Не только специалисты космической области, но и многие живо интересующиеся развитием космонавтики люди заметили удивительную особенность, которую можно охарактеризовать как переход на принципиально новый этап развития пилотируемой космонавтики.
Фото: Роскосмос
Фото: Роскосмос
В чем особенность предыдущего этапа? Он являлся этапом первопроходцев, которые делали первые шаги в неизведанное космическое пространство, часто с большими ошибками и потерями, часто под влиянием приоритета первенства каждого шага, политических, национальных и иных амбиций. Эти установки были решающими в определении выбора и построении космических аппаратов. Вспомним гонки по первому пуску человека в космос, первому выходу в КП, первым космическим стыковкам и, наконец, первому вступлению человека на другое космическое тело. Для каждого из этих шагов создавались пилотируемые космические аппараты, имеющие приоритеты именно в достижении первенства.
А дальше этот всплеск достижений пилотируемой космонавтики вдруг надолго обрывается, и вся пилотируемая космонавтика ограничивается рутинными полетами на околоземной орбите. Что же произошло в этот период? И почему так произошло? Во-первых, развитие космонавтики по достижению первенства уперлось в выработку тех научно-технических достижений, которые были в то время, и этот путь просто не мог развиваться и требовал более длительного накопления новых научных и технических решений. Во-вторых, такой путь привел к резкому экспоненциальному росту материальных затрат для достижения последующего шага и оказался неприемлемой даже для самых богатых космических держав. И в-третьих, вдруг выяснилось, что «пионерское первопроходчество» (приоритет достижения первым следующего шага) после его выполнения ничего не дает, дает «пустоту» после кратковременного феерического всплеска эмоций. Соответственно, возник вопрос: «А стоит ли удовольствие от кратковременных эмоций тех огромных затрат, которые были вложены в этот шаг?»
Поэтому десятилетия затишья развития пилотируемой космонавтики вылились не только в разработки новых научно-технических достижений, но и в поиски критериев, концепций, делающих дальнейшее развитие пилотируемой космонавтики оправданным и поступательным (без провалов в пустоту, что случилось, например, с полетами человека на Луну). В итоге родился концептуальный путь нового этапа развития пилотируемой космонавтики, основанный на колонизации планет и небесных тел Солнечной системы. Этот путь получил целый ряд обоснований: возможность получения экономической оправданности, как путь решения проблемы вымирания человеческой расы от глобальной катастрофы (которая получила научную обоснованность), долговременное поступательное развитие космонавтики вместе (в переплетении) с развитием человеческой цивилизации.
Этот «красивый» новый концептуальный путь развития космонавтики поставил новый комплекс проблем и задач с новыми приоритетами. Очевидно, главный набор приоритетных задач определяется из проблемы несовместимости для человеческого организма и крайне враждебного к нему космического пространства. Человек может существовать только в условиях, данных Землей: состав и давление воздушной атмосферы, гравитационное поле, защищенность от вредных воздействий радиаций, обеспеченность питанием, водой и «вспомогательными веществами» (микроэлементами, витаминами, микробной средой и т. д.). Комплекс этих мер обязателен на каждом пилотируемом космическом аппарате и в общем определяется как система жизнеобеспечения. Конечно, реализованные системы на космических аппаратах являются «искусственными и упрощенными» по сравнению с земными условиями и проектируются как «минимально необходимые» для данного вида и миссии. Важно заметить, что системы жизнеобеспечения на космических аппаратах для околоземной орбиты и для дальних и длительных космических экспедиций будут кардинально отличаться.
Также не надо забывать, что человек относится к «общественным» созданиям и должен жить в определенной общественной среде, информационном поле, быть задействованным в определенных общественных и производственных процессах, что становится особенно важным при длительном отрешении человека от земных условий. Множество проведенных экспериментов однозначно показало крайне низкую устойчивость длительной изоляции «маленьких обществ» (от двух до семи человек) и низкую устойчивость психологического состояния человека в таком «обществе». Значит, в длительных полетах коллектив экипажа космических аппаратов должен быть многочисленным (ближе к 100 и более человек), и при этом каждый человек должен иметь «достаточное личное пространство» и «видеть достаточно большое пространство среды обитания своего общества».
Очевидно, сумма всех перечисленных задач должна быть реализована в пилотируемых космических аппаратах нового поколения. Если их реализовывать напрямую, то мы быстро выйдем на проекты фантастических космических городов (как в мультфильме «Валл-И» и др.). В нем решены практически все проблемы стыковки колонизации—человеческого фактора—космической среды. Но здесь одна маленькая загвоздка — такие космические аппараты получается «слишком» огромным, слишком в смысле невозможности его выполнения современными средствами. Но фактор необходимости строительства именно огромного корабля очевиден и от него никуда не уйдешь. Остается отталкиваться от тех массо-габаритов, которые возможно создать в настоящее время. Поэтому главной задачей становится найти приемлемое техническое решение, которое все же решит почти все эти задачи.
Одним из таких проектов и предлагается пилотируемый космический аппарат «Джамиля». В нем исходно поставлено жесткое ограничение по массо-габаритам. За первый типовой размер принят диаметр космического аппарата около 100 м. Вторым шагом была расстановка приоритетов концепций для разработки конструкции (иерархическое распределение приоритетов). Многим покажется странным, но наивысший приоритет мы дали проблеме невесомости. На сегодня известен единственный способ создания имитации гравитации с помощью центробежных сил вращения. И на это вращение мы задействуем практически весь массо-габарит конструкции аппарата. В итоге мы получаем всем известный тор со всеми известными его свойствами. Такой принцип предлагается и в других проектах. Тогда в чем отличие? Практически во всех иных проектах в торе задействована небольшая часть массы и габаритов комплекса космического аппарата. Здесь же предлагается почти все массо-габариты распределить в торе. Нетрудно понять, что, если в ином проекте будет использоваться тор, сравнимый с нашим, общая масса этого комплекса будет кратно больше (возможно, раз в десять). Еще больше возрастет техническая сложность такого комплекса, а также сложность его создания. Наш пилотируемый космический аппарат «Джамиля» остается в пределах, возможных для реализации на современном этапе. Более того, эта конструкция имеет свойство масштабирования, то есть в дальнейших новых проектах можно увеличить его в два и более раз.
ПКА «Джамиля». 1 — модуль-сегмент, 2 — шлюзовой модуль, 3 — центральный стыковочный узел, 4 — транспортная тележка, 5 — транспортный трос, 6 — силовые транспортные рельс
Сам тор составляет последовательно соединенные модули-сегменты, имеющие внутри форму параллелепипеда (комната шириной 3,5 м, длиной 8 м и высотой 3 м), заключенного в надувную цилиндрическую оболочку диаметром около 5,5 м. В «базовом» варианте (тор около 100 м) полагается использовать 30 таких модулей-сегментов, между ними располагаются соединительные шлюзовые модули — жесткие конструкции с жесткой оболочкой в форме скошенного цилиндра. Для усиления общей конструкции и выполнения функции стыковки сверху и снизу проведены так называемые силовые рельсы. На шлюзовых модулях по бокам установлены поворотные платформы с ионными реактивными двигателями. Предусмотрено строительство модулей-сегментов на роботизированном комплексе на орбите Земли с последующей сборкой всего тора из поставляемых с Земли упаковок, содержащих модули, узлы и детали.
Схема внутреннего оборудования модуля-сегмента
Конечно, конструкция пилотируемого космического корабля «Джамиля» имеет еще огромное количество других особенностей и разработок, описать которые невозможно в маленькой статье. Но они в сумме позволяют создать жизнеспособный ПКА, который в длительном космическом полете обеспечит все важные функции космического перелета и систем жизнеобеспечения большого экипажа (от 50 до 100 человек).