III. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ И КОСМИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Коммерция в космосе

Уитон Э.П. (Elmer P. Wheaton)

Введение

Коммерцию можно определить как продажу товаров и предоставление услуг с целью получения прибыли. Она включает отыскание или производство товара, доставку товара потребителю или потребителя к товару и последующую продажу товара с целью получения прибыли. До сих пор возможности коммерции в космическом пространстве обсуждались довольно редко. Обычно считают, что торговля в космосе никогда не достигнет значительного оборота, так как она связана со множеством трудностей. Те, кто придерживается такой точки зрения, полагают, что в космосе не будет найдено ничего такого, что можно было бы продать, ибо, как утверждает современная наука, там, по всей вероятности, не будет обнаружено никаких новых элементов, чему имеются прямые доказательства. Если же и будет обнаружено какое-либо вещество, неизвестное на Земле, то, каким бы ценным оно ни было, стоимость доставки на рынок безусловно превысит его собственную стоимость.

Попытаемся проверить справедливость этого утверждения, заглянув на 35 лет вперед. Однако если бы мы вернулись на 35 лет назад, то убедились бы, что тогда нельзя было сделать каких-либо обоснованных предположений о современном состоянии техники. В других докладах, представленных на симпозиуме, обсуждались огромные достижения техники, которых можно ожидать в ближайшие 35 лет. Рассматривались проблемы, с которыми столкнется правительство большой страны при анализе поступательного движения техники, возможностей и потребностей науки, а также те трудности, которые встанут перед экономистами, разрабатывающими планы на будущее с учетом противоречий между новыми достижениями техники, новыми общественными отношениями и сложившимися экономическими системами. В своем докладе я попытаюсь показать отношение классического предпринимателя к будущим достижениям в освоении космического пространства.

Предприниматель не занимается планированием социально-экономического развития. Наоборот, по сложившейся традиции ему нет до этого никакого дела. Он ищет возможности извлечь прибыли для себя прежде, чем это сделает кто-либо другой. В той мере, в какой это ему удается, предприниматель нарушает планы, разработанные экономистами. В задачу последних входит сглаживание трудностей, возникающих, когда предприниматель претворяет в жизнь свои замыслы. Может создаться впечатление, что прогресс в наибольшей степени обеспечивается не теми, кто разрабатывает планы, а теми, кто действует вопреки этим планам. Поэтому можно надеяться, что предпринимательство и освоение космического пространства на практике окажутся не такими уж несовместимыми, как, по-видимому, думает большинство людей.

Движущей силой коммерции редко бывают такие волнующие научные открытия, как открытие новых элементов. В тех случаях, когда коммерсант сталкивается с трудностями транспортировки, например такими, как перевозка товаров через океаны на нашей планете 500 лет назад, его в первую очередь интересуют новые и, как правило, дорогие товары, так как они редки. Драгоценные металлы, редкие драгоценные камни, дорогие индийские специи и китайские шелка были настолько дороже стоимости их транспортировки, что погоня за прибылью послужила причиной открытия и колонизации Нового Света, а также гибели нескольких могущественных империй. Поэтому следует учитывать не только возможность обнаружения новых элементов в научном смысле слова, но также возможность открытия источников уже известных, но редких материалов.

Когда заходит речь о возможности обнаружения золота на Луне и планетах, люди, скептически относящиеся к освоению космического пространства, обычно отвечают, что на Земле золота наверняка больше, чем на руне, и было бы глупо отправляться в поисках его и такую даль. Их аргумент игнорирует одно существенное обстоятельство. Известные золотые запасы на Земле уже являются чьей-то собственностью. Для тех, кто не имеет золотых приисков на Земле, транспортные проблемы, связанные с добычей золота на Луне, могут оказаться менее рискованными, чем политические осложнения или кражи, связанные с приобретением золота на Земле. Вопрос сводится к тому, с чем легче бороться: с законами природы или с законами человеческого общества.

Можно считать аксиомой, что овладение новыми источниками редких и дорогостоящих материалов будет далеко не простым делом. Если бы это было просто, ими ужe давно бы кто-нибудь завладел. Поскольку доступ к этим материалам труден, то совершенно ясно, что те, кто завладеет ими первыми, добьются успеха лишь ценой испытаний, ожидающих каждого пионера. Им будет очень трудно, и они станут всеобщим посмешищем. Зачем, в самом деле, искать золото и серебро в Мексике и Перу? Не проще ли перерыть оставшуюся часть Европы?

Некоторые уникальные свойства космического пространства могли бы привлечь внимание коммерсантов и по другим причинам. Уже существует множество производственных процессов, реализацию которых облегчило бы наличие вакуума в больших объемах, отсутствие силы тяжести и (или) абсолютная стерильность окружающего пространства. Вакуумное напыление покрытий, вакуумная плавка сплавов, выращивание кристаллов, производство антибиотиков - лишь некоторые из таких процессов. Большие выгоды, получаемые в процессе производства, оправдают создание фабрик на орбите.

На протяжении тысяч лет города располагались около водных путей, а промышленные предприятия строились вблизи дешевых источников водной энергии. Столь же характерным примером для более поздних времен следует считать концентрацию авиационной промышленности в южной части Калифорнии, где часто бывает хорошая летная погода.

В этом докладе будут рассмотрены некоторые фундаментальные вопросы космических перевозок, так как перевозка товаров является важнейшей составной частью коммерции, некоторые вопросы коммерции на околоземной орбите и Луне и наконец некоторые вопросы изучения современным предпринимателем возможностей эксплуатации остальных районов солнечной системы. Тот, кто прочтет эту работу через 35 лет, сочтет ее неинтересной, архаичной и лишенной воображения. Это единственное положение моего доклада, в справедливости которого я абсолютно убежден.

Космические перевозки

Разделим стоимость перевозок на три основные части. К первой отнесем стоимость материалов, расходуемых во время каждого полета. Эту стоимость в принципе нельзя снизить. Большую ее часть составляет стоимость ракетного топлива, которую нетрудно рассчитать по основному уравнению ракетодинамики.

Ко второй отнесем стоимость летного оборудования, которое "путешествует" вместе с пассажирами и полезной нагрузкой, но которое можно повторно использовать в последующих полетах. Вследствие этого его стоимость в расчете на один полет в большой степени зависит от конструктивного решения, стоимости подготовки к повторному использованию (эксплуатационных расходов) и ресурса оборудования. К этой категории относится и экипаж транспортной ракеты.

Третья часть включает стоимость стационарных сооружений, которая, по-видимому, будет определяться другими финансовыми категориями К этим сооружениям относятся космопорты, сеть сопровождения и т. п. Аэропорты обычно строятся городскими властями, а не воздушно-транспортными компаниями, так как городу выгодно иметь удобные пути воздушного сообщения. Правительство в будущем, возможно, решит списать стоимость сооружений на мысе Кеннеди, поскольку они уже внесли свой вклад в дело национального престижа и достижений в освоении космического пространства. Коммерческая компания, которая будет использовать некоторые из этих сооружений в будущем, вовсе не обязательно должна оплачивать их первоначальную стоимость. При всяком долгосрочном планировании космических перевозок необходимо учитывать взаимное влияние этих трех составляющих суммарной стоимости.

СТОИМОСТЬ ТОПЛИВА

На фиг.1 приведена стоимость топлива в зависимости от проектной скорости ракеты для некоторых транспортных ракет будущего, использующих усовершенствованные ракетные двигатели, работающие на водороде и кислороде. Удельная тяга была принята равной 450 сек. Стоимость кислорода полагалась равной 0,044 долл. за 1 кг, а водорода 0,55 долл. за 1 кг. Соотношение компонентов топлива: 8 частей кислорода и 1 часть водорода. Нижняя пунктирная кривая на фиг.1 соответствует стоимости топлива при нулевом весе конструкции летательного аппарата. Таким образом, эта кривая определяет минимум, к которому можно лишь стремиться, совершенствуя конструкцию ракеты и разделяя ее на ступени оптимальным образом. Это минимальное значение составляет около 0,66 долл. за 1 кг полезного груза в случае низких околоземных орбит и около 6,05 долл. за 1 кг полезного груза для полета на Луну и обратно.

Фиг.1. Стоимость химического ракетного топлива.
Требуемые скорости: А - низкая околоземная орбита; Б - синхронная орбита; В - полет на Луну (в одну сторону); Г - полет на Луну и обратно. Цифры возле каждой кривой соответствуют числу ступеней.

Остальные кривые соответствуют современным и перспективным ракетам, как одноступенчатым, так и многоступенчатым. Предполагалось, что для современных ракет относительный вес топлива (вес топлива, деленный на суммарный вес без веса полезного груза) составляет 0,78, а в будущем достигнет 0,90. Отметим, что в будущем для вывода на околоземную орбиту 1 кг полезного груза потребуется топливо (водород и кислород) стоимостью 1,1 долл., а для доставки 1 кг полезного груза на Луну и обратно - около 17,62 долл.

На фиг.1 указана стоимость топлива для перевозок, осуществляемых ракетами на химическом топливе на трассах Земля - Луна. Поскольку стоимость топлива в этом случае не очень велика, будем рассматривать только использование химической энергии. Ниже будут обсуждены возможности использования ядерной энергии.

СТОИМОСТЬ ЛЕТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Относительно стоимости летного оборудования для космических перевозок можно сделать ряд допущений. Огромный выигрыш в этой стоимости в случае применения для доставки на околоземные орбиты многократно используемых ракет иллюстрируется на фиг.2. Если сделать допущения, принимаемые обычно в задачах, связанных с исследованием космического пространства, и предположить, что стоимость ремонта и подготовки к повторному использованию составит, например, 25% начальной стоимости, а вероятность спасения ступеней вряд ли достигнет 90%, то станет ясно, что возвращение и повторное использование ступеней не дадут большого эффекта.

Уровень эксплуатационных расходов воздушного транспорта между полетами эквивалентен приблизительно 0,04% начальной стоимости, а вероятность их "спасения", к счастью, близка к 100%. На фиг.2 эксплуатационные расходы транспортной авиации представлены точкой в нижнем правом углу фигуры.

Фиг.2. Эксплуатационные расходы при многократном использовании ракет.
Стоимость без повторного использования 663 долл. на 1 кг полезного груза; стоимость топлива 2,2 долл. на 1 кг веса, выведенного на орбиту; ресурс ракеты 1000 полетов.
I - современные предположения относительно ракет многократного использования; II - уровень, достигнутый воздушным транспортом.

Практически невозможно установить, где именно между указанными двумя крайними пределами будет находиться точка, соответствующая ракетам, которые будут использоваться для космических перевозок через 35 лет. Попытаемся определить, не на сколько снизится стоимость перевозок, а тот предел, до которого она может быть снижена. Отметим, что 2001 г. будет 43-й годовщиной запуска первого советского спутника. В текущем году исполняется 63 года со дня первого полета летательного аппарата братьев Райт. Если движение по пути прогресса, как нам постоянно твердят, будет все время ускоряться, то лишь крайние консерваторы могут предположить, что успехи, которые будут достигнуты в течение 43-х лет эры космических полетов, не превзойдут уровня, достигнутого за 63 года эры воздушных сообщений. Однако даже если мы предпочтем быть консервативными, нам придется сделать допущение, что космический транспорт 2001 г. будет работать при условиях, подобных условиям работы современного воздушного транспорта. Попытаемся найти обоснованный способ сравнения эксплуатационных расходов этих двух видов транспорта. Несомненно, такие понятия, как стоимость перевозки за километр пути или за тонно-километр, нельзя непосредственно применять к космическим ракетам, которые, выйдя на орбиту, могут покрыть любое расстояние без затрат энергии. На фиг.3 приведен график эксплуатационных расходов (без стоимости топлива) на 1 час полета для некоторых самолетов в зависимости от веса конструкции самолета. Будем считать, что эта кривая справедлива и для ракет, имеющих тот же вес конструкции. Такое простое допущение весьма правдоподобно. Например, для заправки на орбите может потребоваться целый день. Хотя двигатели проработают, возможно, всего 10 мин, экипаж должен будет получить оплату за все время полета. Все агрегаты, кроме основных двигателей, будут работать в течение всего времени полета, и амортизация корабля, выраженная в долях начальной стоимости, останется строго функцией полного времени полета. Поэтому мы можем оценивать степень износа ракет в дальних полетах и отдельно прибавлять стоимость ракетного топлива, которая, вообще говоря, гораздо выше стоимости топлива для самолетов.

Фиг.3. Эксплуатационные расходы воздушного транспорта.
СТС - сверхзвуковые транспортные самолеты.

Таблица 1

Эксплуатационные расходы ракетного транспорта

Факторы, определяющие стоимость	Цель полета
	низкая околоземная орбита			синхронная орбита		на Луну и обратно
Класс ракеты	Современные		Ракеты будущего	Ракеты будущего		Ракеты будущего
Количество ступеней	2	2	2	2	3	3
Продолжительность полета, час	6	24	24	24	24	240
Стоимость топлива, приходящаяся на 1 кг полезного груза, долл/кг	2,4	2,4	1,10	12,1	6,40	18,5
Отношение веса конструкции к весу полезного груза	5,9	5,9	1,1	13,7	7,5	20,6
Собственно эксплуатационные расходы, без стоимости топлива, долл/кг	0,44	1,76	0,44	3,75	2,2	56,8
Суммарные эксплуатационные расходы, долл/кг	2,84	4,16	1,54	15,85	8,60	75,3

Из фиг.3 следует, что для современных дозвуковых реактивных транспортных самолетов, имеющих вес конструкции до нескольких тонн, собственно эксплуатационные расходы составляют около 200 долл. плюс 1,1 долл. за 1 кг веса конструкции в 1 час (в случае сверхзвуковой транспортной авиации эта величина будет несколько больше). На основе данных, приведенных на фиг.1 и 3, составлена табл. 1. Из нее следует, что собственно эксплуатационные расходы, связанные с выводом на околоземную орбиту, составляют всего несколько долларов за 1 кг и не превышают 78 долл. за 1 кг в случае полета на Луну. Эти расходы значительно ниже установленных для космического транспорта большинством современных прогнозов. Существующие мнения по техническим вопросам нельзя назвать единодушными, однако если принять допущение об аналогичном развитии космического и воздушного транспорта, то можно не сомневаться, что стоимости, указанные в табл.1, не будут превзойдены. Если уж мы решили заглянуть на 35 лет вперед, то было бы нелогично ограничивать полет своей фантазии. Поэтому далее я буду предполагать, что типичная стоимость доставки грузов на околоземную орбиту в конце века составит несколько долларов за 1 кг полезного груза.

СТОИМОСТЬ СТАЦИОНАРНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Стоимость стационарных сооружений будет безусловно высока. Ведь даже сооружение современного муниципального аэропорта требует капиталовложений порядка нескольких сот миллионов долларов. Однако, как отмечалось выше, эта стоимость может меняться в широких пределах в зависимости от отношения местных властей. Характер эксплуатации сооружений также, по-видимому, окажет на нее большое влияние. В наши дни считается необходимым осуществлять постоянное слежение за находящимися в полете космическими аппаратами и поддерживать с ними непрерывную связь. Однако современный воздушный транспорт обходится без такого непрерывного контроля. По мере того как операции в космическом пространстве будут проводиться все чаще, а космические корабли будут проникать в космос все глубже, придется решать вопрос о том, в какой мере целесообразно осуществлять непрерывное слежение и поддерживать непрерывную связь.

По мере разработки оборудования для будущих полетов, удовлетворяющего требованиям уменьшения эксплуатационных расходов и упрощения проверки, от которых зависит экономичность эксплуатации, потребность в стационарных сооружениях, по-видимому, сократится. Современные реактивные самолеты весьма сложны - несомненно сложнее, чем типичная современная космическая ракета. Тем не менее в них безопасно путешествуют сотни мужчин, женщин и детей. Кроме того, они приземляются, заправляются, проходят проверку (которую выполняет сам экипаж) и взлетают вновь - и все это в течение получаса, т.е. в фантастически короткий срок по современным стандартам ракетной техники. Пожелаем ли мы слишком многого, если поставим перед собой аналогичные задачи в области космических полетов?

Эксплуатационные расходы в авиации, приведенные на фиг.3, включают начальную стоимость системы. Потому собственно эксплуатационные расходы, приведенные в табл.1, также учитывают эту стоимость. В транспортной авиации косвенные расходы в значительной мере связаны с затратами на стационарные сооружения.

Сюда входят амортизация наземного оборудования, затраты на обслуживание пассажиров, административные расходы, расходы на рекламу и т.п. Косвенные расходы в транспортной авиации достигают 150% собственно эксплуатационных расходов, однако косвенные расходы на космический транспорт будут гораздо ниже, так как они не будут возрастать с увеличением времени полета. Поэтому суммарные расходы должны лишь немного превышать собственно эксплуатационные расходы. По многим оценкам даже в 1990 г. стоимость каждого запуска космической ракеты будет все еще не менее 1 млн. долл.

Разница в подходе к рассматриваемому вопросу весьма очевидна. Как только орды обслуживающего персонала и фоторепортеров сменятся толпами пассажиров, готовых платить деньги, и начнутся перевозки полезных грузов, сразу же появится заинтересованность (доходы) у предпринимателей.

Коммерческие операции на околоземных орбитах

Можно попытаться перечислить возможности, открывающиеся перед коммерцией на околоземных орбитах, выделив в первую очередь уникальное, а следовательно, пользующееся спросом. На ум приходят четыре характерных особенности. Первая - это ничто, а именно практически неограниченный запас глубокого вакуума. Вторая - тоже ничто - невесомость. Третья - все то же скучное ничто - отсутствие микроорганизмов, исключительная стерильность окружающего пространства, Четвертая- ни с чем не сравнимый вид на Землю и космос - а это уже кое-что! С этим связаны такие замечательные перспективы практического применения, как связь, навигация и метеорология. Поэтому околоземная часть космического пространства уже интенсивно используется, хотя это и обходится дорого.

В области связи коммерция уже приобрела некоторый опыт. Если бы предприниматель мог правильно предвидеть пути развития техники и заглянуть на 7 - 10 лет вперед, то уже 10 лет назад он мог бы иметь собственную действующую сеть спутников "Эрли-берд", прежде чем была бы организована корпорация "Комсат". Этот пример служит иллюстрацией характерной особенности предпринимательства, которая, хотя еще и не проявилась в области освоения космического пространства, проходит красной нитью через всю историю коммерции. Предпринимателя можно определить как бизнесмена независимо от объема его операций. Однако предприниматели, оставившие след в истории, отнюдь не были владельцами угловых магазинов. Они начинали использовать достижения передовой техники, например строили железные дороги, прежде чем администраторы успевали прийти к выводу, что это разумно или хотя бы желательно. Когда семейство Ротшильдов приступило к строительству железных дорог в Европе, герцог Веллингтонский заметил, что "железные дороги лишь поощрят низшие классы понапрасну ездить с места на место".

Истинное предпринимательство подразумевает не только умение вести финансовые и политические дела, но и техническое чутье. Я специально употребил слово "чутье", чтобы подчеркнуть, что предпринимателю не обязательно иметь глубокие знания в области техники. Скорее он должен обладать интуицией, позволяющей с достаточной прозорливостью предвидеть развитие событий (несмотря на то, что специалисты в области техники могут придерживаться противоположной точки зрения), чувствовать заинтересованность широких масс населения и начинать действовать, прежде чем менее уверенные в себе успеют оценить обстановку.

На фиг.4 указаны современные (1962 г.) рыночные цены на сравнительно дорогие металлы и минералы (в долларах за 1 кг). Девять из них стоят дороже 200 долл. за 1 кг при годовом обороте более 10 млн. долл.

Фиг.4. Цены на некоторые товары.

Годовой оборот торговли ураном превышает 1 млрд. долл., то же относится и к золоту. Самые дорогие из перечисленных товаров (их список ни в коем случае нельзя считать полным) - радий (по цене 21 500000 долл. за 1 кг) и бриллианты высокого качества весом по 3 карата (по цене 13700000 долл. за 1 кг).

На фиг.4 приведены данные о некоторых товарах, которые выгодно производить на орбитальных установках. Монокристаллический силикон, широко используемый в электронной промышленности, стоит 1315 долл. за 1 кг. Не менее высоко ценятся некоторые дорогостоящие особо чистые металлы. Следовательно, доставка металлов на орбиту для вакуумной очистки может оказаться выгодной.

Из фиг.4 следует, что с уменьшением транспортных расходов круг возможных операций быстро расширяется. Кроме того, ясно, что приведенный список возможных операций является далеко не полным, так как в него включены лишь металлы и минералы (отсутствуют даже антибиотики). Полный список составить практически невозможно, так как существуют тысячи, если не миллионы, товаров, цена на которые превышает 2,21 долл. за 1 кг. Кроме того, если коммерческое использование космического пространства достигнет когда-либо больших масштабов, то, исходя из опыта предпринимательства, можно сказать, что многие проекты будут разработаны и осуществлены лишь после того, как операции в космосе станут обыденным делом и мы начнем мыслить как истинные коммерсанты космической эры.

Коммерция включает не только поставку товаров, но и предоставление услуг. Можно с полной уверенностью сказать, что если имеется место, хотя бы и труднодоступное, откуда открывается красивый вид, туристы не заставят себя долго ждать. От этой мысли ученый застонет, а предприниматель построит отель на орбите! Если стоимость недельного пребывания в нем будет не слишком высока, популярность такому отелю обеспечена.

В мае 1965 г. Юджин Рут опубликовал доклад, который назывался "Возможности исследования космического пространства в будущем - мысленный взгляд". В этой работе обсуждается возможность создания "космического города" на орбите с населением до 4 тыс. человек. В этом городе будет и отель. В табл.2 приводятся цифры, связанные с функционированием такого отеля, которые получены на основе данных о стоимости орбитальных перевозок, подобных приведенным в табл.1. Стоимость доставки на орбиту одного человека составит 600 долл., а стоимость суточного пребывания в таком отеле может составлять от 705 до 177 долл. в зависимости от начальной стоимости оборудования и способа финансирования при амортизации в течение 20 лет. Настоящий предприниматель отметит, что даже без государственной субсидии двухдневное пребывание в таком отеле может обойтись всего в 1110 долл., а двухнедельное - в 4160 долл.

Интересна техника транспортного обеспечения такого отеля. Четыре сравнительно небольших орбитальных транспортных корабля, способные вывести на орбиту 4540 кг, совершая по два полета в неделю, могут в течение года доставить оборудование для отеля, рассчитанного на 400 человек. Если среднее время пребывания в отеле составит три недели, то четырех таких кораблей, совершающих по два полета в неделю, будет достаточно для обеспечения пассажирских и грузовых перевозок. В случае опасности такой корабль должен обеспечить возвращение на Землю 50% обитателей отеля. Использование остальных ракет, выполняющих обычные перевозки, должно гарантировать 100%-ную эвакуацию. Таким образом, при сделанных предположениях может оказаться выгодным не только выполнение производственных процессов на орбите, но и создание орбитальных отелей. Задача конструктора космических кораблей - разработать необходимое оборудование. Задача предпринимателя - решить, в какой мере это "поощрит низшие классы ездить с места на место".

Таблица 2

Стоимость содержания отеля на околоземной орбите и пребывания в нем

Структура стоимости	Высокая начальная стоимость	Низкая начальная стоимость	Низкая начальная стоимость1)
Стоимость первичного оборудования, долл/кг	1100	220	220
Начальные капиталовложения в расчете на одного человека, долл.	5000000	1000000	1000000
Стоимость односуточного пребывания одного человека, долл.	685	157	235
С учетом систем жизнеобеспечения, долл.	705	177	255
Стоимость транспортировки одного человека, долл.	600	600	600
Суммарная стоимость:
двухсуточное пребывание, долл.	2010	954	1110
двухнедельное пребывание, долл.	10300	3078	4160

1) С выплатой начального 6%-ного займа.

Допущения. Вес первичного оборудования 4,54 т на I чел.; вес системы жизнеобеспечения 4,54 кг в сутки на 1 чел.; обслуживающийперсонал, багаж, транспорт 135 кг на 1 чел.; суммарные эксплуатационные расходы по доставке полезного груза или пассажиров на орбиту 4,4 долл/кг.

 

Коммерческие операции на Луне  

Принципиальная разница между коммерческими операциями на Луне и на околоземной орбите состоит в том, что, хотя на Луне может оказаться много нужных товаров, их транспортировка будет обходиться дороже, так как расстояние до Луны больше. Тем не менее сравнение данных, приведенных в табл.1 и на фиг.4, показывает, что транспортные расходы все равно будут меньше рыночных цен на многие товары. Поверхность Луны составляет более 90% поверхности Северной, Центральной и Южной Америки вместе взятых. Таким образом, по размерам Луна почти равна Новому Свету, каким он был 500 лет назад. Любой классический предприниматель с готовностью заплатил бы за нее туземцам, если бы он смог найти их там, 24 долл.  Конечно, невозможно оценить стоимость редких или новых материалов, которые могут быть обнаружены на Луне. [Первые результаты исследований лунных пород, доставленных на Землю с помощью космических кораблей "Аполлон-11" и "Аполлон-12", показали, что по химическому составу они во многом напоминают материалы, которые можно извлечь со дна земных океанов. Ученые констатировали, что в доставленных на Землю лунных породах более других распространены пироксен, плагиоклаз, ильменит и оливин - точно так же, как и в земных вулканических породах. Вода почти полностью отсутствует в лунных породах, так же как летучие элементы, как натрий и цезий. Золото вкраплено в поверхность Луны в очень небольших количествах. По-видимому, лунная порода особенно богата титанов, этим редким на Земле металлом. Кислород содержится в лунных породах совсем не в таких количествах, как на Земле, и поэтому ученые обнаружили в некоторых образцах чистое железо. В породах, собранных в Море Спокойствия космонавтами корабля "Аполлон-11", найдены три новых минерала. Названные ферропсевдобрукитом, хромо-титановым шпинелей и пироксманитом, они представляют собой соединения титана, магния, железа, алюминия и других элементов и отличаются (хотя и незначительно) от земных минералов. Анализ материала, собранного с помощью трубки, забитой в глубь почвы Луны на месте посадки космического корабля "Аполлон-12", показал, что на глубине 30,5 см углерода примерно в 7 раз больше, чем на поверхности. Хотя данная глубина мала, это открытие позволяет надеяться, что образцы, которые будут получены с больших глубин, могут содержать какие-то химические вещества, предвещающие появление жизни. В лунной пыли и горной породе выявлены практически все главные элементы, необходимые для жизни: углерод, фосфор, кальций, кислород, азот, водород и сера. - Прим. перев.] Не следует забывать, что огромное разнообразие минералов и драгоценных камней на Земле связано не с открытием новых элементов, а с комбинацией известных элементов в новых необычных сочетаниях. Разные минералы образуются в результате различных процессов, а условия на Земле и на Луне сильно отличались в течение 5 млрд. лет. Никого не удивит, если на Луне будут обнаружены минеральные образования, которые на Земле просто-напросто не могли появиться естественным путем. Примером таких минералов могут быть тектиты. Стоимость материалов, привезенных с Луны и не встречающихся в естественных условиях на Земле, безусловно может быть очень высока.

Мы не будем обсуждать вопрос о лунном отеле. Он будет дороже отеля на околоземной орбите и, по-видимому, явится очередной приманкой для заядлых туристов. С Луны не только можно любоваться Землей; она откроет космическим путешественникам много новых, ей одной свойственных красот.

Возможное направление коммерческой деятельности на Луне, отличной от того, что можно сделать на околоземной орбите, вероятно, будет связано с производством и продажей топлива для различных транспортных систем. Это топливо будет предназначено для космического транспорта, обслуживающего трассу Земля - Луна, для транспорта, осуществляющего перевозку грузов на поверхности Луны, или ракет для перевозок грузов между различными районами Луны, а также для межпланетных кораблей. Не будем дальше вдаваться в эту проблему. Отметим лишь, что топливо, полученное на Луне, будет обладать большой энергией относительно Земли, а его использование могло бы значительно уменьшить вес топлива, необходимого для межпланетных полетов. Не подлежит сомнению важность отыскания на Луне источников топлива, которое можно было использовать для удовлетворения потребностей транспорта на самой Луне. Поскольку Луна не уступает по размерам Новому Свету, то такая коммерческая возможность может стать в будущем очень важной. При современном состоянии техники систематическая транспортировка топлива с одной планеты на другую с целью удовлетворения потребностей транспорта на второй планете представляется неоправданной.

Наличие запасов топлива на Луне могло бы снизить стоимость полетов с Земли на Луну и обратно. Нельзя, конечно, ожидать, что на Луне топливо будет стоить так же дешево, как и на Земле, даже если его можно найти и обработать. Предположим, однако, на минуту, что это будет так. На фиг.5 показано снижение скоростей, которого можно достичь при перевозках на трассе Земля - Луна. Использование лунного топлива, безусловно, желательно для любой ракеты, базирующейся на Луне. Кроме очевидного случая заправки ракет топливом перед их возвращением на Землю, существует заманчивая перспектива создания на трассе Земля - Луна обменной ракетной системы. Ракета, базирующаяся на Луне, могла бы встречаться на околоземной орбите с ракетой, запущенной с Земли. После обмена грузами каждая возвращалась бы на свою базу. В этом случае ракету, обладающую проектной скоростью 18,3 км/сек, можно заменить ракетой, обладающей проектной скоростью 9,15 км/сек. При этом стоимость топлива, требуемого для доставки 1 кг груза с Земли на Луну и обратно, снизится с 17,6 до 2,2 долл.

Фиг.5. Варианты транспортных операций на трассе Земля - Луна.
1 - вывод на околоземную орбиту; 2 - приращение скорости от первой до второй космической; 3 - посадка на Луну; 4 - взлет с Луны.

Представляет интерес следующий способ доставки грузов с Луны на Землю. Можно предвидеть создание многократно используемой ракеты, которая сбрасывает контейнер, приспособленный для входа в атмосферу Земли с траектории Луна - Земля, а сама возвращается на поверхность Луны. Такая ракета будет иметь проектную скорость всего лишь 5,36 км/сек, и на доставку 1 кг полезного груза потребуется водорода и кислорода на сумму всего около 0,33 долл. По-видимому, в дальнейшем будут созданы аппараты, предназначенные для входа в атмосферу, вес конструкции которых будет составлять всего 25% веса полезного груза. Если бы аппараты, входящие в атмосферу, возвращались на Луну обычными грузовыми транспортами, то доставка 1 кг полезного груза лунной ракетой обошлась бы в 0,33 долл. плюс 11 долл. - стоимость топлива, требуемого для возвращения на Луну 1 кг веса аппарата, входящего в атмосферу. Таким образом, для доставки с Луны 1 кг полезного груза потребуется топливо стоимостью 3,09 долл. Кроме того, аппараты, входящие в атмосферу, можно изготавливать из лунных материалов, которые могут найти сбыт на Земле. Если контейнеры, предназначенные для входа в атмосферу, можно было бы продать за свою цену, то топлива, требуемое для доставки 1 кг груза с Луны, стоило бы 0,33 долл.

Табл.3 была составлена при тех же предположениях относительно стоимости многократно используемых ракет, что и табл.1, однако указанные в ней стоимости, рассчитаны с учетом использования лунного топлива. Нелинейность основного уравнения ракетодинамики такова, что стоимость топлива на Луне может в 8 - 15 раз (в зависимости от характера операции) превышать его стоимость на Земле, чтобы компенсировать все выгоды использования лунного топлива. С точки зрения пессимиста, прежде чем думать об использовании топлива, производимого на Луне, надо убедиться, что его стоимость не превысит стоимости земного топлива более чем в 10 раз. С точки зрения оптимиста, если когда-либо коммерческие операции между Землей и Луной достигнут значительного объема, на Луне можно будет продавать большое количество топлива при условии, что его производство будет только в 5 раз дороже, чем на Земле.

Таблица 3

Стоимость перевозок космическим транспортом будущего при использовании лунного топлива 

Место производства топлива	Вид полета
	Земля - Луна и обратно		Земля-Луна	Земля - Луна с обменом грузами	Луна - Земля
Земля
Скорость, км/сек	17,7	15,0	15,0	9,15
Количество ступеней	3	3	3	2
Продолжительность полета, час	240	120	120	24
Собственно эксплуатационные расходы, долл/кг	75,1	15,4	15,4	1,5
Луна
Скорость, км/сек		2,68		8,55	5,37
Количество ступеней		1		2	1
Продолжительность полета, час		120		240	24
Собственно эксплуатационные расходы, долл/кг		1,3		6,2	0,7
Суммарные эксплуатационные расходы, долл/кг	75,1	16,7	15,4	7,7	0,7

 

Возможности использования в коммерческих целях других планет и пояса астероидов

Мы не будем здесь подробно обсуждать вопрос о возможности использования в коммерческих целях других планет. Расстояние до них превышает расстояние до Луны от 100 до 10000 раз, и для получения хотя бы какой-то коммерческой выгоды необходимы более совершенные ракетные двигатели. В то же время другие планеты весьма велики по сравнению с Землей. В табл.4 приведены данные о телах, входящих в состав солнечной системы, за исключением больших планет, структура поверхности которых делает посадку на них весьма затруднительной. Даже поверхность такой маленькой планеты, как Марс, составляет 96% площади суши на Земле. А общая поверхность планет и естественных спутников, перечисленных в табл.4, превышает площадь земной суши приблизительно в 11 раз, а площадь Нового Света - в 40 раз.

Таблица 4

Параметры небесных тел, входящих в солнечную систему

Небесное тело	Радиус  (в долях радиуса Земли)	Площадь поверхности (в долях площади поверхности Земли)	Площадь поверхности (в долях площади Нового Света)
Планеты
Земля	1,00	1,00
Плутон	1,1?	1,21?	15,00?
Венера	0,97	0,940	11,65
Марс	0,53	0,280	3,46
Меркурий	0,38	0,144	1,78
Спутники планет
Ганимед (Юпитер)	0,39	0,152	1,88
Титан (Сатурн)	0,39	0,152	1,88
Каллисто (Юпитер)	0,37	0,137	1,70
Тритон (Нептун)	0,31	0,096	1,19
Луна (Земля)	0,272	0,074	0,916
Ио (Юпитер)	0,26	0,068	0,84
Европа (Юпитер)	0,23	0,053	0,66

Площадь земной суши составляет 29,2% площади всей поверхности земного шара; площадь Нового Света (Северная, Центральная и Южная Америка) составляет 8,08% площади поверхности земного шара.

Астероиды представляют собой сравнительно небольшие тела, расположенные в основном в поясе между Марсом и Юпитером. Известно несколько тысяч астероидов. Их суммарная масса оценивается в 3% массы Луны. Если пояс астероидов образовался, как думают многие, в результате разрушения планеты, то она была очень мала. Однако если вещество астероидов равномерно распределить по поверхности земной суши, то оно образует слой толщиной около 4,6 км. Это была бы довольно сложная операция, особенно если бы оказалось, что астероиды состоят из материалов, отличных от земных.

Если железные метеориты являются осколками ядра планеты, то железный астероид диаметром 1,6 км, содержащий 9% никеля (как обычно бывает в метеоритах), обеспечил бы современное мировое производство (400 тыс. т в 1962 г.) более чем на 4 тыс. лет. Поскольку железные метеориты содержат около 0,5% кобальта, то тот же самый астероид удовлетворил бы потребности в кобальте еще на более длительное время. Астероиды принадлежат к типичным космическим объектам, которые будут представлять большой интерес, если удастся решить проблему транспортировки.

Применение высокоэнергетических химических топлив позволит разрешить энергетические проблемы транспорта на трассе Земля - Луна, особенно если удастся наладить производство топлива на Луне. Эти топлива могут стать основой коммерческих перевозок в области внутренних планет солнечной системы (включая пояс астероидов), хотя продолжительность таких полетов очень велика. Применение ядерной энергии значительно расширит наши возможности, хотя сейчас связанные с этим проблемы могут показаться слишком сложными.

Фиг.6. Стоимость ядерного ракетного горючего.
Средняя продолжительность полета (с учетом торможения). А - к Марсу в среднем 100 суток; к Венере в среднем 53 суток; В - к спутнику Юпитера Ио в среднем 100 суток; к Марсу в среднем 45 суток.
1 - усовершенствованный ракетный транспорт многократного использования; 2 -нулевой пассивный вес.

Теоретически ядерная энергия может стать весьма эффективным источником энергии для космического транспорта. Фиг.6 помогает заглянуть в туманное будущее, отделенное от нас 35 годами. На ней показано не то, какой будет ядерная энергетика, а то, какой она могла бы стать. Фиг.6 аналогична фиг.1, но построена для случая использования ядерной энергии. На ней указана стоимость топлива для ядерных двигателей с газофазной активной зоной при отсутствии ограничений по температуре и 100%-ном удержании горючего.

Кривая 2 на фиг.6 соответствует нулевому пассивному весу, а кривая 1 - весу одноступенчатого космического летательного аппарата с относительным весом рабочего тела 0,85. Стоимость 1 кг ядерного горючего предполагается равной 11 тыс. долл. (рыночная цена урана на сегодняшний день), в качестве рабочего тела используется вода. Масштаб фиг.6, однако, сильно отличается от масштаба фиг.1. Масштаб цен уменьшен в 10 раз, а масштаб скоростей увеличен в 10 раз. При скорости 122 км/сек стоимость ядерного горючего в расчете на 1 кг полезного груза составит всего 2,2 долл., при условии что будут созданы достаточно эффективные двигатели. При тех же допущениях стоимость горючего для транспортных ракет, обслуживающих трассу Земля - Луна, составит около 0,44 долл. на 1 кг полезного груза, а для околоземных орбитальных перевозок 0,11 долл. Теперь тем, кто изучает современные проблемы предпринимательства, должно стать ясно если не то, куда ведут пути будущей коммерции в пределах солнечной системы, то уж, во всяком случае, где они начинаются. Для классического предпринимателя этого достаточно.

Заключение

Космическую коммерцию ожидает большое будущее, несмотря даже на сравнительно высокую стоимость ракетного транспорта. В 2001 г. транспортные ракеты будут доставлять грузы на околоземную орбиту и на Луну по цене в несколько долларов за 1 кг полезного груза.

Многие производственные процессы используются для производства материалов, стоимость которых достигает сотен или даже тысяч долларов за 1 кг. Современный оборот торговли металлами, минералами и драгоценными камнями, стоимость которых заключена в этом диапазоне, достигает нескольких миллиардов долларов в год. Если производственные процессы, требуемые для получения таких материалов в условиях космического вакуума, невесомости и стерильности, окажутся более эффективными или если на Луне будут обнаружены такие продукты в готовом виде, то транспортные ракеты будущего смогут доставлять их на Землю по цене, составляющей лишь небольшую часть их рыночной стоимости.

Создание совершенных транспортных ракет на ядерном горючем позволило бы снизить стоимость перевозок во всей солнечной системе до такого же уровня. В будущем перед коммерцией открываются большие перспективы, так как площадь поверхности небесных тел, входящих в солнечную систему (за исключением больших планет), равна приблизительно 40 площадям Нового Света, каким он был 500 лет назад.

Выдающиеся предприниматели прошлого нередко продвигали современную им технику далеко вперед задолго до того, как их коллеги администраторы приходили к выводу о целесообразности такого продвижения. Этого пока не наблюдается на данном этапе освоения космоса. Однако если история вообще может служить нам примером, то предприниматель несомненно еще внесет свой вклад в освоение космического пространства.

ЛИТЕРАТУРА

1. Hunter II, Holt, Rinehart, Winstоn, Thrust Into Space, Inc., 1966.

2. Minerals Yearbook, 1962, United States Department of the Interior, U. S. Government Printing Office, 1963.

3. Major Activities in the Atomic Energy Programs, January - December 1965, United States Atomic Energy Commission, U. S. Government Printing Office, January, 1965.

4. Root E L, Opportunities in Space Exploration in the Future..., .An Imaginative Projection, paper presented at the St. Louis Bicentennial Space Symposium, Fifth National Conference on the Peaceful Uses of Space, May 28, 1965.

Далее...