Сьогодні основна проблема виведення корисних вантажів в космос цілком пов'язана з тим, в якому вигляді ці вантажі туди виводити. Зараз наші технічні можливості дозволяють нам створювати і доставляти об'єкти в космос таким чином, щоб їх можна було в подальшому розкласти, надути, як повітряна куля, або ж зібрати, як фігурки орігамі. Абсолютно все, що доставляється в космос, будь то супертелескоп, марсіанський зонд або ровер, супутник і так далі, має створюватися з таким розрахунком, щоб все це справа могла поміститися в типове вільний простір використовуються ракет-носіїв.
Якщо ми дійсно хочемо розширити масштаби наших космічних досягнень, нам спершу необхідно розсунути горизонт наших технічних можливостей доставки корисного навантаження на орбіту і розробити технології, які дозволять нам працювати в умовах нульової гравітації. Однак, знову ж таки, навіть якщо зараз ми почнемо займатися розробкою цих технологій на Землі, то будемо укладені в рамки земної гравітації і пов'язані з цим обмеження. В результаті вийде ніякого толку. Єдиним вирішенням цієї проблеми може бути лише створення технологій в тій же самій середовищі, в якій вони і будуть використовуватися.
Дзеркало телескопа «Хаббл» в порівнянні з основним дзеркалом телескопа JWST (Космічний телескоп імені Джеймса Вебба). Останній доведеться доставляти на орбіту в складеному стані і потім заново розкладати вже в космосі
Переваги технологій космічного будівництва цілком очевидні. Якщо планується побудувати «щось», що буде розраховане на роботу виключно в умовах низької гравітації, то це означає, що це «щось» можна побудувати більш крихким, ніж те, що спочатку будується в умовах, в яких об'єкту доводиться витримувати ще й власну вагу. Іншими словами, в космосі ви можете створювати об'єкти більшими і при цьому не особливо турбується про їх крихкості. У космосі можна буде зводити споруди і будувати космічні апарати, про які більшість астрофізиків могли лише мріяти починаючи ще з раннього дитинства і продовжують мріяти зараз. Протягом всієї історії існування космічних програм постійно пропонувалися і обговорювалися плани, пов'язані з комічним будівництвом. Однак завжди залишався (і залишається досі) відкритим питання про те, як же це здійснити.
Найочевиднішим відповіддю буде, звичайно ж, просто почати будівництво в космосі. Підготувати космонавтів, відправити їх в космос, оснастити необхідними будівельними інструментами і поставити завдання побудувати, скажімо, космічний магазин. Але це лише мрії. Проблем буде потрібно подолати безліч. По-перше, нинішні наявні космічні скафандри дуже сильно обмежують свободу наших дій, а також точність роботи, та й знову ж для тривалого користування зовсім непридатні. Звичайно ж, можливість будівництва в космосі може позбавити нас, наприклад, від проблем, пов'язаних зі створенням нових космічних супутників, проте навіть зниження вартості і затримок в роботі ніяк не зможуть компенсувати необхідність у збільшенні чисельності екіпажів космічних апаратів, вирішенні задач в їх забезпеченні їжею, обладнанням і киснем, не кажучи вже про підвищення ризику отримання травм і різних непередбачених катастроф і поломок.
Концепт космічного робота-будівельника
Сам же процес будівництва в космосі хоч і вирішує безліч проблем, але тим не менш створює безліч власних. Як ви уявляєте собі будівництво будь-якого об'єкта на орбіті, з тиском, близьким до нуля, повною відсутністю можливості роботи з горючими газами і де в принципі відсутні такі поняття, як «низ» і «верх»? Якщо говорити ще конкретніше, то як підійти до процесу будівництва в середовищі, де знання, накопичені людиною за багато тисяч років, фактично не приносять користі? Будь-яка робота з металом і його поведінку, наприклад, там абсолютно несхожі на ті процеси, які ми можемо спостерігати тут, на Землі. Вся справа в тому, що будь-яка робота з металом тут, будь то зварювання або виливок, неодмінно пов'язана з впливом кисню і атмосфери, які дозволяють матеріалу переходити з однієї фази в іншу. Навіть заклепувальний спосіб з'єднання металевих частин розроблений з урахуванням впливу притискної сили гравітації, що дозволяє всій конструкції бути надійною і міцно зібраної.
Одним з можливих способів вирішення цієї проблеми може бути 3D-друк. Звичайно ж, як і при зварюванні або відливання деталей, більшість матеріалів, що використовуються в 3D-друку, вимагають участі кисню в процесі, в тому числі і для охолодження. На щастя, не всі, тому аерокосмічне агентство NASA деякий час працює над потенційно ефективним проектом методу 3D-друку в космосі. Проект носить назву SpiderFab. Його суттю є створення в умовах космічного середовища величезних кілометрових каркасів. Мета SpiderFab полягатиме в будівництві первісної основи (або скелета, якщо хочете) майбутньої конструкції космічної платформи з подальшою її доробку за допомогою більш складних матеріалів і частин, доставка яких на орбіту здійснюватиметься з Землі. Мова йде не про предмети інтер'єру, а скоріше про матеріали, які будуть в подальшому використовуватися для створення, наприклад, вікон (вибачте, ілюмінаторів), які будуть проводитися вже в більш звичній земному середовищі на заводах.
Розуміючи все це, доходиш висновку, що збирається до запуску космічний телескоп імені Джеймса Вебба зі своєю модульною конструкцією дзеркал виглядає не таким вже й застарілим, так як технології, необхідні для відливання таких тендітних і кристально чистих дзеркал в космосі, найближчим часом навряд чи з'являться.
Проте наявність хоча б базової можливості космічного будівництва є дуже важливим аспектом, якщо ми дійсно хочемо почати космічну колонізацію, хоча б тієї ж Місяця або Марса. Якщо відкинути в сторону питання про наявність тих чи інших матеріалів, спершу нам знадобиться відпрацювати власне самі методи і способи 3D-друку в космосі.
Найбільш наближена до нинішньої реальності концепція космічного будівництва виглядає так: використання модульних, замінних частин, установкою і запуском яких будуть займатися роботи. Американське агентство DARPA з перспективних розробок зараз продовжує займатися своїм проектом «Фенікс», ключова ідея якого полягає в очищенні навколоземної орбіти від старих і поламаних супутників і іншого космічного сміття і використанні всіх цих частин в космічному будівництві. Візьмемо центральний обробляє процесор, парочку ось тих частин, додамо одну-дві сонячні панелі, пару більш-менш живих рульових двигунів, та й взагалі все те, що накопичилося на навколоземній орбіті і як і раніше представляє якусь користь, з'єднаємо це все між собою - і ось перед нами готовий новий штучний супутник. Приблизно це і є проект «Фенікс».
Концепт апарату проекту «Фенікс»
Зрозуміло, про все це нам поки залишається лише мріяти. І мріяти ми будемо до тих пір, поки не знайдемо спосіб використовувати будівельний матеріал, наявний хоча б на тій же Місяці. В іншому випадку нам доведеться як і раніше запускати космічні вантажівки з необхідними матеріалами, які згодом будуть використовуватися роботами з технологією 3D-друку для будівництва базових конструкцій. Матеріали в цьому випадку будуть доставлятися на орбіту у вигляді компактно упакованих картриджів.
Чому космічні технології ми як і раніше будуємо на Землі? Микола Хижняк
Я теж якось замислювався про це, що "болісні" підйоми обмеженого вантажу в космос, перетворюють його освоєння в якусь, пардон, "мікробіологію". І ось, найперспективнішою ідеєю, мені здається, було б перетворити Місяць на таку велику будівельну базу. Створити там великі об'єкти з поселеннями і підприємствами, але найголовніше - використовувати електропушкі для закидання вантажів хоч куди з Місяця. Хоч на орбіту самого Місяця, хоч на орбіту Землі, і навіть в далекий космос, наприклад на Марс. Головний козир Місяця - відсутність атмосфери. На Землі ця ідея з електропушкой марна - атмосфера не дасть. І на Місяці це не обов'язково це повинні бути височенні, циклопічні споруди. Ці гармати можна просто розташувати прямо на поверхні Місяця, у вигляді розгінних рейок (там же немає атмосфери), типу залізниць на Землі. Розташувати їх довгими смугами на сотні кілометрів, в різних частинах Місяця, в залежності куди вантаж закидати. І розганяти до швидкості відриву від Місяця. Можна націлити на Марс, наприклад. Там же можна розігнати блоки до, практично, будь-яких швидкостей (більшою проблема буде їх потім зупинити, тому занадто розганяти не можна). Гармати для закидання вантажів і автоматичних станцій. Людей же можна відправляти на звичайних тихохідних ракетах. Уявіть, спочатку "закидається за кілька років, всі необхідні вантажі для експедиції, а потім відправляються люди. Прилітають, а там на орбіті вже все зібрано, а якісь блоки вже посаджені на Марс. Спокійно приступай до роботи. А вантажі все шлють і шлють. Можна також на орбіту Землі "закидати" величезні обсяги. Ось така ідея. Маск це б точно зробив, але без державної підтримки такого масштабу йому не потягнути. І це все, я думаю, буде, так би мовити на кілограм вантажу, незрівнянно менше , ніж всі ці "ракети" з Землі.