Космонавт не нужен. Будущее пилотируемых полётов

В последнюю четверть века истории пилотируемой космонавтики всё чаще звучат голоса тех, кто полагает: никакого смысла в этом занятии нет. Всё то, что гордо именуют космонавтикой, — лишь рудимент советско-американской гонки престижа космических масштабов. Не разумнее ли закрыть МКС, чтобы потратить больше средств на освоение Солнечной системы автоматами?

Лозунг "пилотируемый космос не нужен" звучит всё громче, причём со ссылками на мнение разбирающихся в вопросе людей. Например такое: "Гречко стал первым человеком... который... не побоялся изложить крамольную мысль о бесполезности… человека в космосе". Сходные убеждения приписывают и конструктору Владимиру Челомею. Да и специалисты NASA всё чаще говорят, что посылать человека на другие планеты пока нельзя из-за угрозы космической радиации. Без веских оснований такие люди на подобную точку зрения стать не могут: космос для них стал смыслом жизни.

Не отстают и астрономы, заявляющие, что даже от МКС практической отдачи нет. "Нормальному человеку сегодня не пришло бы в голову возить людей на орбиту, — сообщают нам эксперты. — Ведь не ставят же сегодня на перекрёстках регулировщика с палочкой, поскольку с этой работой лучше справляется светофор". По всей видимости, что-то разумное в их словах действительно есть. Попробуем разобраться, что именно.

Идея о том, что человек в космосе маловажен, родилась не вчера. Первый полёт Гагарина планировался полностью автоматическим, хотя в жизни, конечно же, всё пошло не совсем так, как планировалось. В начале 1960-х было непонятно, сможет ли человек работать при длительной невесомости, и многие советские инженеры полагали, что автоматы выполнят всё, а человек будет просто резервной подсистемой. Из-за манеры космических агентств подавать все свои шаги исключительно как большие успехи (иначе не пробить бюджет на следующий год) многие до сих пор уверены: автомат может всё, и при этом намного дешевле. А весьма распиаренные успехи планетоходов — лучшее тому доказательство.

Однако при переходе от словесных оценок из сообщений ТАСС и NASA к сухим цифрам картина становится менее радужной. Из пяти советских планетоходов три вообще не смогли приступить к работе: надёжность автоматики подвела их ещё до посадки на небесное тело. Два оставшихся сработали отлично, за многие месяцы проехав почти 50 километров по Луне. Для сравнения напомним: американцы на трёх пилотируемых лунных автомобилях за считаные дни преодолели более 90 километров. И проехали бы куда больше, если бы не отсутствие у них в ту эпоху нормальных аккумуляторов. Перемещались луномобили почти вдесятеро быстрее советских роботизированных луноходов, которые можно было обогнать даже на костылях.

США осилили первые планетоходы лет на тридцать позднее СССР. И сделали их столько же — ровно пять. Правда, из них посадку пережило четверо, и все вместе за многие годы они проехали 57 километров — как два советских. Их единственный китайский аналог до выхода из строя проехал целых 120 метров. Семь рабочих планетоходов землян принесли массу научных сведений, относящихся, однако, к считаным десяткам квадратных километров исследованных площадей, ведь за десятки лет все они вместе с трудом осилили расстояние как от МКАД до Дубны. Напомним, человек в скафандре может ходить по Луне со скоростью 7,2 километра в час. То есть даже один космонавт смог бы одолеть общий полувековой пробег всех семи планетоходов за сутки. Так что же не так с нашей роботизированной техникой?

Первой проблемой автоматов, высаживаемых на другие планеты, является то, что они не вполне автоматы. Это телеуправляемые устройства типа советских телетанков 1930-х годов. Поэтому они критически зависят от связи. Луноходам было легко: спутник Земли всегда повёрнут к нам одной стороной, да и запаздывание радиосигнала в силу технических причин не превышало 2—4 секунд. Увы, Марс относительно Земли вращается, что исключает поддержание постоянной прямой связи. Проблему можно решить марсостационарным спутником, но такая система была бы дорогой, поэтому на практике используется вращающийся относительно поверхности планеты спутник-ретранслятор.

Связаться с ним можно лишь раз в сутки. Давать команды на любое, самое незначительное передвижение с такой периодичностью — крайне неэффективный способ управления. Именно в паузах между сеансами связи американский марсоход однажды въехал в дюну, откуда так и не выбрался. Впрочем, передвижение — ещё самая лёгкая часть задачи. Выбор камня для захвата манипулятором, его подъём и фотографирование — тот же "Кьюриосити" чаще всего вынужден выполнять по одному действию в день, чтобы его операторы могли убедиться, что он ничего не выронил и смог взяться за образец под нужным углом.

Впрочем, на связи проблемы космических автоматов лишь начинаются. Отправляя робота в чужую среду, мы посылаем его в неизвестность. Советский луноход погиб из-за банальной пробуксовки на пыли в свежем кратере. Марсоход "Спирит" — потому что не знал, что марсианские дюны непроходимы для колёсной техники. Посадочный аппарат "Феникс" использовал для исследования грунта такие методы, которые из-за неизвестной в ту пору химии марсианской поверхности разрушили в образце всю органику, на десятилетия отложив момент открытия её существования на Марсе. Малейшая поломка или неверный шаг автомата на чужой планете фатальны.

Человек-химик, обнаружив в грунте перхлораты, на месте "Феникса" прикинул бы, что можно сделать имеющимися реактивами, и подобрал способ анализа без разрушения органики. Когда у американского луномобиля отломалось крыло, что из-за пыли делало его использование невозможным, астронавты просто залатали его картой, прикреплённой к скотчу (почти один в один как в фильме "Марсианин"). Когда кнопка запуска взлёта на лунном модуле куда-то пропала, Олдрин просто засунул в отверстие от неё фломастер и спас им лунную экспедицию. Манипуляторов, по совершенству равных человеческой руке, пока просто не существует — а без них ни криволинейную клейку скотчем, ни необычное использование фломастера (подручных предметов) особо не освоить.

Впрочем, дело не только в руках. У человека есть ещё многое, чего у автоматов пока нет, — например мозг. Когда космонавт Гречко столкнулся с неисправностью телескопа на орбитальной станции, он стал чинить его, используя фонендоскоп. Специалисты ЦУП даже не верили в реальность его предложения. А всё потому, что "местный лучше видит" и с Земли додуматься до нетрадиционной методики починки телескопа было невозможно. Даже если мы дадим автомату условный фонендоскоп, то он просто не сможет изобрести нечто подобное, а наземные операторы не смогут ему это подсказать.

Что ещё более тревожно, современные достижения автоматов в исследовании других планет идут по линии наименьшего сопротивления. Они работают на самой ровной местности, избегая пересечённой. Однако самая интересная для нас информация скрыта в кратерах Луны, Марса и Меркурия, наполненных льдом и, возможно, органикой. Ещё интереснее многокилометровые по глубине каньоны, пещеры и лавовые трубки других планет. Вот только попасть туда автомат не может, ведь он и на ровной местности вязнет за десятки километров пробега. А если бы и попал, то не смог бы связаться оттуда с центром управления полётами. Всё, что остаётся планетоходам на практике, — демонстрировать флаг, как китайский луноход. Или, как американский марсоход, ползать по поверхности, точно зная, что если на Марсе и есть жизнь, то она находится на метровых глубинах, куда автоматам пока хода нет.

Часто можно услышать, что космическая радиация принципиально неостановима, поэтому человек за пределы Земли фактически не вышел. Даже МКС летает лишь под защитой магнитного поля Земли, а при любых долговременных полётах на более высоких орбитах людям угрожают уже смертельно опасные уровни радиации. Подобные утверждения часто звучат из уст даже серьёзных специалистов. Так, в 2013 году Фрэнсис Кучинотта (Francis Cucinotta), глава подразделения NASA по вопросам космической радиации, заявил, что посылать людей на другую планету исходя из текущих нормативов агентства "было бы неприемлемо".

Увы, Кучинотта по какой-то причине не захотел озвучивать СМИ конкретные цифры нормативов NASA, а также дозу, угрожающую космонавтам на пути к другим планетам. Попробуем восполнить этот недостаток. Сегодня для астронавтов на МКС агентство считает нормой 0,5 зиверта в год, что практически равно цифрам Роскосмоса. Проблема в том, что единственные проводившиеся измерения дозы радиации, которую могут получить астронавты на пути к другой планете, никак не выше этого уровня. Как показали замеры на летевшем к Марсу "Кьюриосити", за 180 дней полёта туда по кратчайшему маршруту астронавты получат 0,33 зиверта (столько же при возвращении). На поверхности Марса тот же марсоход зафиксировал всего 0,23 зиверта в год. Таким образом вся экспедиция с годичным пребыванием на поверхности планеты должна получить 0,9 зиверта за два года, то есть 0,45 зиверта за каждый год, что меньше нормы NASA в 0,5 зиверта.

Более того, общее количество радиации, которое стандарты NASA считают допустимыми для мужчин, составляют от 1,5 зиверта (в возрасте до 25 лет), 2,5 — для 35-летних, 3,25 — для 45-летних и 4,0 зиверта для 55 лет. Это означает, что человек может не раз слетать на другую планету и обратно несмотря на космическую радиацию.

Особо отметим: все эти цифры даны для полного отсутствия специальной антирадиационной зашиты. На практике такое вряд ли случится: даже обычный советский танк изнутри покрыт сантиметрами соответствующих материалов. Сомнительно, что американское космическое агентство будет заботиться о своей экспедиции меньше, чем советская армия заботилась о рядовых срочной службы. На деле NASA уже сегодня разрабатывает такую защиту на новой основе — наполненных водородом борных нанотрубках. Кроме того, в российском Национальном исследовательском технологическом университете "МИСиС" уже научились получать композиты на основе алюминия с включениями таких нанотрубок. Из такого композита можно создавать не только оболочку космических кораблей для действительно дальних путешествий, но и скафандры.

После высадки на иных небесных телах появятся и другие возможности снижения радиационной опасности. Так же как и на Земле, на других планетах есть пещеры, каньоны и лавовые трубки, в которых целесообразно разместить людей на ночлег в случае, если им будет угрожать солнечная буря. Проекты подобных экспедиций предусматривают и обкладывание местным грунтом надувных жилых модулей, и иные импровизированные антирадиационные щиты.

Впрочем, и без всякой защиты есть ещё пара способов в несколько раз сократить дозу облучения, получаемого при полёте в дальнем космосе. Так, астрономы из Германии и США в 2015 году предложили отправлять миссии к другим планетам в период высокой солнечной активности. Логика за этим предложением проста: вспышки на Солнце разгоняют протоны от светила в окружающий космос, усиливая солнечный ветер. Из-за этого галактические лучи слабее проникают внутрь гелиосферы — пузыря, образованного солнечным ветром. Соответственно, общий уровень радиационной угрозы внутри неё существенно снижается. По расчётам, общая накопленная космонавтами доза при этом может упасть в четыре раза.

Вторым способом борьбы с угрозой является резкое сокращение времени путешествия. Если пользоваться обычными ракетами, сделать это не получится, однако, используя ядерные буксиры, вполне можно достигнуть ближайших планет за полтора-два месяца. Ну а за относительно безопасный период солнечного максимума можно будет добраться и до куда более удалённых небесных тел.

Итак, при всей серьёзности космической радиации она не налагает никаких существенных ограничений для освоения других небесных тел. Конечно, если мы захотим отправить людей к девятой планете, находящейся в сотни и тысячи раз дальше от Солнца, чем планеты земной группы, проблемы обязательно появятся. Там нет гелиосферы, да и путешествие займёт немало времени. Однако на текущем этапе планов по полётам в настолько дальний космос никто и не строит.

Чем же вызваны периодические заявления тех же работников NASA в СМИ о "неприемлемости" посылки астронавтов на другие планеты (и возникший отсюда миф о "смертельной и непреодолимой" космической радиации)? Следует чётко понимать: грантовое и проектное финансирование науки, типичное для Запада, а теперь и для нас, имеет определённые особенности. Одна из наиболее заметных среди них: "пирожки покупают у тех, кто громче всего рассказывает об их пользе". Космическим агентствам, которые действительно хотят летать в дальний космос, нужно как-то донести до понимания общества, что без денег такой полёт не случится. NASA же получает ничтожное по меркам своей страны финансирование. Весь бюджет агентства на 2016 год равен стоимости шести бомбардировщиков B-2 (впрочем, доходы Роскосмоса и на один такой не потянули бы). Конкурировать с основными бюджетополучателями в виде военных очень тяжело, и, чтобы добиться хоть чего-то, хороши буквально любые средства. Разумеется, в таких условиях лучше не называть конкретных нормативов NASA по допустимой радиации — иначе выбить средства на создание защиты от неё может и не получиться. Как мы видим, агентство не в чем винить, на его месте так поступили бы многие.

Выяснив, в чём планетоходы уступают космонавтам и почему тем вполне под силу полёт на другие планеты, стоит упомянуть и о принципиальных недостатках пилотируемой космонавтики. Главным из них является то, что она рассматривается политиками как типичная гонка престижа — нечто вроде средства национального самоутверждения. В итоге её часто используют именно в этом качестве, в ущерб интересам как самой космонавтики, так и наук, связанных с изучением внеземного пространства.

Один из наиболее известных примеров — спешка СССР и США во время инициированной политиками лунной гонки. В результате американцы, например, так торопились обогнать конкурентов, что не успели отработать нормальные скафандры для лунных прогулок. От этого у астронавтов на Луне не было физической возможности согнуть ногу в колене, отчего они не ходили, а прыгали, лишь слегка сгибая ноги на манер игрушечных зайчиков, работающих от батареек: 

Ничего комичного в этом не было: ходить подобным образом на значительное расстояние не слишком удобно, отчего в США были специально созданы лунные автомобили и даже лунные мопеды. Однако к первой высадке на Луне из-за спешки (всё та же гонка престижа) ничего этого подготовить не успели, из-за чего первым людям на Луне пришлось работать на удалении не больше 60 метров от посадочного модуля. По современным американским оценкам, с нормальным скафандром скорость пешего передвижения астронавтов была бы не ниже средней скорости, на которой удалось эксплуатировать луномобили.

Как бы то ни было, справиться с настроем "первые любой ценой" в последующих посадках на Луне всё же удалось. Хуже было то, что весь американский проект с "Сатурнами" строился по принципу "любой ценой, но как можно быстрее". Из-за этого он был так дорог, что, кроме как в рамках гонки престижа, эксплуатировать его было слишком накладно, что и привело к сворачиванию полётов. Однако с окончанием лунного проекта привычка политиков рассматривать космонавтов как средство информационной войны никуда не делась. Их главной задачей де-факто часто становилась демонстрация того, что "а вот здесь мы первые" — со всеми вытекающими отсюда негативными последствиями.

После поражения в лунной гонке руководство СССР встало на путь сокращения космических расходов. Набор лозунгов в стиле "И на Марсе будут яблони цвести" сменился на известную брежневскую фразу: "Исследования с помощью долговременных орбитальных станций — магистральный путь в освоении космоса". Называя вещи своими именами, концепция эта была продиктована стремлением сохранить лидерство на фоне США, в ту пору не имевших крупных успехов с подобными станциями. Раз здесь у нас есть преимущество — его надо использовать, рассудило руководство. Тем более что прибытие на Луну после американцев явно не дало бы советской космонавтике возможность чувствовать себя первой в мире.

Чтобы лучше всего оценить эффективность этой стратегии, обратимся к одному из самых известных обитателей таких станций — космонавту Гречко. Как он констатирует, "постоянно пилотируемая орбитальная станция не оптимальное решение. Там эффективность как у паровоза... У орбитальных станций очень маленький КПД, несколько процентов". Как раз их, по его мнению, и есть смысл заменять автоматическими обсерваториями типа "Хаббла". Ну а человек, по мнению космонавта, нужен лишь для выполнения задач, с которыми автоматы не справляются, — вроде ремонта тех же станций и межпланетных перелётов.

Обратимся к цифрам: создание и десятилетие эксплуатации МКС оценивались в 157 миллиардов долларов, однако первым десятилетием срок её работы (до 2024 года) не закончился, а значит, эта цифра ещё значительно возрастёт. Учитывая, что шесть полётов на Луну обошлись в своё время США менее чем в 170 миллиардов долларов (сегодняшних), становится несложно понять, что именно Гречко имел в виду под эффективностью "как у паровоза". По сути, самой значимой целью МКС сегодня являются не эксперименты, которые могли бы поставить и автоматы, а простое сохранение умения запускать людей в космос, которое после лунной программы больше особо не к чему приложить. Как показывает опыт США, отказавшись раз от той или иной технологической практики (полёты на ракетах, свёрнутые в пользу шаттлов), вернуться к ней довольно тяжело: американские астронавты не летают в космос на своих кораблях уже пять лет и вряд ли смогут сделать это в ближайшие годы.

Гречко, ещё много лет назад отметил, что у российской космонавтики шансов сохранить лидерство не так много, потому что "стратегия наша неправильная... мы планируем в основном с МКС, а денег на МКС и на межпланетные полёты не дают". И в самом деле: трудно одновременно финансировать и станцию стоимостью с лунную программу, и полёты куда-то дальше неё.

Подведём итоги: пилотируемой космонавтике трудно найти приемлемую альтернативу в настоящем детальном исследовании планет и спутников Солнечной системы. Длящийся десятилетия отказ от неё в пользу исследований автоматами и программа орбитальных станций — очередная замена масла маргарином. С той, правда, разницей, что орбитальный "маргарин" пока обходится не дешевле лунного "масла". Однако в ближайшие годы ожидать какого-либо изменения в этой ситуации не приходится. Как отмечают в том же NASA, электоральный цикл в США слишком короток, чтобы политику имело смысл бороться за рейтинги, продвигая полёт к другой планете. Ну а Россия в настоящий момент просто не в том состоянии, чтобы в одиночку предпринять что-то подобное. Каких-то сдвигов в исследовании дальнего космоса стоит ожидать, только если внешний, нетрадиционный игрок расшатает сложившийся баланс сил и заставит ведущие страны мира вновь включиться в космическую гонку.