О работах К.Э. Циолковского по проблемам промышленного освоения космоса и рационального использования ресурсов земли
Промышленное освоение космоса в наше время стало ведущим направлением космонавтики [1,6]. Последовательно и во все более широких масштабах происходит включение различных космических систем в народнохозяйственные комплексы. Существуют три основных направления использования космических систем в народном хозяйстве: космические информационные сети научного и народнохозяйственного назначения, орбитальные комплексы по производству материалов и изделий, космическое машиностроение, включая создание крупномасштабных орбитальных энергосистем.
Индустриализация космоса уже в настоящее время непосредственно обеспечивает эффективность, исчисляемую миллиардами долларов; в ближайшие годы эта величина возрастет в несколько раз, а на рубеже XX и XXI веков прибыль, которую будут обеспечивать космические системы, достигнет десятков миллиардов долларов.
Но не только непосредственной прибылью характеризуется эффективность работ по космической индустриализации. В настоящее время быстро развивается новая отрасль машиностроения, ориентированная на создание техники, функционирующей в условиях космоса, — космическое машиностроение. Внедрение в практику других отраслей народного хозяйства новых материалов, технологических процессов, оборудования, созданных в рамках этого нового направления, будет способствовать их дальнейшему научно-техническому прогрессу.
Но это еще не все Научно-технический прогресс несет человечеству не одни лишь блага. Он сопровождается целым рядом опасных кризисных явлений глобального характера. Это и истощение минеральных и энергетических ресурсов планеты, и возрастающее загрязнение природной среды, и деградация биосферы, и возникновение «узких мест» при передаче и обработке быстро растущих потоков информации и т. д. Включение космических систем в народнохозяйственную инфраструктуру будет способствовать преодолению этих кризисных ситуаций.
Стало ясно, что процессы промышленного освоения космического пространства в конечном счете ведут к переходу от современной «двумерной» инфраструктуры народного хозяйства к «трехмерной», которая наряду с народнохозяйственными предприятиями, расположенными на поверхности Земли, будет включать в себя в качестве органической части космические системы различного назначения.
Эти процессы, быстро развертывающиеся на наших глазах, имеют свою историю, у истоков которой стоял К. Э. Циолковский — наш великий соотечественник, основоположник космонавтики.
К. Э. Циолковский написал более 20 работ, в которых рассматриваются научные и технические проблемы промышленного освоения космоса. Он первым сформулировал и саму идею космической индустриализации. В ряде работ Циолковский разрабатывал мировоззренческие аспекты освоения космоса. Большое внимание Циолковский уделял пропаганде идей космонавтики. Он посвятил этому несколько научно-фантастических произведений и научно-популярных статей. Им опубликованы также работы, в которых описаны его изобретения, предназначенные для непосредственного использования в народном хозяйстве результатов космических исследований.
К сожалению, работы К. Э. Циолковского, посвященные промышленному освоению космоса и рациональному использованию ресурсов Земли, никогда не были собраны вместе. Часть из них опубликована в изданиях, давно ставших библиографической редкостью. Некоторые до сих пор хранились в виде рукописей в Архиве Академии наук СССР (ААН СССР). По этим причинам многое из того, что было сделано К. Э. Циолковским по проблемам индустриализации космоса, остается неизвестным исследователям его творческого наследия. Такое положение несомненно нанесло существенный ущерб закреплению приоритета советской науки. Ведь за рубежом продолжают публиковаться работы, повторяющие в той или иной степени идеи К. Э. Циолковского.
Всестороннее изучение всего арсенала творческих идей основоположника космонавтики приобретает особое значение в наше время, когда программа индустриального освоения космического пространства, впервые сформулированная в трудах К. Э. Циолковского, активно воплощается в жизнь.
В наши задачи не входит разбирать причины, по которым многое из творческого наследия К. Э. Циолковского до сих пор полностью не опубликовано. Во всяком случае менее всего в этом виноват сам Циолковский. Вот что он писал в 1922 г. по поводу издания своих трудов в рукописи «Направление работ» (тоже неопубликованной): «Мне бы хотелось издавать их здесь, в Калуге, хоть по одному печатному листу в месяц… Обнародование их придаст мне бодрость и силу закончить остальные работы и изобретения. Государство же от своей маленькой жертвы не разорится, так как таких, как я, немного» [25].
Составители настоящего сборника трудов К. Э. Циолковского считают, что, выполняя эту работу, они в какой-то степени отдают моральный долг памяти ученого.
Отмечая значение работ К. Э. Циолковского в докладе, посвященном 100-летию со дня рождения ученого, академик С. П. Королев говорил: «Константин Эдуардович Циолковский был человеком, жившим намного впереди своего века, как и должно жить истинному и большому ученому» [8]. Эта оценка, данная человеком, под руководством которого было начато практическое воплощение идей основоположника космонавтики, может быть полностью распространена на цикл работ К. Э. Циолковского, посвященных промышленному освоению космического пространства.
С того времени, когда К. Э. Циолковский написал свою первую работу, связанную с проблемами промышленного освоения космоса, — «Свободное пространство» — прошло более ста лет, а со времени создания последней работы — более пятидесяти. Поэтому, публикуя сейчас цикл его работ по космической индустриализации, необходимо «навести мосты» между временем, когда эти работы были выполнены, и современностью, показать преемственность между трудами ученого и работами его последователей, проанализировать особенности творческого метода Циолковского. Решению этих задач и посвящена настоящая статья.
Знакомясь с трудами К. Э. Циолковского по индустриализации космоса и рациональному использованию ресурсов Земли, нельзя не обратить внимания на одну их важную особенность — энциклопедический характер этого цикла работ. Следует заметить, что эта черта характеризует и творческое наследие К. Э. Циолковского в целом [11]. Энциклопедичность отличает труды Циолковского от работ других пионеров космонавтики. Г. Оберт, Р. Годдард, Ф. А. Цандер, Ю. В. Кондратюк, Р. Эно-Пельтри и другие внесли заметный творческий вклад в решение тех или иных конкретных вопросов. Однако по широте охвата проблем космонавтики и полноте проведенных исследований их работы заметно уступают трудам К. Э. Циолковского.
Анализ его трудов позволяет сделать вывод, что за прошедшие десятилетия космонавтика развивалась в русле идей, первоначально сформулированных ее основоположником и вплоть до настоящего времени не появилось ни одного крупного направления, которое в той или иной степени не нашло отражения в работах К. Э. Циолковского.
Другая отличительная особенность творчества Циолковского состояла в том, что он не ограничивался постановкой проблем космонавтики, а всегда стремился раскрыть их конкретное содержание, наметить оптимальные пути решения. Эта особенность затрудняет периодизацию работ Циолковского: иногда исследование того или иного конкретного вопроса занимало его много лет, и он возвращался к интересующей его теме в более поздних работах, каждый раз углубляя ее понимание. Отсюда неизбежно следовало, в частности, и некоторое перекрытие по содержанию работ, близких по тематике, но написанных в разные годы.
Поясним эту мысль на конкретном примере проблемы электрических ракетных двигателей — перспективном типе космических двигателей, которые должны сыграть важную роль в реализации современных программ космической индустриализации [6]. Идея применения двигателей этого класса впервые была сформулирована К. Э. Циолковским в 1911 г. [18, с. 97]. В 1924 г. ученый возвращается к этой теме, причем на этот раз мысли его носят значительно более конкретный характер [18, с. 113–126]. Так, он впервые обращает внимание на возможность подвода к космическому летательному аппарату энергии извне, с помощью хорошо сфокусированного пучка электромагнитных излучений. Создать при этом тягу двигателя можно двумя путями: за счет отбрасывания струи нагретого воздуха либо рабочего вещества, запасенного на борту летательного аппарата. Циолковский отмечает, что в некоторых режимах космический аппарат можно достаточно эффективно ускорять вообще без отброса реактивной массы, используя световое давление, которое можно создавать сконцентрированным электромагнитным излучением. В той же работе Циолковский впервые рассматривает еще одно перспективное средство вывода в космос полезных грузов — электродинамический ускоритель массы, или электромагнитную пушку [18, с. 113]. В 1926 г. Циолковский уточняет потенциальные преимущества электродинамических ускорителей и одновременно отмечает их недостатки [18, с. 145]. Различные вопросы, связанные с работой этих ускорителей, Циолковский анализирует и в своих последних работах, датированных 1933–1935 гг. [18, с. 350, 369]. Подобный подход типичен для научного стиля К. Э. Циолковского.
Проблемы освоения космоса начали интересовать К. Э. Циолковского очень рано. В своей автобиографии он писал, что думал «о завоевании Вселенной» уже в 16–18 лет [36, с. 57]. Эти мысли вместе с увлечением точными науками привели к тому, что одна из первых его научных работ «Свободное пространство» (1883 г.) была посвящена последовательному изложению основ физики невесомости как научного фундамента деятельности человека в космосе (см. стр. 9 настоящего издания). Несмотря на то, что эта работа написана более ста лет назад, она не утратила своего научного значения и в наше время. Это было первое систематизированное изложение особенностей физических процессов в условиях невесомости, которые необходимо учитывать при проведении любых операций в космосе.