ОТ К.Э. ЦИОЛКОВСКОГО К СОВРЕМЕННЫМ ПРЕДСТАВЛЕНИЯМ О КОСМИЧЕСКИХ ПОСЕЛЕНИЯХ

© А.В.Багров
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Исследование научного творчества К.Э. Циолковского"
2017 г.

Впервые повесть К.Э. Циолковского «Вне Земли» была опубликована в 1918 г. Сам ученый относил время реализации описанных в повести событий на наш 2017 год. Мы попытаемся проанализировать, какие из идей Циолковского сохранили свою оригинальность и ценность, а от каких из них современное знание о космосе заставляет отказаться.

В основу проектов Циолковского положены три важнейших принципа, которые впоследствии нетрудно будет разглядеть в разработках других проектантов. Во-первых, рассматривается концепция космического поселения в межпланетном пространстве, а не на какой-то планете Солнечной системы. Во-вторых, все энергообеспечение колонии основывается исключительно на использовании солнечной энергии. В-третьих, в поселении предусматривается создание эквивалента земной гравитации – искусственной тяжести за счет вращения всего космического сооружения.

Циолковский предполагал, что космические города будут состоять из однотипных элементов, предназначенных для обитания 1000 человек. Каждый такой элемент для наилучшего использования солнечной энергии должен состоять из цилиндрических помещений «возможно малого поперечника», не меньше 2 метров «как для жилищ, так и для оранжерей». Из сочинений Циолковского довольно трудно представить, каким виделся ему «эфирный город» целиком. Во многих местах своих сочинений он приводит несколько разнящиеся размеры отдельных помещений и не акцентирует внимания на том, как они между собой связаны. В рукописях он оставил нам несколько собственноручных иллюстраций своих замыслов. Эти рисунки очень схематичны, и часто в сочинениях Циолковского сложно найти их детальное текстуальное описание. Во многом рисунки Циолковского становятся понятными благодаря художественному таланту Л.Н. Мельникова, опубликовавшего свою реконструкцию архитектурных идей «эфирного города», и литературному таланту А.Р. Беляева, который написал роман «Звезда КЭЦ».

Циолковский очень тщательно разрабатывал проекты космических снарядов, и доводил их до расчетных показателей. Оценивая необходимый состав атмосферы в жилых и оранжерейных зонах, он пришел к выводу, что в жилых комнатах достаточно поддерживать давление в 0,1 атмосферы, но при высоком содержании кислорода, необходимого для дыхания людей. В оранжереях давление воздуха могло быть еще ниже, но зато при повышенном содержании в нем углекислого газа, требующемся для фотосинтеза растений. Аварийный запас воздуха Циолковский предполагал сохранять в виде замороженных до твердого состояния газов, бруски которых можно держать на наружной стороне сооружения «как дрова в поленице». При необходимости «полено» достаточно занести в помещение с «нормальной» температурой, чтобы оно само снова стало воздухом.

Слабо представляя уровень космической радиации, Циолковский был уверен, что опасно только ультрафиолетовое излучение, которое можно отрезать тонким слоем специального сорта стекла. При низком давлении внутренней атмосферы в поселении толщину стальных наружных стен можно принять равной 1 мм. Определенная наивность этих расчетов не так уж бессмысленна: в конструкции американских «Аполлонов» толщина стенок пилотируемого модуля была меньше одного миллиметра!

В начале ХХ в. всякие размышления о космических полетах считались забавой для ума и делом, недостойным серьезных исследователей. Возможно, именно поэтому отставной капитан австро-венгерской армии Г. Поточник опубликовал книгу «Проблема освоения космического пространства: Ракетный мотор» под псевдонимом Герман Ноордунг. Талантливый инженер и чертежник, он иллюстрировал свою книгу сотней тщательно выполненных рисунков. Во многих деталях его проект космической станции сходен с космическими поселениями Циолковского.

Но если Циолковский и Поточник руководствовались здравым техническим смыслом при разработке своих вариантов космических поселений, то их многочисленные последователи чаще всего попросту масштабировали ставшие популярными решения. Если внимательно присмотреться к таким «проектам», то в них всегда нетрудно увидеть прототипы предложений Циолковского и Поточника и повторение всех технически слабых сторон, исключающих их воплощение. В 1929 г. Джон Десмонд Бернал предложил свой проект космического поселения, рассчитанного на 20-30 тысяч человек. Этот проект представлял собой сферическое сооружение диаметром в 10 миль (16 км), размещаемое в открытом космосе на околоземной орбите. Герметическая конструкция сферы позволяла наполнить ее воздухом. На самом деле, сфера такого диаметра не смогла бы выдержать давления закаченного в нее воздуха, а ее вращение создало бы нормальную тяжесть только на экваторе сферы, превратив в кошмар жизнь ее обитателей вблизи полюсов. Кроме того, сама сфера играла бы роль центробежного насоса для воздуха, создавая внутри нее непрерывную штормовую циркуляцию. Сфера Бернала была просто концептом, не подтвержденным никакими расчетами, но наглядно показывающим оптимистические горизонты будущего. Впрочем, это светлое будущее ничем в воображении Бернала не отличалось от простой крестьянской жизни. Внутреннюю часть сферы Бернала заполняли огороды, пастбища, сады и ручейки.

Джерард Китчен О’Нейл, профессор из Принстонского Университета (США) предложил серию проектов космических поселений, которые, по мнению автора, могли бы быть осуществлены к концу XXI столетия. Эти космические сооружения по проекту О’Нейла должны были располагаться в одной из точек либрации системы «Земля-Луна», находящихся на лунной орбите. Все они представляли собой вариации на темы сферы Бернала или вращающихся цилиндров Циолковского и Поточника. По сути, в этих проектах поселений на сотни тысяч человек, не было предложено никаких новых решений. Главная задумка О’Нейла заключалась в идее забрасывать в космос материалы для строительства поселения электромагнитными катапультами, размещенными на Луне.

Студентами Стенфордского университета летом 1975 г. был разработан и предложен НАСА проект космического поселения на околоземной орбите. Главное сооружение проекта – гигантский тор диаметром 1.6 км при диаметре сечения около 150 м, - должен был вращаться вокруг своей оси со скоростью 1 об/мин. Стенфордский тор, по мнению его авторов, должен вмещать от 10 тысяч до 140 тысяч поселенцев.

Легко заметить, что весь ряд проектов космических поселений, предложенных в ХХ в., основывался на базовых принципах «эфирных поселений» Циолковского. Если предтечи космического века не принимали во внимание опасности космической радиации и неустойчивости орбит тел в околоземном пространстве (эти факторы в начале ХХ в. были неизвестны науке), то пренебрежение ими современными проектантами (пусть даже студентами!) – совершенно нелепо.

Наши современники — создатели космической техники - даже не рассматривают идеи поселений в открытом космосе, за пределами защитного магнитного поля Земли. В планах почти всех космических агентств стоят только обитаемые станции на Луне и на Марсе, но укрытые толстым слоем поглощающего радиацию грунта. Это, правда, еще не планы многолюдных поселений в космосе, но предшествующие им планы строительства безопасных для людей обитаемых помещений. Так что идеи Циолковского, высказанные сто лет назад как прогноз на столетие, еще далеки даже от планов строительства космических поселений.