькими группами из университетов и промышленных компаний Франции, Италии, Англии и других стран. «Космические страны» Азии — Япония, Китай и Индия тоже выразили желание испробовать свои силы.

Казалось, что на этот раз главная проблема не устоит против научно-технического потенциала такого уровня. Была большая надежда, что время солнечных парусов наконец наступает, что придут подходящие люди и будут найдены необходимые средства.

Работа над техническими предложениями прежде всего подтверждала осуществимость солнечных парусов. С другой стороны, это бросающая вызов научная и техническая задача. Во всяком случае, могут быть выделены три основных проблемы: во-первых, на орбиту должна быть помещена очень тонкая и невероятно большая пленочная структура (2–5х10⁴ кв. м); во-вторых, необходимо осуществлять наведение и управление столь гигантской структуры, чтобы развернуть ее по направлению к Солнцу; и в третьих, общая масса космического аппарата должна укладываться в жесточайший лимит (500 кг). Только при соблюдении всех этих трех условий становится возможным двигать космический корабль (или солнечный корабль, как мы будем его называть) с ускорением порядка 0,5 миллиметра в секунду за секунду, то подставляя «солнечному ветру» «корму», то идя левым или правым «галсом», то двигаясь ребром паруса вперед навстречу «ветру». И так в течение 2-х или 3-х лет.

Реальным достижением первой стадии Конкурса стало большое количество предложенных и разработанных концепций. Их здесь невозможно описать все. В отличие от остальных разработка Молодежного Центра «Энергия» представляет собой композицию из двух парусов, вращающихся в противоположные стороны. Центробежные силы используются для развертывания пленочной структуры и поддержания ее в нужной форме — но не только. Такая конфигурация в действительности является по сути необычайно большим спаренным гироскопом. Несмотря на столь большие размеры и, соответственно, огромный момент инерции, этот гироскоп обладает заметной управляемостью: его можно разворачивать в любом направлении. Более того: с увеличением момента инерции возрастает и управляемость гироскопом. Вот почему эта концепция представляется многообещающей.

Организаторы соревнования подумали не только о технической стороне дела; они требовали проведения научных и прикладных экспериментов, а также предоставления возможностей для новых начинаний в общественной, образовательной и гуманитарной сферах, прежде всего чтобы привлечь и стимулировать молодежь, дать дополнительный импульс творческой работе во многих областях.

Требования к предложениям составляли профессионалы. Своими условиями они заставили задуматься, как использовать предстоящий необычный полет для проведения дополнительных экспериментов и частных конкурсов. Откликнувшиеся исследовательские команды предложили множество интересных идей, чтобы украсить предстоящее событие.

Я до сих пор хорошо помню осень 1957 года. Я уже около полутора лет работал в КБ Королева, и мне посчастливилось участвовать в создании первого спутника. По вечерам мы выходили на улицу, и когда погода была безоблачной, задрав головы, наблюдали движущуюся искусственную Звезду, пользуясь заранее публиковавшимися в газетах данными. Может быть, именно эти впечатления моей юности подсказали идею эксперимента, позже получившего название «Новый Свет».

В наши дни никого не удивишь искусственным спутником, разве что это окажется НЛО. Но солнечный парус — это нечто большее, чем просто летающий объект. Ранним утром, перед рассветом, 4 февраля 1993 года, тридцать пять лет спустя после запуска первого спутника, люди могли увидеть искусственную звездочку, маленькую, но необыкновенно яркую. Лучше всего сказать об этом русской пословицей: «Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать». Совершившееся событие может вызвать самые серьезные сдвиги во многих областях. Это означает не только технологический толчок, но и одновременное обеспечение информацией людей во всем мире. Новый вид космической технологии — это прорыв не только в технике, но и в осознании необходимости этой техники.

Но путь к цели был неблизким и непростым.

Мне подумалось, что солнечный парус к тому же может стать превосходным космическим отражателем: огромным, мобильным зеркалом отличного качества. Такого рода устройства, необычные даже для космической технологии, могли бы освещать ночную сторону Земли. С высоты 1000 км (перегиб начальной орбиты, с которой стартует космическая ракета) парус отбросит на Землю «солнечный зайчик» диаметром 10 км. Самым неожиданным будет степень освещенности. В безоблачную ночь от 200-метрового паруса она будет равна яркости так называемых «Полных лун» (30 люкс). При такой освещенности можно не только устраивать карнавалы на открытом воздухе, но и читать газету, и фотографировать.

Идея использования классических отражателей солнечного света не нова, ее высказывал еще более 60 лет назад известный немецкий исследователь профессор Г. Оберт, а дальнейшее развитие ее теоретические аспекты получили в фундаментальных трудах его ученика К. Эрике. Он ввел в обиход термины «Люнетта» и «Солетта» — искусственные источники, соответствующие по яркости света Луне и Солнцу. Однако широкого распространения теория не получила — ее время еще не пришло, ведь технология крупногабаритных космических конструкций по существу только зарождается.

Для осуществления в России этого необычного проекта консорциум «Космическая регата» объединил усилия многих космических предприятий бывшего Советского Союза во главе с НПО «Энергия». Была подготовлена более подробная схема проекта и разработаны технические аспекты запуска трех или более космических парусов с помощью ракеты.

Но основной ход проекта затормозился по финансовым причинам. По причине отсутствия денег проект чуть было не сорвался совсем. Похоже, и на этот раз русские пошли своим путем. Несмотря на огромные экономические трудности, команда «Космическая регата» нашла, как продолжить свои «игры» и достичь практических результатов. Был предложен, спроектирован и разработан демонстрационный орбитальный эксперимент, получивший название «Знамя». В конце концов было подготовлено все его техническое оснащение, отправлено на космодром Байконур, и 27 октября 1992 года, в Международный год космоса, запущено в космос на грузовом корабле «Прогресс».

«Космической базой» для миссии «Знамя» стала орбитальная станция «Мир» и грузовой корабль «Прогресс». В октябре «Прогресс» со свернутым Солнечным парусом «Знамя» на борту как обычно состыковался со станцией «Мир», доставив топливо и другие средства жизнеобеспечения. Первоначально планировалось оставить «Прогресс» в состыкованном положении на 40 дней и провести испытания 8 декабря, в конце всемирного юбилейного года космоса. Но по ряду причин испытания задержались еще на два месяца. Первая причина — техническая — желательно было оставить комплекс состыкованным, чтобы использовать «Прогресс» для различных работ. Вторая — не с кем было соревноваться в космосе под солнечными парусами.

В конце основного этапа космонавты Анатолий Соловьев и Александр Авдеев работали в стыковочном отсеке, монтируя солнечный парус «Знамя» и завершая приготовления к уникальному событию. Ранним утром, 4 февраля 1993 года, сразу же после расстыковки установка первого солнечного паруса была завершена.

Цели испытания были следующими:

— показать космическому сообществу и общественности планеты реальность солнечного паруса;

— проверить принятую концепцию и разработку модели;

— измерить ее основные характеристики;

— осуществить эксперимент «Новый свет».

В завершающей стадии проекта планировалось, что «Знамя» совершит четыре оборота вокруг Земли в течение шести часов. Во время своего полета первый солнечный парусник наблюдали и контролировали с «Прогресса», со станции «Мир» и с Земли. Две телевизионные камеры и телеметрическая система на борту «Прогресса» передавали изображение и данные в центр контроля за экспериментом для оценки характеристик огромного аппарата. Космонавты, сменившие прежний экипаж, также использовали все имеющиеся на борту теле- и фотокамеры, чтобы запечатлеть первый полет солнечного парусника. Все данные были получены и переданы в сеть мирового телевидения и других средств массовой информации.

Сам же эксперимент был захватывающим зрелищем. На четвертом витке первый солнечный парус осветил Землю искусственным светом, который в ясную погоду был бы в два-три раза ярче лунного. К сожалению, погода в Европе, над которой пролегала траектория парусника, не очень благоприятствовала эксперименту. Но несмотря на это, поступило множество известий со всей трассы полета от Тулузы в южной Франции через Швейцарию, Австрию и Польшу до Белоруссии. Наиболее профессиональное из всех сообщений пришло с высокогорной метеорологической станции в южной Германии. Специалисты по контролю окружающей среды за час до рассвета зафиксировали в темном небе секундную, но необычайно яркую вспышку.

С такой низкой орбиты (около 400 км) нелегко отражать солнечный свет, к тому же здесь есть некоторые тонкости. Во-первых, существуют сравнительно короткие периоды времени, когда становится возможным освещать ночную сторону Земли. В принципе при такой высоте понадобится два 5-7-минутных промежутка в течение каждого обращения солнечного парусника вокруг Земли: каждый орбитальный закат и восход. Конкретно в этот день, 4 февраля, в радиусе действия первой космической световой системы могли оказаться области, находящиеся между 45 и 55 градусами Северной и Южной широты.

Вторая тонкость заключается в том, чтобы удержать световое пятно строго в определенном месте, скажем, над Лионом или Веной, Сиэтлом или Монреалем. Зеркало наводится на определенную точку на Земле — мишень, и затем его движение совмещается с обращением корабля вокруг Земли. Во время подготовки первого демонстрационного эксперимента не все трудности были устранены. Поэтому отражатель «Знамя» наблюдали лишь в течение очень короткого времени, фактически как вспышку. Световая точка двигалась по своей траектории с поистине космической скоростью — 8 км в секунду (т. е. с первой космической скоростью). С другой стороны, размер светового пятна также зависит от высоты орбиты. Для отражателя «Знамя» она составила примерно 5—10 км. Таким образом, вспышка длилась около секунды — довольно-таки короткая, но впечатляющая.

В безоблачном небе «Знамя» смотрелось как маленькая, но необычайно яркая звезда, причем не только в ночное время. Благодаря ее яркости эту искусственную звезду можно было наблюдать и в дневные часы. Поэтому люди смогли видеть ее по всей земле: на небольшой высоте в обоих полушариях.

В конце эксперимента вся система вращающихся парусов была отстрелена с носителя — этот этап также контролировался космонавтами. С расстояния пяти километров на телеэкранах было видно, как небольшое световое пятно распалось на несколько фрагментов, продолжавших вращаться в небе.

Главная часть эксперимента была завершена, но этим все не кончилось. Потревоженные люди все еще выходили из домов, чтобы попытаться увидеть космическое зеркало собственными глазами. Множество сообщений пришло из Канады. Последовал ряд звонков на местную телевизионную студию в Торонто. Люди рассказывали о том, что наблюдали перед рассветом три НЛО, ярко светившихся в темном небе, один из которых падал. Телевизионщики обратились ко мне за комментариями. Кажется, они поверили, что это были все-таки остатки реального объекта. Я пообещал в следующий раз осветить Канаду из космоса. Люди должны верить в это!

Пять столетий назад Христофор Колумб, отправившись под парусом искать новый путь к Индии через другую сторону Земного шара, неожиданно открыл Новый свет. Открытие, неправильно понятое самим Колумбом и не оцененное большинством его современников, послужило поворотным пунктом в развитии и Старого, и Нового Света.

Пять столетий спустя мы смогли развернуть паруса в космосе. Использование солнечных парусников позволит Колумбам XX века не только путешествовать между планетами Солнечной системы, используя самые что ни на есть естественные законы Вселенной, не нарушая природный баланс и не расходуя земные ресурсы, но и заставит их служить земному человечеству.

До сих пор звезды украшали ночное небо, привлекая романтиков, астрономов и навигаторов. Пришла пора искусственных звезд, которые смогут освещать путь человеку по ночам, освещать без газовых рожков, керосиновых и электрических ламп, не перегораживая реки и не истощая недра — звездные мечты человечества.

В Священном Писании сказано: «И создал Бог два светила великие: светило большее для управления днем, и светило меньшее для управления ночью, и звезды. И поставил их Бог на тверди небесной, чтобы светить на землю. И управлять днем и ночью, и отделять свет от тьмы». Научиться править ночью с помощью Нового светила, большего и меньшего — задача, достойная последнего десятилетия XX века после Рождества Христова.