Примеры техники в роботовладельческом обществе [Алексей Игоревич Салмин] (fb2) читать онлайн

Салмин Игоревич Неожиданные вопросы организации роботовладельческого общества. Том 2. Примеры техники в роботовладельческом обществе

1. Христианские технологии с точки зрения современного и будущего уровней знаний

Впервые опубликовано: научный-сборник.рф / Архив конференций / Материалы международной научно-практической конференции «Развитие современной науки: теоретический и прикладные аспекты» Екатеринбург: научно-издательский центр «Инноватика», 4.07.2016, с. 136–146

Объёмы информации и количество технологий в мире растут, как их согласовывать со священным писанием и религиозными технологиями? У инженера и монаха противоположный подход к решению этой задачи, но его можно согласовать, как и согласуются процесс творения мира и эволюция. Мир познаваем, но есть этапы познания, всё, что находится за пределами информации данного этапа – это тайна. Нужно учить людей правильным способам познания мира.

Ключевые слова: революция, технологии, Бог, эволюция, творение, машина времени, инженер, монах, познание, телепортация, термоядерная электростанция, тайна

Революция 1917 года в России имела не только экономические, но и информационные причины. Бог включает в себя огромные объёмы информации [9], даже весь объём информации в интернете – это только капля по сравнению с океаном информации в Боге. Ни одна книга не способна вместить всю информацию от Бога, даже Библия, Коран, другие священные книги – это лишь тщательно отобранная, не искажённая, минимальная, необходимая информация о Боге, о которой образованный человек должен иметь представление. Когда люди, познавая мир научными методами, научились узнавать другую информацию от Бога, не включённую в священное писание, произошли две совершенно убийственные для человечества вещи. Во-первых, священнослужители не смогли выработать объективного мнения и системы поведения по отношению к внебиблейской информации. Она выходила за рамки Библии, и им было непонятно, как к этому относиться. Библия напрямую не запрещает узнавание новой информации, но она совершенно не регламентирует, как эту информацию согласовывать с библейской информацией. Поэтому у священнослужителей сложилось неприязненное отношение к научной информации. Вначале священники учёных и их информацию преследовали, как это случилось с Галилеем и Коперником. Но со временем внебиблейская информация распространилась так широко, что запретить её стало невозможно. И неприязненное отношение к научной информации большинства священников породило второе явление: большинство учёных, головы которых были заняты большими объёмами внебиблейской информации, возгордились, что они такие умные, и перестали изучать Библию и другие священные тексты, стали ими пренебрегать, что в конечном итоге привело к рождению атеистической науки. В результате наука стала терять понимание в различиях между добром и злом, и в обществе происходят малозаметные пока что процессы, которые могут привести к его разрушению, если их не осознать. Несовмещение духовной жизни и умственной деятельности приводит в том числе к нарушению развития стран в форме революций и других патологических процессов [8]. Революция не решает проблем, она их только обостряет. Испытав страдание во время революции, люди начинают осознавать проблемы общества и перестают лениться их решать. Но осознать и решать проблемы возможно, не доводя разрушительных процессов в обществе до революции. А осознать вовремя проблемы можно только, ведя правильную в духовном плане жизнь.

Вместе с расширением объёмов информации произошло и резкое увеличение количества технологий. Христианство основано на семи технологиях (или, другими словами, таинствах, как их принято называть по причине отсутствия полного понимания у людей, пользующихся ими, механизмов их действия): крещение и миропомазание, покаяние и причастие, пост и молитва, елеоосвещение или соборование, брак, священство, погребение [3]. И средневековое общество было основано на этих семи технологиях. И когда люди научились создавать свои технологии, более примитивные по сравнению с вышеперечисленными, стало непонятно, как их согласовывать с основными христианскими технологиями. Христос произвёл первую технологическую революцию в древнем ещё мире. До Христа считалось, что власть правителя может основываться только на технологиях убийства и воровства. Если правитель не хочет воровать и аккуратен в денежных расчётах, то он казнит преступников или устраивает войну, или убивает людей каким-нибудь иным образом. Если правитель не хочет никого убивать, то он вор, он придумывает денежные схемы, чтобы обогатиться самому и обогатить своё государство. И от Христа люди ожидали, что Он возьмёт власть понятным им способом, то есть будет убивать или воровать. И когда Он отказался делать то и другое, Он встретил непонимание. Христос был первым в древнем мире, кто понял, что власть может основываться не на воровстве или убийстве, а на технологиях, и передал людям семь вышеперечисленных технологий. Спустя более чем 2000 лет после рождения Христа, люди стали приближаться к уровню Его понимания, стали осознавать, что технология может быть основой власти, и поставили себе задачи по разработке передовых технологий [17]. Сейчас появляется много невоенных технологий, и учёные стали задумываться, как применить их в современной системе власти. Сначала развитые западные страны, которые традиционно несколько технически обгоняют восточные страны, решили, что раз у них есть технология, то их власть может состоять в том, чтобы не передавать её другим странам и тормозить возникновение подобной технологии в других странах. Но дураков, которые тормозят развитие своих стран ради власти развитых западных стран, становится всё меньше. Любую технологию становится возможным создать в любой стране, и эта технология в новой стране может оказаться лучше, чем технология развитых западных стран. Тогда правители западных стран придумали ставить чипы на станках, которые они экспортируют в другие страны. В случае необходимости оказания давления на подчинённую им страну, купившую у них станки, производители станков дистанционно активизируют чипы и отключают свои станки на территории подчинённых стран [2]. Но такие действия могут привести к тому, что у западных стран никто не будет приобретать станки, будут делать их сами или покупать у тех стран, которые чипов на станки не ставят. Тогда западные страны сами себя экономически изолируют. В конечном итоге, в ближайшие столетия основанная на мирных технологиях власть скорее всего будет поддерживаться непрерывным техническим прогрессом. Если развитая страна создаёт какую-либо технологию, она делится ею или продаёт её другой стране, которая при этом выполняет какие-то разумные условия и делает какие-то разумные уступки стране, предоставляющей технологию. До экспорта технологии развитая страна пользуется ею и создаёт новую технологию, потом она передаёт старую технологию, а новую оставляет у себя, затем создаёт следующую технологию и экспортирует уже новую технологию. Те страны, которые хотят быть более независимыми, будут создавать свои, но другие технологии, чтобы обмениваться с развитыми странами новыми технологиями без каких-либо условий. В смысле тех условий, которые развитые страны могут требовать у приобретающих их технологии, показателен пример Христа. Христос, передавая людям свои семь технологий, просил их заняться самосовершенствованием, поработать над собой, искореняя грехи. Христос не требовал соблюдения от своих подчинённых каких-то вассальных условий, Его требования высоконравственны.

Важно понять, что, подражая Христу и основывая свою власть на выдающихся человеческих технологиях, современные правители должны признать, что семь основных христианских технологий на современном этапе развития науки невозможно как-то воспроизвести в других условиях или превзойти. Это технологии далёкого будущего. Это, как если бы людям, жившим в первом веке нашей эры, мы построили атомные электростанции и научили бы их пользоваться электричеством, они с трудом бы поняли, как это работает и пользовались бы электричеством как чудом. Так и мы пользуемся таинствами, не понимая до конца, как это работает, лишь ощущая благие плоды такой деятельности.

При разработке новых технологий возникает ещё одна проблема. В современной Церкви начнёт возрастать статус инженера. А в средневековой Церкви был наиболее важен статус монаха. Они придут в противоречие друг с другом, которое необходимо заранее решить, чтобы не возникало конфликтов. Суть противоречия заключается в следующем. Человеческий мозг – это всего лишь зеркало окружающего мира. Это понимали философы самых разных школ от Декарта до Ленина. То есть человеческий мозг в принципе не способен придумать то, чего нет. Он может вообразить и представить любую вещь, самую фантастическую, и она не просто возможна, она уже где-то существует – в другой стране, на другой планете, в другой звёздной системе, в другой галактике, в другой вселенной. Даже если Вам приснилось во сне, что Вы ходите по потолку, не думайте, что это невозможно. Между планетами и звёздами существует невесомость, и космонавты спокойно ходят по потолку своего космического корабля. Воображение – всего лишь отражение картины других миров, которые где-то есть. У современных людей, которые только начинают читать Библию, одна из проблем, которые возникают – это то, что они не могут представить в отношении некоторых картин, как такое возможно. Просто, приступая к чтению Библии важно понять, что возможно всё, только тогда приходит понимание, как такое возможно. И тогда становится понятен ещё один факт: деятельность монаха и деятельность инженера по смыслу совершенно противоположны. Монах, когда в его воображении возникает картина другого мира, старается не пропустить ничего из представленного в наш мир. Самые выдающиеся монахи практически полностью отвергали другие миры, считая большинство из них порождением дьявола [1]. Инженер, когда в его воображении возникает другой мир, пытается из этого мира перетащить в наш мир подсмотренные в том мире устройства и предметы и создаёт эти предметы в нашем мире. Истина, видимо, заключается в том, что не всё придуманное надо воплощать в нашем мире. Со временем будут разработаны критерии, по которым инженеры могут отличать, какие предметы им необходимо проектировать, а какие предметы принесут вред человеческой цивилизации, и их лучше не воплощать в материальной форме. Сейчас описан с религиозной точки зрения идеальный образ мира ангелов и мира демонов [15, 16], и инженеры должны иметь представление о существовании этих двух миров. Но ситуация в реальном мире несколько сложнее, чем в идеальных мирах. Современный, понятный нам уровень техники слишком низкий, чтобы осознать и копировать технологии мира ангелов. Но мы сделаем большую глупость, если тупо начнём копировать все технологии мира демонов. Существуют разрушающиеся планеты, звёздные системы, галактики и вселенные, в них царит хаос. Начав копировать их технологии, мы перетащим этот хаос на Землю и разрушим нашу планету. Я приведу пример самой знаменитой из технологий такого разрушающегося мира – это машина для перемещения тела человека в прошлое время и обратно в настоящее время. Сейчас учёные ведут работы по изобретению машины, которая позволит перемещать тело человека в прошлое и будущее время, а затем обратно в настоящее время [6, 14]. В американских и советских фантастических фильмах уже нашли применение такой технике: военнослужащие, пираты, роботы или просто случайные люди отправляются в прошлое время, убивают там или пытаются убить какого-либо политического деятеля, или изобретателя, или случайного человека, или его родителей до его рождения для того, чтобы предотвратить действия, которые он совершит в будущем, или он мешает убийцам совершать действия в прошлом времени. Но в фильмах не показано, что подобные действия вызовут внутри одного временного канала хаос. Будут существовать две альтернативные версии развития общества, плохо совместимые друг с другом. По разрушительной способности это может оказаться круче ядерного взрыва: не родятся сотни и тысячи потомков погибшего человека, родятся какие-то другие люди, они будут находиться в подвешенном состоянии: не понятно, кто родился, а кто не родился, кто живой, а кто мёртвый, чьи действия следует предпринимать, а чьи действия не следует совершать. Будет неразбериха. То есть перемещение тела человека в прошлое – это неправильная технология, её не следует воплощать в жизнь.

Поэтому самой правильной тактикой для инженеров является изобретение технологий, позаимствованных из той части мира демонов, которая эволюционирует в сторону мира ангелов. Они нам доступны и их развитие выведет нас со временем к технологиям мира ангелов, которые пока выше уровня нашего понимания.

И тогда мы сталкиваемся с проблемой, а что такое эволюция, и как её согласовать с тем, что мир сотворён Богом, о чём сообщено не только в Библии, но и в священных текстах других религий.

На самом деле проблема якобы несовместимости творения и эволюции – это надуманная проблема от нежелания проводить необходимые логические действия, а не проблема собственно возникновения вселенной, её предметов и живых существ. Творение и эволюция – это описание одного и того же процесса с двух разных точек зрения. Творение – с точки зрения участника процесса, Бога, а эволюция – с точки зрения внешнего наблюдателя процесса, человека. Я уже дал определение Бога, понятное для бывших атеистов [9]. Суть его в том, что частицы и предметы нашего мира делятся до бесконечности на частицы, всё более мелкие. Существуют очень мелкие, недоступные для наших микроскопов и ускорителей частицы, на которых записана вся информация об устройстве всех предметов, живых и неживых, и о порядке расположения частиц внутри этих предметов в нашей вселенной – эта информация и есть Бог. Чтобы воплотить эту информацию в материальные предметы трудится огромное количество живых, обладающих высоким, как у человека и даже более высоким, чем у человека, сознанием частиц, большинство из которых недоступны для наблюдения на наших ускорителях и микроскопах. Действия этих частиц передаются людям, которые в меру своих слабых способностей тоже трудятся и участвуют в этом процессе. Наиболее крупные из этих частиц, обладающих сознанием, мы уже немного изучили – это нервные клетки и более мелкие аминокислоты, из которых сложены белки тел людей, растений и животных. Творение – это результат труда частиц, обладающих сознанием, по воплощению информации от Бога. Бог задаёт план их действий и параметры создаваемых тел. Из-за того, что частицы мелкие, процесс творения идёт очень медленно – века и тысячелетия проходят, прежде чем записанное в Боге воплощается. Эволюция – это тот же процесс, наблюдаемый людьми по его результатам. С точки зрения внешнего наблюдателя творение – процесс довольно хаотичный. Но это только кажущаяся хаотичность, просто она основана на неизвестных ещё людям закономерностях. Например, внешнему наблюдателю кажется, что среди особей животных при рождении потомства случайным образом возникают изменения, например, во внешнем виде. Если эти изменения соответствуют условиям внешней среды, то они сохраняются у потомков обладающих ими особей. А если эти изменения не соответствуют условиям внешней среды, то обладающие ими особи гибнут. Таким образом происходит случайный отбор, то есть выживают только обладающие прогрессивным признаком животные. Просто надо понять, что «случайный» в данном контексте означает «основанный на неизвестных закономерностях», а не хаотичный. Я уже писал, что из-за постоянства условий на Земле существует постоянство общей энтропии [8], являющейся мерой хаотичности в окружающей нас природе и обществе. Поэтому любой созидательный процесс, в том числе и образование нового вида животных, приводящий к снижению общей энтропии, порождает разрушительный процесс, приводящий к повышению общей энтропии, в данном случае вымиранием и разрушением тел неприспособившихся животных, так что в среднем общая энтропия остаётся постоянной. Рождение особей, которые не приспособятся к данным условиям среды, происходит закономерно. В информации, содержащейся в Боге, заранее записано, что они вымрут и станут жертвой, дающей жить приспособившимся особям. В человеческом обществе, развитие которого мы можем частично регулировать, можно эту закономерность сделать более гуманной. Выживаемость людей и их потомства повысится, если повышать общую энтропию техническими методами: сжигая топливо или мусор, создавая приборы, в которых искусственно повышается энтропия.

В современном обществе наряду с эволюцией живых существ обращает на себя внимание эволюция машин, которые за несколько столетий прошли путь от простейших инструментов до человекоподобных роботов [11, 12]. Эволюцию машин тоже можно регулировать не только путём их конкурентного выпуска, но и осознанно создавая машины, которые не найдут широкого распространения и которые перестанут выпускать, чтобы дать развиться популярным моделям. Это не должны быть бракованные машины, просто разнообразие машин с прекращением производства некоторых из них позволит соблюдать постоянство общей энтропии в мире техники и расширять производство наиболее совершенных машин. В современном мире «люди гибнут за металл» развитие техники происходит за счёт ухудшения здоровья людей. Это легко предотвращается периодическим прекращением производства отдельных моделей машин.

Было бы опасной ошибкой со стороны священников запретить понятие эволюции из-за якобы его несоответствию понятию творения. В понятие эволюции заложен важный смысл развития от простейших форм к всё более совершенным. Если попытаться отменить эволюцию, то начнётся деградация всех форм жизни на Земле до худших простейших форм. То, что Христос завещал нам бороться с грехом, – это тоже путь совершенствования, путь эволюции. Сейчас наступил момент, когда люди из сторонних наблюдателей становятся участниками процесса творения. И от правильности действий людей начинает кое-что зависеть на планете, пока ещё не всё. Человек превращается в самую крупную частицу, обладающую сознанием, которая, если она обратиться к божественной информации, сможет участвовать в процессе творения. Но без изучения Библии и других священных текстов понять пути этого процесса невозможно. Что касается эмоциональных возражений священников, их неприятия, что человек появился от обезьяны, на это можно ответить, что согласно Библии творение животных (а значит и обезьяны, и обезьяноподобного предка человека) предшествовало творению человека. Как конкретно это случилось, есть разные версии, но наиболее деликатной является та, что аминокислоты в составе какого-то обезьяноподобного предка произвели направленные мутации в геноме зародыша под действием информации от Бога и более мелких частиц, обладающих сознанием, в составе этих аминокислот, и родился человек. Как на самом деле было, механизм действия мы достоверно и полностью уже вряд ли восстановим. Информация об этом событии уже ушла из доступного для нашего времени поля зрения. Это не тайна, но добывание этой информации не имеет особого практического смысла. Поэтому не имеет смысла тратить на её добывание ресурсы планеты, сейчас есть более актуальные задачи, которые нам необходимо решить.

В средние века в христианстве сложилось мнение, что любая информация от Бога – это тайна и не следует пытаться её узнать, наш ум недостаточен для её восприятия. Такая позиция в 1917 году привела к тому, что большинство верующих в нашей стране не понимали, во что они веруют, и насколько важно хранить веру и её технологии. Большинство лишь механически соблюдало ритуалы. Поэтому, когда им предложили другие ритуалы и сказали, что их вера – это пережиток прошлого, большинство пассивно согласилось на замену ритуалов, не понимая, что строя общество будущего без Христа, они теряют доступ к божественной информации о том, как это общество строить. Те же, кто понимали суть веры, вместо того, чтобы объяснить её в новой терминологии революции, стали воевать с революционерами и проиграли войну недовольным царской экономической политикой гражданам. Экономика подчинила себе духовную жизнь, а не духовная жизнь нашла выход из сложной экономической ситуации.

Чтобы регламентировать, что в духовной жизни является тайной, а что открыто для понимания, необходимо выделить этапы в познании божественной информации. Всю информацию от Бога не знает никто, её так много, что она не способна уместиться в головы всех живущих на Земле миллиардов людей. По мере увеличения численности человечества и повышения уровня его развития людям открывается всё больше информации от Бога. Та информация, которую знает современный человек, как и возможности современного общества показались бы фантастическими средневековому человеку. Но мы знаем слишком мало по сравнению с будущими поколениями людей, а есть информация, которую человечество никогда не узнает, как бы оно не добивалось этого. На каждом этапе развития учёные выстраивают понятную им картину мира согласно данным своего наблюдения. Эта картина достаточно точна и реальна, но ограничена средствами исследования и наблюдения окружающего мира. Так было с теорией обращения вокруг Земли всех планет и Солнца Клавдия Птолемея. Птолемей в отличие от его оппонентов, которые правильно догадывались, что планеты вращаются вокруг Солнца, смог составить систему воспроизводимых расчётов положения планет и Солнца на небе. Такая система была нужна, например, капитанам кораблей, чтобы ориентироваться в море, жрецам, которые должны были точно сообщать крестьянам, когда сеять хлеб и т. п… То есть на уровне техники того времени ею вполне можно было пользоваться. Даже если бы позднее Коперник не предложил альтернативную гелиоцентрическую расчётную систему, переход к ней состоялся бы естественным образом. Начались бы межпланетные полёты космических кораблей. Капитаны их кораблей убедились бы в неверности тезиса о том, что Земля находится в центре планетарной системы, и исправили бы расчёты Птолемея. В то же время Птолемей сделал важную для его современников вещь: он привязал потусторонний мир, рай, ад к определённой области неба и Земли. И люди согласно уровню их техники понимали, во что они веруют, и переубедить их в правильности своей веры было невозможно. Знание укрепляет веру. Излишняя таинственность приводит к невозможности в некоторых ситуациях поступать правильно. Чтобы как-то поступать и действовать, надо обладать конкретным знанием. Это знание должно быть достаточным для действий на данном этапе развития общества. Если при переходе к следующему этапу выяснится, что были допущены ошибки, то их исправят. Таинственность хороша для людей, которые в обществе не обязаны действовать, для наблюдателей.

Современным примером того, как знания соответствуют уровню техники исследователей, можно привести квантовую теорию и работы на ускорителях заряженных частиц. В конце XIX века произошла ультрафиолетовая катастрофа [7]. Её суть в том, что учёные начали изучать внутриатомный микромир, частицы, из которых состоит атом, но не смогли его увидеть, поэтому пытаются до сих пор делать выводы о нём путём косвенных исследований и сложных умозаключений о поведении внутриатомных частиц в экстремальных условиях огромных скоростей на ускорителях и в сложных экспериментах. В результате сложилась сложнейшая теория о микромире, которую не каждый человек способен понять. Когда люди построят микроскоп, в который можно будет наблюдать внутриатомные частицы в естественных условиях, то теория намного упростится, и ультрафиолетовая катастрофа будет успешно разрешена.

Ещё один пример уже технологии будущего – технология воскресения. В бывшем атеистическом обществе существует непонимание выдающегося значения этой технологии, как и у представителей других религий. Я видел фильм про Христа с интерпретацией воскресения в версии некоторых буддистов. С их точки зрения Христос при воскресении проделал фокус: у Него был двойник, двойника распяли, и он умер, а Христос явился как якобы воскресший. Вред от этого фильма в том, что после его просмотра зритель будет считать, что человечеству не нужна эволюция и не к чему стремиться, достаточно научиться делать садо-мазохистские фокусы. На самом деле, за наиболее выдающимися религиями всегда стоят технологии будущего. У буддистов на Тибете есть пещера, в которой в состоянии анабиоза находятся выдающиеся представители этой религии [5]. Описан и отдельный случай принародного нахождения в состоянии анабиоза [4]. У христиан тоже известна подобная технология – это нетленные останки людей, достигших святости. Но никто из пребывающих в этом состоянии, не способен самостоятельно выйти из него и ожить. Я предполагаю, что Христос на кресте впал в состояние анабиоза, но в отличие от наших современников, находящихся в этом состоянии, смог выйти из него и ожить. При этом важны не столько свойства тела Христа в этом процессе, а то, что пока Христос был на кресте, душа Его или какая-то её часть смогла совершить полёт до того мира, где располагался ад и души умерших, ранее обитавших на Земле, и освободить их, разрушив ад и создав рай. Воскресение Христа – это был не единственный пример, когда древним людям демонстрировалась эта технология. Было ещё воскресение друга Христа Лазаря, которое было произведено Христом через несколько дней после смерти Лазаря. Понять, что стоит за этой технологией, чтобы в неё поверить, можно, если знать, что существуют частицы, обладающие сознанием, которые меньше атома, и которые способны при неизвестных нам условиях организоваться и произвести восстановление сначала молекул тела Лазаря, потом его клеток, потом его органов и наконец – всего тела. Воскресение – это технология будущего, возможно, я что-то неправильно растолковал при её описании, но я это пишу, чтобы читатель понял, что за христианством стоят высокие технологии, что оно не пережиток прошлого, а имеет выдающееся будущее, когда эти технологии будут массово применены для воскресения многих давно умерших людей. Когда человек умирает, информация о нём сохраняется в других мирах, и знающему эту технологию человеку несложно эту информацию извлечь и воссоздать тело человека. И если мы это будем понимать, качество нашей веры значительно возрастёт. Сейчас, к сожалению, люди, верующие и не верующие, сплотились вокруг православия только из военных соображений. Просто все договорились, что, если враги нападут, мы будем выступать под знамёнами православия. Но если произойдёт, как в 1990-тые годы, и враги не нападут, ведь у нас государство без внешней военной угрозы развалится. Что-то должно объединять граждан нашей страны, должен быть какой-то духовный стержень помимо войны. У стран НАТО оказалась та же проблема, они не умеют жить без войны. И если человечество не научится жить без войны, его правильное развитие будет приостановлено, и оно продолжит своё медленное малозаметное пока что вырождение.

Обычно, когда атеисты или люди, далёкие от христианства, начинают понимать, что воскресение – это технология, то первое, что они пытаются сделать – это разработать подобную технологию, повторить её. Сейчас люди стали также задумываться о создании технологий, технически связанных с воскресением – телепортации, управляемой термоядерной реакции и т. п… Важно понять, что человеческое общество – это зародыш, который обязан поочерёдно пройти через определённые стадии своего развития. Если зародыш начнёт перепрыгивать через стадии своего развития, это приведёт к нарушениям в его организме, и он погибнет – будет выкидыш. Когда-нибудь человечество достигнет стадии своего развития, на которой станут возможны воскресение и телепортация, но если мы захотим их создать прямо сейчас, в ближайшие 30–40 лет, то мы породим патологию исторического процесса, болезнь общества вместо нормального развития. Такое уже случалось в истории человечества – это вторая мировая война. В 1930-тые годы люди захотели срочно создать ядерное оружие – за 10–20 лет. Ядерное оружие – это оружие межпланетных войн, никто, нормальные люди, живя на одной планете, его не применяет. То есть это оружие будет иметь смысл как оружие лет минимум через 700, когда люди заселят несколько планет Солнечной системы и организуют на них автономные, независимые от Земли, колонии на других планетах Тогда между этими колониями возможно применение ядерного оружия. Если бы человечество нормально развивалось, через 700 лет количество людей, расселившихся на нескольких планетах Солнечной системы, достигло бы нескольких сотен миллиардов, и их коллективный разум был бы достаточно большим, чтобы без напряжения создать такое оружие. Но политики ХХ века приняли волюнтаристское решение, срочно создать ядерное оружие. Конечно, если убить несколько десятков миллионов человек, как это было сделано во вторую мировую войну, делаются возможными разработки технологий из далёкого будущего. Обычно идеологи создания ядерного оружия оправдываются тем, что ядерное оружие – это оружие сдерживания, благодаря ему не происходит крупных войн между развитыми странами. Но современные виды оружия по поражающему действию приближаются к ядерному оружию и тоже могли бы служить орудием сдерживания, если бы не было ядерного оружия (типа химического оружия, вакуумной бомбы и т. п.), а в изготовлении они более дёшевы, чем ядерное оружие. Я не призываю к отказу от изготовления ядерного оружия, поскольку это будет неуважением к памяти погибших во вторую мировую войну. Раз уж создали оружие ценой таких жертв, то придётся им пользоваться в качестве оружия сдерживания. Но это оружие – наглядный пример бессмысленности применения в современном обществе технологий далёкого будущего.

Представьте, что Вы изобрели прибор для телепортации людей. Где Вы будете его использовать? Чтобы долететь до другого города на другом континенте Земли, Вам он не нужен, Вы можете без извращений подождать несколько часов в самолёте, чтобы там оказаться. Долететь до Марса Вы на нём не сможете, поскольку не создано космических кораблей, способных доставить на Марс громоздкое устройство материализации тел людей на другую планету. К тому же Вы столкнётесь с проблемой телепортации душ. Если Вы будете телепортировать тело без души, то на выходе вы получите не человека, а инвалида-биоробота, которого неизвестно как лечить. Его тело будет обладать всеми структурами, состоящими из атомов, но структуры, состоящие из частиц мельче атома у него будут отсутствовать, он не сможет быть полноценным человеком. Чтобы телепортировать души Вам придётся вступать в контакт с сознательными частицами мельче атома. Пока на Земле такое только Христос смог сделать, продемонстрировав воскресение. Люди не умеют контактировать не то что с частицами мельче атома, а даже просто с нервными клетками или аминокислотами тела человека, которые уже достижимы для наших средств микроскопирования. Думаю, что телепортация станет возможной лет через 800.

Представьте, что Вы изобрели термоядерную электростанцию. У Вас после этого возникнет проблема, куда девать избыток электроэнергии. Планета и так перегревается, а тут Вам придётся утилизировать огромное количество энергии. Когда-нибудь, когда возникнет задача заселения Марса, и понадобится терраформировать эту планету, для чего требуется много энергии, задача создания термоядерных электростанций на Марсе будет решена правильно. Придёт положенное время, и всё произойдёт легко и без напряжения ума исследователей, работающих над этой проблемой. При решении задачи управляемой термоядерной реакции встанет вопрос, а кто является катализатором этой реакции. Если бы на Солнце шла неуправляемая ядерная реакция, как при взрыве термоядерной бомбы, оно бы взорвалось, как сверхновая звезда, и никакая бы гравитация его не удержала. Но существуют на Солнце катализаторы реакции синтеза гелия из водорода – частицы, обладающие сознанием, размеры которых мельче атома, которые способны управлять этой реакцией, тормозить её, когда она становится слишком интенсивной, и ускорять, когда она затухает. Опять встаёт проблема контакта с ними. Автомат Вы к ним не приставите, чтобы они на Вас каторжно работали и синтезировали Вам гелий из водорода. Христос как-то контактировал с такими же частицами, мы не умеем. Думаю, создание технологии термоядерных электростанций возможно при нормальном развитии планеты лет через 90, когда перенаселение Земли потребует заселения Марса.

Таким образом, когда инженер берётся за решение передовой задачи, он должен примерно представлять, к какому этапу развития планеты она относится. И тут возникает другая проблема. Не все инженеры мечтают изобретать бытовую технику, кому-то интересно заниматься термоядерными электростанциями. Могут ли они себе это позволить, не вызывая многомиллионных жертв среди людей? Это возможно сделать при трёх условиях.

1. Учёные, которые берутся за решение задач неблизкого будущего, то есть по времени эти задачи должны быть решены более чем через 100 лет при нормальном развитии планеты, должны смириться с мыслью, что решение таких задач – не плод ума одного человека, а результат деятельности нескольких поколений учёных. И своим трудом они лишь приближают решение задачи и скорее всего не доживут до её полного решения. Даже если они что-то сделают не так, то следующие поколения учёных их исправят или поймут, что в этом направлении действовать нельзя, надо решать по-другому.

2. Учёные должны извлекать энергию для своей умственной деятельности из созидательных процессов, а не из разрушительных. В XIX–XX веках большое количество людей занималось тяжёлым физическим трудом. Но коэффициент полезного действия при таком труде не равен 100 %, значительная часть энергии трудящимися не используется. Избыток этой неиспользуемой энергии ноосфера утилизирует, и он используется людьми умственного труда для повышения своей работоспособности. В современном обществе в связи с автоматизацией и роботизацией труда почти единственной сферой, где люди тяжело физически трудятся, остаётся спорт. Чем сильнее человек физически трудится, тем больше выделяется неиспользуемой энергии, которую утилизирует ноосфера. Поэтому в современном обществе так популярен спорт и спортсмены. Но возможно извлекать энергию и из разрушения в любых его формах: войны холодной и горячей, информационной и экономической, революции и т. п… Всё-таки надо приучать молодых учёных извлекать энергию из созидательных процессов, а не из разрушительных.

3. Учёные, которые берутся за решение задач неблизкого будущего, понимая, что быстрое решение не может быть получено, должны избегать слишком дорогостоящих экспериментов. При любой задаче может быть достигнут высокий уровень понимания, при котором возможно доказать свою правоту более дешёвыми и простыми способами. Дорогостоящие эксперименты подрывают экономику ставящих их государств.

Чтобы работы в области будущего до 100 лет могли продвигаться в отсутствии войны, необходимо технопарки организовывать по принципу пирамиды сознания. На низшем уровне сознания в таком технопарке будут работать десятки тысяч людей, они будут разрабатывать простейшую бытовую технику и внедрять её в производство. Для проектирования и изготовления такой техники требуется от полугода до двух лет. Те, кто изготавливает такую технику, трудятся физически. Хотя это не тяжёлый физический труд, это всё-таки физический труд, и часть оставшейся энергии от такого труда будет поступать к нескольким тысячам людей, которые проектируют более сложную технику, которая появится на рынке через 2–10 лет. Это более сложная техника, не обязательно бытовая, люди, её изготавливающие находятся на низшем среднем уровне сознания. Изготавливая и испытывая узлы такой техники, её разработчики трудятся физически, и не усвоенная ими энергия поступает на более высокий уровень сознания к сотням людей, которые проектируют технику, которая поступит на рынок через 10–30 лет. Это люди со средним от среднего уровня сознания. Энергия, остающаяся при их физическом труде, поступит к десяткам людей с высоким средним уровнем сознания, которые проектируют технику, которая поступит на рынок через 30–60 лет. Наконец, энергия, оставшаяся от их физического руда поступит к единицам людей, которые находятся на высшем уровне сознания и проектируют технику, которая поступит на рынок через 60–100 лет. При таком устройстве технопарка к людям, находящимся на более высоких уровнях сознания, будет поступать меньше энергии, но это будет более качественная энергия, поступающая с более высокоорганизованных и более мелкокорпускулярных уровней организации живого человека, что приведёт к повышению качества мышления людей, находящихся на более высоких уровнях сознания. Чтобы интенсифицировать поступление энергии с низших уровней сознания, трудящиеся, находящиеся на более высоких уровнях сознания, должны периодически проектировать технику, имеющую более быстрые сроки изготовления и внедрения в производство, чем та, изготовлением которой они непосредственно занимаются. Этим они будут привлекать к проектам на более низких уровнях сознания большее количество людей. Независимо от того, на каком уровне сознания находятся работники умственного труда, им и их окружающим надо рекомендовать помимо основной работы посильно физически трудиться, придумывать себе физические занятия во внерабочее время. Тогда пирамида сознания будет работать без сбоев. Такой подход не принижает роль спортсменов в современном обществе, но интенсивность умственного труда всего общества такова, что физического труда одних только спортсменов недостаточно для обеспечения энергией всей ноосферы, необходимо всем принимать посильное участие в физическом труде общества.

При проектировании техники, которая возникнет более чем через 100 лет, я бы рекомендовал уходить в монастырь, где духовные технологии более развитые и позволяют без ущерба для планеты создавать всё, что угодно.

Ещё одним созидательным способом извлечения энергии для умственной деятельности является переселение людей. Я имею в виду хорошо организованное переселение, а не хаотические миграции обедневшего населения [13]. Сознание получает тем больше энергии, чем на большее расстояние происходит миграция, чем за более короткий промежуток времени происходит миграция, и чем большее количество (большая масса) людей мигрирует одновременно, при этом энергия передаётся от макроскопического уровня организации – человеческого общества, характеризуемого температурой [10], которое нагревается при миграциях, к более мелкокорпускулярным уровням организации [8]. Хаотические миграции, когда например, потеряв работу в одном городе или стране его отдельные жители мигрируют в другой город или страну на новое место работы или туристические поездки, соответствуют поступлению энергии низшему уровню сознания. На более высокий уровень сознания поступает энергия при крёстном ходе или демонсстрации. Если необходимо организовать поступление энергии от миграций на ещё более высокие уровни сознания, то требуются переселения целых народов на большие расстояния, хорошо организованные, чтобы это занимало меньше времени [13]. Я предполагаю, что успех Аристотеля, который вышел на высокие уровни сознания, был вызван не столько военными победами Александра Македонского, сколько миграцией его соотечественников и армии Александра Македонского далеко за пределы древнегреческой цивилизации до границ Индии. Военный характер этой миграции скорее тормозил развитие идей Аристотелем, если бы эта миграция носила бы мирный характер успехи Аристотеля были бы ещё более впечатляющи. Это должны учитывать проектировщики устройства современного мира.

Таким образом, правильная организация умственного и физического труда в обществе позволяет решать самые сложные проблемы без нарушения моральных принципов и без организации разрушительных процессов в форме войн и революций. Правильное познание возможно, и оно не противоречит христианским принципам.

Список литературы

1. Афанасий Великий Житие св. Антония Великого. / в кн. Жития святых, написанные святыми. М.: Даръ, 2010, с. 193–273

2. Афанасьев И. Успех на фоне санкций. / ж. Новости космонавтики, 2014, вып. 11, с. 54

3. Ермилов Г. Ключи от неба. О семи таинствах церкви. М.: Отчий дом, 2010

4. Кузина С. Полуживые мощи. / г. Комсомольская правда, 4.08.2008, с. 10

5. Мулдашев Э. Сыны богов в пещерах Тибета. / г. Аргументы и факты, 30.05.2001, вып. 22

6. Путешествия во времени. / ж. Мир загадок, чудес и тайн, 2012, вып. 7

7. Савельев И. В. Курс общей физики. М.: Наука, 1982, том 3, с. 27

8. Салмин А. И. Вклад понятия общей энтропии в возникновение физики исторического процесса. / www.science-perm.ru / Архив конференций / Материалы первой международной научно-практической конференции «Проблемы развития современной науки» Екатеринбург: научно-издательский центр «Инноватика», 15.04.2016, с. 260–264

9. Салмин А. И. К проблеме физического определения Бога. / Материалы XI международного симпозиума «Диалог мировоззрений: современное образование в поле научных и религиозных традиций» Нижний Новгород: ВВАГС, 31 мая – 2 июня 2011, с. 559–564

10. Салмин А. И. Настольный календарь с указателем этапов многомесячного цикла. / Патент на изобретение РФ № 2437149 по заявке 2010131331/12 от 26.07.2010

11. Салмин А. И. Некоторые принципы формирования роботовладельческого общества. / www.science-perm.ru / Архив конференций / Материалы первой международной научно-практической конференции «Современные тенденции развития нефтегазовой и машиностроительной отраслей» Екатеринбург: научно-издательский центр «Инноватика», 25.05.2016, с. 35–40

12. Салмин А. И. Информационная политика в роботовладельческом и капиталистическом обществах. / научный-сборник.рф / Архив конференций / Материалы международной научно-практической конференции «Развитие современной науки: теоретический и прикладные аспекты» Екатеринбург: научно-издательский центр «Инноватика», 6.06.2016, с. 212–221

13. Салмин А. И. Демократические организованные миграции народов как альтернатива феодальной раздробленности и холодной войне. / научный-сборник.рф / Архив конференций / Материалы международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы развития территорий: теоретические и прикладные аспекты» Екатеринбург:научно-издательский центр «Инноватика», 10.06.2016, с. 89–93

14. Уэллс Г. Машина времени. М.: Директ-Медиа, 2015

15. Фомин А. В. Невидимый мир ангелов. М.: Новая мысль, 2010

16. Фомин А. В. Невидимый мир демонов. М.: Новая мысль, 2010

17. Чёрный И. Мечтатели из DARPA. / ж. Новости космонавтики, 2013, вып. 5, с. 56–57

2. Задача создания 3D-поезда для добычи гелия, водорода, углекислого газа и других газов из верхних слоёв атмосферы планет

Статья опубликована: ежемесячный международный научный журнал «Research science» Словакия, Банска Быстрица, 2019, вып. 5, с. 17–25

Автор научно-фантастической статьи предлагает расширить задачу получения сверхпроводников при комнатной температуре до задачи получения сверхпроводников, которые имеют сверхпроводимость при температурах от -100⁰С до +600⁰С. Тогда станет возможной добыча газов из верхних слоёв атмосфер планет и доставка их на Землю. В статье в общих чертах описано оборудование для такой добычи на Венере, Юпитере и Сатурне.

Мировое научное сообщество поставило перед собой задачу создать сверхпроводник, имеющий сверхпроводящие свойства при комнатной температуре, и упорно над ней работает. В интернете появилось два информационных сообщения, что независимо друг от друга две группы учёных из института М. Планка в США и из индийского института создали разные сверхпроводники, сохраняющие сверхпроводящие свойства при температурах соответственно – 23⁰С и +13⁰С [13, 22]. Но возможно усложнить задачу: вместо сверхпроводника при комнатной температуре, который способен улучшить наш быт, можно попробовать создать сверхпроводник, который сохраняет свои свойства при температурах от – 100⁰С до + 600⁰С, который возможно применять в космосе. Если создать такой сверхпроводник, то можно, в частности, осуществить нижеописанный проект.

Источники природного газа и гелия на Земле со временем, через несколько десятков лет, будут исчерпаны. Возникает задача добычи этих газов на других планетах. Возможно, со временем к природному газу и гелию сформируется более бережное отношение. Природный газ по мере его исчезновения из источников на Земле всё меньше будут использовать в качестве топлива, но будут получать из него пластмассы и другие материалы [21]. Поэтому потребность в нём сохранится. Гелий будут использовать в дирижаблях и аэростатах, из-за чего расход его возрастёт по сравнению с современным уровнем [18]. В то же время в атмосфере Юпитера 10 % гелия [7], в атмосфере Сатурна 3 % гелия [4], в атмосфере Урана 26 % гелия [6], в атмосфере Нептуна 19 % гелия [3]. Это выше в несколько раз или десятков раз, чем в любом месторождении на Земле [18]. Метан в промышленно значимых количествах обнаружен пока только в атмосфере Титана (около 1 % [5]). В связи с открытием цеолитных катализаторов метан на Земле можно синтезировать из углекислого газа и водорода [19]. Атмосферы Венеры и Марса преимущественно состоят из углекислого газа (96,5 % и 95,32 % соответственно [1, 2]). Учитывая высокие потребности Земли в пластмассах, которые со временем должны в том числе вытеснить из быта древесину для сохранения деревьев, углекислого газа в атмосфере Земли может не хватить для производства метана для полимеризации, поэтому углекислый газ можно экспортировать с Венеры и Марса. Расход водорода на Земле будет расти в связи с появлением электрических двигателей, работающих на водороде [12], и в связи с синтезом метана из углекислого газа и водорода [19]. Было бы большой ошибкой получать водород путём разложения воды на кислород и водород. Вода – один из основных продуктов, необходимых для жизни людей, как для внутреннего потребления, так и для создания благоприятного климата. Поэтому водород также можно экспортировать из атмосферы других планет. В частности его в атмосфере Юпитера 89 % [7], Сатурна – 96 % [4], Урана – 72 % [6], Нептуна – 80 % [3]. Мне, конечно, могут возразить, что в реакциях с цеолитом образуется вода [19], которую можно использовать в быту вместо разложенной при добыче водорода воды. Но образующаяся в результате цеолитной реакции вода, скорее всего, будет обладать низкой внутренней энергией, это будет не живая, а мёртвая вода, употреблять её в пищу нежелательно. Если человеку оторвать руку, а затем пришить её обратно, он сможет стать полноценным здоровым человеком не сразу, а лишь через некоторое время, необходимое для восстановления организма после операции. Другими словами при отрыве и возвращении руки человек потеряет часть внутренней энергии, которую ему надо восстанавливать. Вода – это биологический объект, если мы оторвём от неё атом водорода, а затем присоединим его обратно, молекула воды потеряет часть внутренней энергии на восстановление. Вода с низкой внутренней энергией биологически не активна, даже снежинки из неё получаются кривые [27, 28]. Поэтому нежелательно разрушать воду, получая из неё водород, а затем присоединять водород от других молекул воды к ней. Альтернативой такому проекту будет экспорт водорода с других планет. Разделять водород и гелий, зачерпнутые из атмосферы планеты-гиганта, на орбите планеты-гиганта в космосе весьма дорогостоящее мероприятие. Легче доставлять на Землю водородно-гелиевую смесь, а разделять её на Земле путём образования жидкостей с разной температурой кипения при низкой температуре. Мне также могут возразить, что экспорт углекислого газа – довольно сомнительное мероприятие, его возможно получать на Земле химическим путём. Но, во-первых, в атмосфере Венеры кроме углекислого газа есть небольшие количества более ценных газов аргона и неона [1], они будут экспортироваться вместе с углекислым газом. Во-вторых, все развитые индустриальные страны в последние десятилетия выносили все химически вредные производства в развивающиеся страны. Но и в развивающихся странах растёт экологическое самосознание. Со временем химически вредные производства будут перенесены на другие планеты, чтобы сохранить природу Земли. Экспорт углекислого газа из атмосферы Венеры мог бы стать первым шагом на этом пути. Тогда возникает задача создания техники для зачерпывания газов из верхних слоёв атмосферы планет.

Для перевозки газа предлагается использовать 3D-поезд (рис. 1, 2). Он состоит из двух состыкованных космических станций. Первая станция 1 представляет из себя энергоблок с ядерным реактором и солнечными батареями 2 (по типу энергетического модуля с космической ядерной энергодвигательной установкой ЯЭДУ [9, 29]) и ионными двигателями 6, вторая станция 3 содержит потребители энергии энергоблока: насосы для перекачки газа, циклотронные двигатели [11] и сопла циклотронных двигателей 7 [11] (рис 1, 2). Ко второй станции прикреплены цепочки многослойных шаров 4, заполненных экспортируемым на Землю газом, по типу, описанному в изобретении К. Манабу [20], но внутри шаров нет космических аппаратов, только газ. Шары пронизывают газопроводы 5. В центре шара такой газопровод имеет автоматически закрываемую задвижку, позади задвижки расположены автоматически открываемые клапаны, через которые при закрытии задвижки и открытии клапанов, и включении вентиляторов перед задвижкой смесь газов поступает внутрь шара, при открытии задвижки и открытии клапанов, и включении вентиляторов за задвижкой смесь газов удаляется из шара. Между шарами газопроводы имеют также пары задвижек со стыковочными узлами между ними, при расстыковке которых шары отделяются друг от друга. Смесь газов передних шаров используется в циклотронных двигателях на второй станции 3. В циклотронном двигателе в цилиндрической камере смесь газов разгоняется вентилятором до высокой скорости, затем выбрасывается из камеры наружу, создавая реактивную струю газа, движущую 3D-поезд [11]. Для создания дополнительной тяги также используются ионные двигатели 6, питаемые от станции-энергоблока 1 [9, 29]. В 1D-поезде на Земле одна цепочка вагонов движется по линии железной дороги. В 3D-поезде 8 цепочек шаров с газом располагаются во всём объёме пространства за станциями-локомотивами 1, 3.

Сейчас активно ведутся работы по проектированию космических лифтов на Земле [24, 25]. Одной из задач, которые надо решить при их создании, – это обеспечить такие лифты полезной работой, чтобы они не простаивали. Транспортировка по очереди шаров со смесью газов на Землю и пустых шаров с незначительными остатками газа, чтобы их стенки не слипались, на орбиту – одна из возможных задач, которые решаются с помощью космического лифта. Присоединять отделившиеся от 3D-поезда шары с газом к кареткам космического лифта возможно с помощью космических кораблей с манипуляторами, автоматическими или управляемыми людьми.

Заполнение шаров предлагается осуществить следующим образом (рис.

3, 4). В атмосферу планеты погружается всасывающая разветвлённая труба (рис. 3). Он присоединён к станции 12, держащей трубу (рис. 4). К станции 12 пристыкованы не менее 4 станций с ядерными реакторами 13 (по типу космического модуля с ЯЭДУ [9, 29]), ионные двигатели которых корректируют положение станции 12 на орбите. Станции 1 и 3 локомотива 3D-поезда пристыковываются к станции 1. В стыковочные устройства вмонтированы стыковочные узлы трубопроводов, которые протянуты внутри станций 12, 1 и 3 от заборной трубы 14 до газопроводов 5. Внутри станции 3 имеются автоматические задвижки от газопроводов 5, открывая которые по очереди заполняют шары 4 каждой цепочки.

Всасывающая разветвлённая труба состоит из чередующихся элементарных труб 8 с одним входным и одним выходным отверстием и элементарных труб 9 с четырьмя входными и одним выходным отверстием (рис. 3, на рисунке показано только 2 отверстия из четырёх в трубах с четырьмя входными отверстиями). Возле каждого входного отверстия установлен вентилятор 11. Выходное отверстие нижестоящей трубы совмещается с входным отверстием вышестоящей трубы. Постепенно снизу вверх всасывающей разветвлённой трубы диаметр элементарных труб уменьшается, а длина элементарных труб увеличивается. Чтобы трубы не падали на планету, они имеют сопла 10, по 4 сопла 10 у каждой элементарной трубы, часть атмосферного газа планеты через эти сопла выбрасывается наружу вниз, что компенсирует вес трубы. Количество изначально забранного газа от низа к верху всасывающей разветвлённой трубы постепенно уменьшается, поэтому возникает потребность объединять по 4 трубы с одним входным отверстием в трубу с четырьмя входными отверстиями. В верхней части всасывающей разветвлённой трубы длина более узких труб с одним входным отверстием может достигать более 100 м, чтобы держать их вес в таких трубах устанавливаются последовательно несколько вентиляторов так, что вес таких труб будет приближаться к весу труб с четырьмя входными отверстиями и четырьмя вентиляторами.

Рис. 1 3D-поезд, вид сбоку. Обозначения:

1 – энергетическая космическая станция с ядерным реактором и солнечными батареями 2, 3 – насосная космическая станция, 4 – многооболочечные шары, 5 – трубы газопроводов, 6 – сопла ионных двигателей, 7 – сопла циклотронных двигателей

Рис. 2 3D-поезд, вид сзади. Обозначения те же.

Рис. 3 Всасывающая разветвлённая труба. Обозначения:

8 – элементарные трубы с одним входным и одним выходным отверстием, 9 – элементарные трубы с четырьмя входными и одним выходным отверстием, 10 – сопла труб, 11 – вентиляторы

Рис. 4 Подсоединение 3D-поезда к всасывающей разветвлённой трубе через станцию, держащую трубу. Обозначения:

12 – станция, держащая трубу, 13 – пристыкованные к станции 12 боковые станции с ядерными энергоблоками, 14 – место выхода начальной заборной трубы.

Современные промышленные мощные радиальные вентиляторы высокого давления, выпускаемые отечественной промышленностью и имеющиеся в продаже, непригодны для использования в описанной конструкции из-за большой массы. Например, вентилятор высокого давления ВР-132–30 № 9 [16] создаёт давление 15300–15200 Па, имеет частоту вращения 2960 оборотов в минуту, мощность 132 кВт, но его масса составляет 1190 кг. Американским инженерам удалось создать коптер для разреженной атмосферы Марса, частота вращения винтов которого до 3000 оборотов в минуту, что в 10 раз чаще, чем у наземных вертолётов, при этом масса аппарата вместе с аккумуляторами составляет 1,8 кг при мощности электродвигателя 220 Вт [8]. Если использовать электродвигатель такого коптера в качестве вентилятора для насоса, то он по числу оборотов в минуту будет примерно равен вышеописанному вентилятору высокого давления, но осевой вентилятор непригоден для создания высокого давления, поскольку винты коптера расположены под меньшим углом к плоскости вращения, чем у радиального вентилятора, который захватывает больше атмосферного газа, поэтому сопротивление вращению у радиальных вентиляторов будет больше, соответственно и масса больше. Масса коптера раз в пять меньше, чем масса осевого вентилятора низкого давления с таким же числом оборотов. То есть применение новых материалов и технологий позволяет снижать вес вентилятора, возможно их применить и для снижения веса радиального вентилятора. Рассчитаем, сможет ли держать элементарную трубу на весу давление из сопел труб 9 в 15200 Па, например, над Венерой и Юпитером для трубы с одним вентилятором, и в 60800 Па для трубы с четырьмя вентиляторами, если применить вентиляторы со сниженной по новым технологиям массой.

Я рассчитал, что вес элементарной трубы с одним входным отверстием на Венере равен 43068,11 Н, на Юпитере – 120415,904 Н, вес элементарной трубы с четырьмя входными отверстиями на Венере равен 84407,109 Н, на Юпитере – 244385,152 Н. Если сделать сопла труб 9 с площадью выходного отверстия 0,25 м², тогда общая площадь выходных отверстий четырёх таких труб будет 1 м². Тогда при давлении 15200 Па тяга составит 15200 Н, а при давлении 60800 Па тяга составит 60800 Па. Это меньше веса труб с одним входным отверстием и одним вентилятором на Венере в 2,83 раз, на Юпитере в 7,9 раз, а в трубах с четырьмя входными отверстиями и четырьмя вентиляторами на Венере в 1,39 раза и на Юпитере в 4,02 раза. Давление можно увеличить в трубах, если использовать сверхпроводники с большим током в электродвигателе вентилятора для снижения веса вентиляторов. Тогда при той же площади поперечного сечения проводника в составе обмотки электродвигателя через электродвигатель будет идти больший ток, и он будет выдавать большее число оборотов винта. Тысячи вентиляторов будут потреблять слишком высокую мощность, чтобы создать её на орбите планеты, поэтому электроснабжение вентиляторов должно быть индивидуальным от солнечных батарей снаружи трубы [26]. Высота всасывающей разветвлённой трубы порядка 100 км на Венере и порядка 200 км на Юпитере и Сатурне, она будет состоять из порядка 1000–2000 этажей, каждый высотой порядка 100 метров, что равно высоте двух составленных труб по 50 метров каждая. Общее количество вентиляторов n можно посчитать из прогрессии

n = 8 × (1 + 4 + 4² + 4³ + 4⁴ + … + 4¹⁰⁰⁰)

Самым оптимальным вариантом было бы собрать всасывающую разветвлённую трубу на орбите Земли, доставив её секции на орбиту космическим лифтом, а затем транспортировать её к планете, из атмосферы которой будет добываться газ. Но пока что не создано двигателей, которые смогли бы такую трубу сдвинуть в космосе. Поэтому элементарные трубы придётся доставлять на орбиту Земли космическим лифтом, оттуда по одной или небольшими партиями – на орбиту планеты, где с помощью автоматических космических кораблей с манипуляторами осуществить сборку трубы. То есть придётся ещё проектировать такие корабли с манипуляторами и доставлять их на орбиту планеты. После этого труба под действием своего веса начнёт опускаться в атмосферу планеты, где включатся вентиляторы трубы, остановив её падение.

Одной из проблем, которую придётся решать при опускании всасывающей разветвлённой трубы в атмосферу планеты, – это борьба с ветром, который в верхних слоях атмосфер планет значительный. Решается эта проблема естественным путём. В центре любого урагана есть окно, в котором наблюдается полный штиль. В атмосферах большинства планет Солнечной системы наблюдаются многолетние стабильные ураганы. На Юпитере – это Большое Красное пятно [7], на Сатурне – это ураганы у полюсов, особенно большой у южного полюса [14, 15], на Венере – это ураганы у полюсов, к сожалению менее стабильные, чем у планет-гигантов [10]. И только у Марса разреженная атмосфера хаотична, без стабильных ураганов. Если в центр такого стабильного урагана опустить всасывающую разветвлённую трубу, она попадёт в полный штиль и не будет сноситься ветром. Полюса на планетах-гигантах освещаются Солнцем по нескольку земных лет в летний период года планеты-гиганта, поэтому труба будет работать. В зимний период года в центре урагана на полюсе планеты-гиганта или Венеры, а также в ночное время суток в центре Красного пятна на Юпитере возможно освещать солнечные батареи трубы отражённым светом от искусственной луны [17] на орбите планеты-гиганта. Потребности в электроэнергии у сверхпроводящих вентиляторов будут низкие, но в реальной системе всегда есть сопротивление, хотя бы индуктивное, поэтому периодически понадобится подпитывать их током от солнечных батарей.

Одной из проблем роботовладельческого общества будущего [23] является недостаточная занятость населения, поскольку большую часть работ возьмут на себя роботы. Людей можно задействовать в изготовлении оборудования для описанного проекта. Высвобожденные в результате автоматизации быта силы возможно потратить на освоение космоса.

Я хотел первоначально отправить заявку в на изобретение в Патентное ведомство по описанной конструкции, но из-за того, что сверхпроводимость в широком диапазоне температур ещё не открыта, и нужно проектировать автоматические космические аппараты с манипуляторами и много других подобных деталей, решил не делать этого, а обратиться к мировой и российской научной общественности, чтобы они согласовали усилия при решении задач по описанному проекту.

Список литературы

1. Атмосфера Венеры. / сайт «Всё о космосе»/cosmosplanet.ru, 28.05.2019 г.

2. Атмосфера Марса. / сайт «Всё о космосе»/cosmosplanet.ru, 28.05.2019 г.

3. Атмосфера Нептуна. / сайт «Всё о космосе»/cosmosplanet.ru, 28.05.2019 г.

4. Атмосфера Сатурна./ сайт «Всё о космосе»/cosmosplanet.ru, 28.05.2019 г.

5. Атмосфера Титана. / сайт «Всё о космосе»/cosmosplanet.ru, 28.05.2019 г.

6. Атмосфера Урана./ сайт «Всё о космосе» / cosmosplanet.ru, 28.05.2019 г.

7. Атмосфера Юпитера. / сайт «Всё о космосе» / cosmosplanet.ru, 28.05.2019 г.

8. Афанасьев И. Коптер для Марса. / ж. Новости космонавтики, 2018, вып. 7, с. 73

9. Афанасьев И. Разработка ядерного буксира продолжается. / ж. Новости космонавтики, 2013, вып. 12, с. 37–39

10. Бецис Д. Venus Express завершил работу. / ж. Новости космонавтики, 2015, вып. 3, с. 54–59

11. Бонд А. Вращательный механизм. / Патент на изобретение РФ № 2682228 по заявке 2016111696 от 10.10.2014 г.

12. Bosch ставит крест на двигателе внутреннего сгорания: нас ждёт водородная революция. / www.motogonki.ru, 28.05.2019 г.

13. Изобретён материал, который становится сверхпроводником при 13⁰ С и нормальном давлении. / zen.yandrex.ru, 2.06.2019 г.

14. Ильин А. Миссия Cassini продолжается. / ж. Новости космонавтики, 2010, вып. 4, с. 42–45

15. Ильин А. Новые приключения Cassini. / ж. Новости космонавтики, 2014, вып. 4, с. 47–52; 2014, вып. 5, с. 64–68

16. Каталог радиальных вентиляторов высокого давления. / www.armavent.ru, 28.05.2019 г.

17. Кириллов Л. И. Искусственная луна / заявки на изобретение РФ № 2000130101 от 30.11.2000 г. и № 99115687 от 19.07.1999 г.

18. Конторович А. Э., Коржубаев А.Г, Эдер Э. В. Мировой рынок гелия. / www.newchemistry.ru, 28.05.2019 г.

19. Курамшин А. Цеолитные катализаторы ускоряют превращение углекислого газа в углеводородное топливо. / www.elementy.ru, 28.05.2019 г.

20. Манабу К. Устройство для защиты объекта в космическом пространстве (по авторскому свидетельству на изобретение СССР № 1709899 по заявке № 4613067/23 от 16.11.1988 г.

21. Новая технология производства пластмасс. / www.poliolefins.ru, 8.06.2019 г.

22. Прорыв в создании сверхпроводника, работающего при комнатной температуре. / zen.yandrex.ru, 28.05.2019 г.

23. Салмин А. И. Некоторые принципы формирования роботовладельческого общества. / www.science-perm.ru / Архив конференций / Материалы первой международной научно-практической конференции «Современные тенденции развития нефтегазовой и машиностроительной отраслей» Екатеринбург: научно-издательский центр «Инноватика», 25.05.2016, с. 35–40

24. Салмин А. И. Обзор применения материалов на основе углерода. / www.научный-сборник.рф / международный научный журнал «Инновационное развитие» Пермь: Центр социально-экономических исследований, 25.05.2017 г., 2017 г., вып 5, с. 7–8

25. Славин С. И. Сто великих тайн космонавтики. М.: Вече, 2012, с. 157–165

26. Солнечные панели «Neosun» Max Power (MONO, PERC) / www.neosun.com, 5.06.2019 г.

27. Эмото М. Энергия воды. М.: София, 2006

28. Эмото М. Энергия воды и жизни хадо. Минск: Попурри, 2009

29. Ядерный космос России. Интервью И. Б. Афанасьева с А. С. Коротеевым / ж. Новости космонавтики, 2010, вып. 2, с. 44–47

Расчёты к статье Салмина А. И

ЗАДАЧА СОЗДАНИЯ 3D-ПОЕЗДА ДЛЯ ДОБЫЧИ ГЕЛИЯ, ВОДОРОДА, УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА И ДРУГИХ ГАЗОВ ИЗ ВЕРХНИХ СЛОЁВ АТМОСФЕРЫ ПЛАНЕТ

Сделаем сначала расчёт для трубы радиусом нижней стенки 2 м и радиусом верхней стенки 1,5 м с высотой усечённого конуса h=50 м. Масса такой трубы m₁ равна

m₁ = ρ [d S₁ + d (S_верх – S_отв) + d (S_ниж – S_отв) + 4 d S_трубки] + m_вент + 8m_{батарей} (1)

Здесь ρ – плотность материала трубы (углепластик), d – толщина стенок трубы и боковых трубок, S₁ – площадь боковой поверхности усечённого конуса трубы, S_верх – площадь верхней стенки, S_ниж – площадь нижней стенки, S_отв – площадь отверстия в верхней и нижней стенках, S_трубки – площадь боковой поверхности боковой трубки с соплом, m_вент – масса вентилятора, m_{батарей} – масса панели солнечных батарей. На случай реакции углерода стенок трубы с водородом атмосферы Юпитера стенка трубы внутри и снаружи может быть покрыта слоем изолирующего вещества в доли миллиметра. Массой этого вещества мы пренебрегаем.

На рис. 5, где известны h=50 м, r_ниж = 2 м, r_верх = 1,5 м, надо найти l – длину боковой стенки трубы. Угол α обозначен на рис. 5 как а. Из треугольников АВС и BED следует

sin α = r_ниж : (l + l₁) = r_верх : l₁ (2)

r_ниж l₁ = r_верх (l + l₁) = r_верх l + r_верх l₁ (3)

l₁ (r_{ниж –} r_верх) = r_верх l (4)

l₁ = r_верх l / (r_{ниж –} r_верх) = l / ((r_ниж / r_верх) – 1) (5)

Из уравнений 2, 5 следует

sin α = r_верх : l₁ = r_верх ((r_ниж / r_верх) – 1) / l = (r_{ниж –} r_верх) / l (6)

l = (r_{ниж –} r_верх) / sin α (7)

Из треугольника АВС и треугольника BED следует

cos α = (h₁ + h) / (l₁ + l) = h₁ / l ₁ (8)

h₁ (l₁ + l) = l₁ (h₁ + h) (9)

h₁ l₁ + h₁ l = l₁ h₁ + l₁ h (10)

h₁ l = l₁ h (11)

h₁ = l₁ h / l (12)

Из формул 8, 12 следует

cos α = h₁ / l ₁ = l₁ h / l l₁ = h / l (13)

l = h / cos α (14)

Из формул 7, 14 следует

h / cos α = (r_{ниж –} r_верх) / sin α (15)

sin α / cos α = (r_{ниж –} r_верх) / h = tg α (16)

α = arctg ((r_{ниж –} r_верх) / h) (17)

Из формул 14, 17 следует

l = h / cos α = h / cos [arctg ((r_{ниж –} r_верх) / h)] = 50 / cos [arctg ((2–1,5)/50] = 50 / cos [arctg 0,01] = 50 / cos 0,5729⁰ = 50 / 0,999 = 50,005 (м) (18)

Рис. 5

S_трубки – это площадь боковой поверхности цилиндра с основаниями площадью 0,25 м² (формула 1), чтобы 4 отверстия создавали площадь 1 м². Цилиндр выгнут на конце отверстием вниз, но этим фактом мы пренебрегаем, считая длину криволинейной стенки как прямой l_{бок тр} . Площадь боковой поверхности цилиндра равна

S_трубки = 2 π r_бок l_{бок тр} (19)

Здесь r_бок – радиус боковой трубки. Его найдём из условия, что площадь отверстия боковой трубки S_осн равна 0,25 м².

S_осн = π r_бок² (20)

r_бок = (S_осн / π) ^0,5 = (0,25 / 3,14)^0,5 = (0,079617834)^0,5 = 0,282 (м) (21)

Из формул 19, 21 следует

S_трубки = 2 × 3,14 × 0,282 × 2 = 3,54 (м²) (22)

Масса вентилятора не может быть равна массе коптера 1,8 кг, так как у коптера винты развёрнуты под небольшим углом к плоскости вращения, а у вентилятора этот угол больше, поэтому понадобится большая масса проводов для поворота ротора. В то же время применение новых материалов позволяет снизить массу вентилятора с более чем тонны до 55 кг.

В качестве примера панели солнечных батарей можно взять панели “Neosun” (Солнечные панели “Neosun” Max Power (MONO, PERC) / www.neosun.com) с размером модуля 1956 мм × 992 мм × 40 мм, гарантией 30 лет, массой 18–23 кг, мощностью 300–375 Вт. Массу возьмём максимальную. С четырёх сторон трубы можно установить по паре панелей с каждой стороны. В зависимости от угла падения света пара панелей будет освещаться обязательно с той или иной стороны.

По формулам 1 и 18 найдём площадь усечённого конуса трубы

S = π (r_ниж + r_верх) l = 3,14 (2 + 1,5) 50,005 = 549,555 (м²) (23)

Площадь верхнего и нижнего отверстия трубы при радиусе 1 м равна

S_отв = π r_отв²= 3,14 × 1² = 3,14 (м²) (24)

Подставим все числа в формулу 1.

m₁ = 1600 кг/м³ × (0,005 м × 549,555 м² + 0,005 м × (3,14 × 1,5² м^2–3,14 м²) + 0,005 м × (3,14 × 2² м^2–3,14 м²) + 4 × 0,005 м × 3,54 м²) + 55 кг + 8 × 23 кг = 4616,48 кг + 55 кг + 184 кг = 4855,48 кг (25)

Для трубы с четырьмя входными отверстиями формула 1 подходит, но вместо одной площади нижнего отверстия будет вычитаться 4 такие площади, вместо массы одного вентилятора будет стоять 4 массы вентилятора, а вместо восьми солнечных панелей будет стоять 24 такие панели, а также толщина трубы для удержания большего давления будет в 2 раза толще:

m₂ = 1600 кг/м³ × (0,01 м × 549,555 м² + 0,01 м × (3,14 × 1,5² м^2–3,14 м²) + 0,01 м × (3,14 × 2² м^2–4 × 3,14 м²) + 4 × 0,01 м × 3,54 м²) + 4 × 55 кг + 24 × 23 кг = 9082,24 кг + 220 кг + 552 кг = 9854,24 кг (26)

Посчитаем вес первой трубы Р₁ и вес второй трубы Р₂ труб на Венере и Юпитере. На Венере он будет равен произведению массы трубы на ускорение свободного падения на Венере:

Р_1В = m₁ g_B = 4855,48 × 8,87 = 43068,11 (H) (27)

Р_2В = m₂ g_B = 9854,24 × 8,87 = 84407,109 (H) (28)

На Юпитере вес будет равен произведению массы трубы на ускорение свободного падения на Юпитере:

Р_1Ю = m₁ g_Ю = 4855,48 × 24,8 = 120415,904 (H) (29)

Р_2Ю = m₂ g_Ю = 9854,24 × 24,8 = 244385,152 (H) (30)

Посчитаем, во сколько раз вес трубы больше тяги трубы, с учётом, что тяга трубы с четырьмя вентиляторами больше в 4 раза.

На Венере у первой трубы к_1В = 43068,11: 15200 = 2,83 (31)

На Венере у второй трубы к_2В = 84407,109: 60800 = 1,39 (32)

На Юпитере у первой трубы к_1Ю = 120415,904: 15200 = 7,9 (33)

На Юпитере у второй трубы к_2Ю = 244385,152: 60800 = 4,02 (34)

3. Обзор применения материалов на основе углерода

Опубликовано: www.научный-сборник.рф / международный научный журнал «Инновационное развитие» Пермь: Центр социально-экономических исследований, 25.05.2017 г., 2017 г., вып 5, с. 7–8

Я изучил описания изобретений по использованию углерода на сайте Патентного ведомства за последние 20 лет для их использования на мусоросжигающих предприятиях. Существует некоторая оторванность идей авторов изобретений, большинство из которых в качестве углеродного сырья используют углеродные волокна, фуллерены или углеродные нанотрубки, и нужд промышленности, которая в качестве конечного продукта сжигания имеет золу, сажу или дым.

Ключевые слова: сжигание мусора, переработка мусора, углерод, углеродные волокна, фуллерены, углеродные нанотрубки, композитные материалы, космический лифтггг

В настоящее время в России начинают строиться мусороперерабатывающие и мусоросжигающие предприятия. Как правило эти предприятия строятся на кредитные средства, возврат которых осуществляется за счёт платы жильцов домов за вывоз мусора из контейнеров во дворах. Существует противоречие между руководством мусоросжигающих компаний, которые заинтересованы в том, чтобы плата за вывоз мусора была больше, и жильцами, которые заинтересованы в том, чтобы плата за вывоз мусора была меньше. Это противоречие снимается, если мусоросжигающие компании будут получать дополнительные доходы от сжигания мусора за счёт использования конечных продуктов сжигания. На заседании правительства РФ в конце декабря 2016 года, посвящённом ликвидации свалок, прозвучало предложение вырабатывать электроэнергию при сжигании мусора, что даст дополнительный доход мусоросжигающим компаниям от продажи электроэнергии. Можно также предложить использовать углерод, который с избытком образуется после сжигания мусора, на предприятиях, которые будут его использовать в своих производственных циклах. Тогда мусоросжигающие компании будут продавать углерод. Чтобы подбросить идеи предпринимателям, которые собираются перерабатывать углерод, я на сайте Российского патентного ведомства www.fips.ru нашёл описания изобретений, в которых используется углерод, и сделал их обзорный анализ применения.

Изучив описания изобретений за последние 20 лет, я пришёл к выводу, что существует некоторая оторванность идей авторов изобретений, которые в большинстве в качестве исходного углеродного сырья используют углеродные волокна, фуллерены и углеродные нанотрубки, и нужд промышленности, которая в качестве конечного продукта сжигания имеет золу, сажу и дым. Описаний изобретений, в которых бы рассказывалось, как получить углеродные волокна из золы, сажи или дыма, я не нашёл. Если химики разработают такой способ, то существуют в базе данных Патентного ведомства десятки изобретений с использованием углеродных волокон в композиционных материалах, начиная с авиационной и космической промышленности и кончая стройиндустрией.

Существуют способы получения фуллеренсодержащей сажи [2, 10], но делают её путём сжигания в электрической дуге электродов из графита в завихряющемся потоке инертного газа, подобным же способом получают углеродные нанотрубки [1]. Электрод возможно делать из сажи путём спекания углерода с углеродистым связующим веществом [13], но будет ли пригоден такой электрод для изготовления нанотрубок и фуллеренов неизвестно, это надо пробовать, проводить эксперимент. Если получится изготавливать фуллерены и нанотрубки описанным способом, то существует до десятка патентов с их использованием, например, в качестве носителя катализаторов, адсорбента и т. д… Из углеродных нанотрубок, если их удастся получить упомянутым способом, возможно делать короткие волокна [11].

Некоторые материалы и покрытия получают из графитового порошка, возможно, они могут быть получены из сажи [8, 9, 12]. Порошкообразный углеродный носитель с серебром покрывает бактерицидные обои [5]. Если нагреть диоксид титана с сажистым углеродом, то получится карбид титана с содержанием углерода менее 1,5 % [4]. Используется сажа для получения электролизёров или топливных элементов с твёрдым полимерным покрытием [7]. Углеродистый материал добавляется при сжигании серосодержащих веществ для улавливания серы из дыма [3]. Полимерные композиции из сажи возможно получать путём добавления тиола [6]. Конечно, золу можно использовать в качестве удобрения и продавать её сельхозпроизводителям. Но если получится получать из неё углеродные волокна, фуллерены или углеродные нанотрубки, то можно делать более дорогой продукт, чем удобрения, и получать больший доход.

Я не специалист в области химии, но я хотел бы привлечь внимание химиков и генетиков к проблеме использования золы, сажи и дыма, которая может стать актуальной при сжигании мусора. Я заинтересовался этой темой, поскольку работаю над проектами космического лифта. Одной из трудностей при создании высотных космических лифтов является отсутствие механизма синтеза углеродных нанотрубок длиной в тысячи километров. Думаю, решение этой проблемы будет найдено в конце концов в области генной инженерии. Если создать искусственную клетку из фиброцита, клетки соединительной ткани человека и животных, которая синтезирует коллагеновые волокна, внедрив в неё гены микроорганизмов, которые питаются углеродом, и научив её синтезировать из съеденного углерода волокна, то такие клетки могли бы синтезировать углеродные нановолокна длиной в тысячи километров. Чисто химическим способом, скорее всего такой синтез осуществить не удастся.

Список литературы

1. Амиров Р. Х., Исакаев М-Э. Х., Шавелкина М. Б., Лещук В. А., Киселёв В. И. Устройство для получения углеродных нанотрубок из сажи. / Патент на полезную модель РФ № 155457 по заявке № 2013158297/05 от 27.12.2013, опубликовано 10.10.2015 бюллетень № 28, С 01 В 31/00, В 82 В 3/00, В 82 Y 40/00

2. Болстрен Н. Н., Басаргин И. В., Богданов А. А., Седов А. И., Филиппов Б. М. Способ производства фулеренсодержащей сажи и устройство для его осуществления. / Патент на изобретение РФ № 2341451 по заявке № 2007112872/15 от 30.03.2007, опубликовано 20.12.2008 бюллетень № 35, С 01 В 31/00, В 82 В 3/00

3. Веллелеа В. А., Комри Д. С. Способ уменьшения количества загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу при сжигании содержащего серу углеродного топлива (варианты). / Патент на изобретение РФ № 2418040 по заявке № 2007103309/04 от 8.04.2005, опубликовано 10.05.2011 бюллетень № 13, C 10 L 10/00

4. Крутский Ю. Л., Антонова Е. В., Очков В. В., Баннов А. Г., Курмашов П. Б. Способ получения карбида титана. / Патент на изобретение РФ № 2550182 по заявке № 2013123373/05 от 21.05.2013, опубликовано 27.11.2014 бюллетень № 33, C 01 B 31/30, C 01 G 23/00, B 82 B 3/00, B 82 Y 40/00

5. Моисеенко В. В., Новопашин С. А. Обои с бактерицидными свойствами. / Патент на изобретение РФ № 2417281 по заявке № 2009144427/12 от 30.11.2009, опубликовано 27.04.2011 бюллетень № 12, D 21 H 27/20, D 21 H 21/36, D 21 H 19/36, C 09 J 7/04, C 09 D 5/14

6. Поливода Е. Н., Харчевников В. М., Цилько А. Б., Красовский В. Н., Корчемкин С. Н., Феоктистова Т. П., Нестеренко Л. Г. Модифицированная сажа для полимерных композиций и способ её получения. / Авторское свидетельство СССР № 756826 по заявке № 2636590/26 от 7.06.1978, опубликовано 10.01.2000 бюллетень № 1, С 09 С 1/58

7. Порембский В. И., Акелькина С. В., Фатеев В. Н., Алексеева О. К. Способ изготовления и модификации электрохимических катализаторов на углеродном носителе. / Патент на изобретение РФ № 2595900 по заявке № 2015125624/04 от 29.06.2015, опубликовано 27.08.2016 бюллетень № 24, B 01 J 37/34, B 01 J 23/42, C 23 C 14/35

8. Решетников С. М., Гильмутдинов Ф. З., Писарева Т. А., Харанжевский Е. В. Способ нанесения коррозионно-стойкого углеродного покрытия на поверхности стали. Патент на изобретение РФ № 2591826 по заявке № 2014137776 от 17.09.2014, опубликовано 20.07.2016 бюллетень № 20, C 23 C 26/00, C 23 C 8/26, B 82 Y 30/00

9. Селезнёв А. Н., Афанасов И. М., Свиридов А. А., Сорокина Н. Е., Авдеев В. В. Способ получения композиционных углеродных материалов. / Патент на изобретение РФ № 2377223 по заявке № 2008125463/03 от 25.06.2008, опубликовано 27.12.2009 бюллетень № 36, С 04 В 35/536

10. Ушаков П. А., Дресвянников Д. Г., Пигалёв С. А., Домбрачёв А. И., Коршунов А. И., Туринеева В. В. Лабораторная установка для получения фулеренсодержащей сажи. / Патент на полезную модель РФ № 167970 по заявке № 2016133231 от 11.08.2016, опубликовано 13.01.2017, С 01 В 31/02, B 82 Y 40/00

11. Чаусов Д. Н., Мащенко В. И., Константинов М. С., Беляев В. В. Способ получения волокон из углеродных нанотрубок. / Патент на изобретение РФ № 2612716 по заявке № 2015120898 от 2.06.2015, опубликовано 13.03.2017 бюллетень № 8, D 01 F 9/12, B 82 B 1/00

12. Чжу Ц., Лю Ц., Шень Ш. Керамический фильтр, содержащий углеродное покрытие, и способ его изготовления. / Патент на изобретение РФ № 2456056 по заявке № 2010118514/03 от 28.01.2008, опубликовано 20.07.2012 бюллетень № 20, B 01 D 39/20, C 04 B 38/00

13. Элкем А. Способ непрерывного получения длинномерных углеродных изделий. / Патент на изобретение РФ № 2193295 по заявке 2000129162/06 от 15.04.1999, опубликовано 20.11.2002 бюллетень № 32, Н 05 В 7/09

4. Расчёт времени добычи порции металла на астероиде путём плавления лучами прожектора

Впервые опубликовано: www.научный-сборник.рф / международный журнал «Инновационное развитие» Пермь: Центр социально-экономических исследований, 25.03.2017 г., 2017 г., вып. 3, с. 44–49

Успешные исследования астероидов за последние три десятилетия позволяют перейти к этапу добычи полезных ископаемых на астероидах. На металлических астероидах редкие металлы возможно добывать путём расплавления мелких порций металла на их поверхности, остужения, складирования и отправки на Землю. В работе оценивается количество теплоты и время, которые требуются для такой добычи с учётом теплопотерь. Целью статьи являются оценочные расчёты, а не точные, чтобы убедиться в работоспособности предложенного способа добычи. В своём изобретении я учёл потери на преобразование солнечного света в свет прожектора, но не учёл значительных потерь энергии при отражении света прожектора от расплавленного металла, что я исправляю в этой статье. Привлекается внимание наземных специалистов к возможности использования прожектора особой конструкции вместо лазера для плавки металла.

Ключевые слова: астероид, добыча, полезные ископаемые, железо, родий, иридий, индий, рутений, время плавления, теплота, прожектор, лазер

В США разрабатываются проекты добычи полезных ископаемых на астероидах [18]. Так по одному из проектов тяжёлый космический корабль разворачивает цилиндрический надувной контейнер внешним диаметром 15 м и длиной 10 м, как в сачок, захватывает астероид и перемещает его на орбиту Луны, где его распиливают, и его части спускаются на Землю. Если таким способом освоить астероид класса С, то можно добыть до 100 тонн воды, до 100 тонн соединений углерода и 90 тонн металла (83 тонны железа, 6 тонн никеля, 1 тонну кобальта) [18]. Но всё-таки такой проект требует строительства космического лифта или разработки других специальных способов доставки добытой руды на Землю, что откладывает его воплощение. Более быстро можно осуществить предложенный мною проект, в котором на металлический астероид садится космический корабль, оснащённый специальным прожектором, который небольшими порциями порядка 1 кв. см в объёме плавит вещество астероида, захватывает и остужает захваченные порции и складирует их [23, 24]. Таким способом можно добыть от нескольких килограммов до нескольких десятков килограммов металла, доставить их на космическую станцию на орбите Земли и спустить на Землю в её спускаемом аппарате. Но моим способом нерентабельно добывать железо, это должны быть какие-то редкие дорогие металлы. Для этого среди множества астероидов надо дистанционно найти и выбрать для посадки астероид с повышенным содержанием редких металлов на поверхности. В США поиск таких астероидов уже обсуждался [1]. В научной фантастике обсуждалось также военное применение аппаратов для доставки астероидов [3, 25].

Реалистичность обследования и посадки на астероид демонстрируется многочисленными успешными полётами исследовательских зондов к астероидам, кометам и малым планетам с дистанционным обследованием, или посадкой, или даже с доставкой кометного вещества на Землю [7, 9–17, 19, 21, 26].

При разработке моего изобретения [24] учитывался опыт вышеупомянутых миссий. Во-первых, в частности была учтена необходимость повышения надёжности аппарата в условиях бомбардировки высокоэнергетическими заряженными частицами. Мною предложена раскладывающаяся сферическая солнечная батарея, которую не надо ориентировать по Солнцу, одна сторона которой всегда будет освещена Солнцем при вращении астероида с космическим аппаратом, по мере поворота такой батареи она подставляет под лучи Солнца разные стороны. В тени астероида используется электроэнергия, запасённая в аккумуляторе. Астероид обычно быстро вращается вокруг своей оси, и для нацеливания на Солнце плоских солнечных батарей требуется точная электроника, которая может быть выведена из строя высокоэнергетической заряженной частицей. Сложность нацеливания плоской солнечной батареи состоит в том, что издалека с Земли трудно заранее определить параметры вращения астероида, а скорость вращения может меняться, понадобятся специальные компьютерные программы для нацеливания. Сферическая солнечная батарея позволяет избежать сложностей и рисков. Кроме того, вместо лазеров, которые также могут быть выведены из строя высокоэнергетическими частицами, предложено плавить металл астероида специальным прожектором. Такой прожектор образован рядами полых шаров с отверстиями внизу, внутри шаров находятся мощные лампы с вольфрамовыми нитями накаливания, снаружи шаров на выходе отверстий находятся трубки, нацеленные своими концами в фокус прожектора, расположенный на поверхности металлического астероида. Даже если высокоэнергетическая частица пережжёт одну из вольфрамовых нитей, остальные лампы будут гореть, и прожектор потеряет лишь незначительную мощность одной лампы.

Во-вторых, учитывая сложности посадки зонда «Фили» [13, 14], была предложена мною другая система соединения с кометой. Зонд «Фили» для соединения с кометой использовал гарпуны, которые втыкались в вещество кометы, и тросами к ним подтягивался зонд. Окончательная фиксация осуществлялась шурупами ледобурами на посадочных опорах. На железном астероиде такая схема крепления не подходит, так как гарпун и шуруп-ледобур тяжело втыкать в железо. На более мягком грунте кометы Чурюмова-Герасименко зонд «Фили» раскачивался и менял ориентацию, что затрудняло связь с ним, к тому же его передатчики были повреждены. Приходилось его перестыковывать заново [13]. Вместо гарпунов и шурупов-ледобуров я предложил снабдить аппарат длинными механическими щупальцами, которые охватывают астероид (обнимают его) и таким образом присоединяют аппарат к нему [24].

В-третьих, при добыче металла на металлическом астероиде автоматическими аппаратами нецелесообразно использовать сверление, поскольку сверло или циркульная пила требует замены. Замена сверла или циркульной пилы усложняет устройство аппарата. В сложную электронику, регулирующую замену тоже могут попасть высокоэнергетические частицы и вывести её из строя. К тому же длительность работы аппарата и объём добытого вещества ограничиваются запасом свёрел или циркульных пил. С этих точек зрения добыча плавлением более совершенна: ничего не надо заменять, и длительность работы аппарата ограничивается удалённостью аппарата от Солнца при использовании в качестве источника электроэнергии для прожектора солнечных батарей.

При обсуждении моего изобретения [24] у собеседниковпришлось снимать два заблуждения. Первое, это то, что все астероиды находятся за орбитой Марса, где освещённость солнечных батарей недостаточная для работы аппарата. Число известных астероидов, пересекающих орбиту Земли и долетающих до Солнца, с диаметром более 1 км составляет примерно 500 объектов, а с диаметром более 100 м – не менее 200000 объектов [4]. Самый наглядный факт, подтверждающий существование астероидов ближе орбиты Марса, – это недавнее падение астероида в горде Челябинске, вызвавшее разбиение ударной волной многочисленных стёкол. Второе заблуждение – это то, что солнечной энергии не хватит для плавления астероидного вещества. Я выполнил расчёты времени плавления вещества астероида сначала без учёта теплопотерь.

На сайте компании ЮСТ (United Smart Technologies) [27] приведены стандартные значения поверхностной плотности потока излучения от Солнца W₀ для различных планет Солнечной системы (см. таблицу 1). Возьмём эти значения за основу для расчётов.

Оценим теплоту Q, необходимую для нагрева до температуры плавления, а затем для расплавления 10 см³ металла, и сравним её с энергией, поступающей от Солнца с учётом потерь на её преобразование.

Q = λm + mc(T₂ – T₁) = ρv (λ + c(T₂ – T₁) (1)

Здесь λ – удельная теплота плавления металла, m – масса металла, ρ – плотность металла, v – объём нагретого и расплавленного металла, равный 10 см², с – удельная теплоёмкость, Т₂ – температура плавления металла, Т₁ – начальная температура металла до нагревания и расплавления.

Рассчитаем для нескольких металлов теплоту Q по формуле 1 для двух видов нагрева – от температуры Т₂ = 203 К и от температуры Т₂ = 1000 К. Температура 203 К (-70⁰ С) взята как средняя температура поверхности кометы из исследований зондом «Фили» с космического аппарата «Розетта» поверхности кометы Чурюмова-Герасименко, находящейся на расстоянии от Солнца 555 млн км [26]. Близкий результат получил зонд «Даун» при дистанционном измерении температуры на поверхности астероида Веста, которая составляет 240–270 К [22, 30]. Температуру 203 К я взял для расчётов как самую неблагоприятную. Более благоприятная температура на поверхности астероидов вблизи Солнца, в частности у Икара вблизи перигелия температура поверхности достигает 1000 К [30]. Поэтому температуру в 1000 К я взял для расчётов как самую благоприятную.

Прежде чем приступать к расчётам необходимо уточнить поступающую от Солнца мощность излучения W₀, указанную в таблицe 1, поскольку значительная часть её будет теряться при преобразовании света в электрическую энергию, а потом обратно в свет.

W = W₀ × a × b × c × d = W × 0,15 × 0,85 × 0,96 × 0,04 (2)

W – мощность излучения прожектора при работе прожектора от солнечной батареи площадью 1 м², а – КПД преобразования солнечной энергии в электрическую в солнечной батарее, b – КПД зарядки-разрядки аккумулятора, c – КПД инвертора, преобразующего постоянное напряжение в переменное, d – КПД вольфрамовой лампочки. а взято минимальное, в современных солнечных батареях КПД составляет 15–40 % [33]. b и c взяты по данным компании ЮСТ [21]. d взято по данным сайта [28]. Будем также считать, что рассеяние в разреженном инертном газе, заполняющем сферы на КПД влиять не будет. Все лучи, исходящие из вольфрамовой лампы, многократно отражаясь от внутренних блестящих стенок сферы, в которой она находится, рано или поздно выйдут через отверстия в сфере и трубки. Частоты спектра поглощения разреженного газа, заполняющего сферы, не совпадают со спектром излучения лампы, поэтому поглощения света наблюдаться не будет, и оно на КПД влиять не будет. Под коэффициентами полезного действия в формуле 2 подразумеваются отношения соответствующих потребляемых или излучаемых мощностей к соответствующей мощности, поступающей извне или от узлов предыдущего этапа работы преобразователя. Результаты расчётов мощности излучения прожектора по формуле 2 размещены в таблице 1.

В своём изобретении [24] я не учёл потерь мощности излучения при отражении света от расплавленного металла, которые значительны. Потребляемая мощность W₁ будет равна

W₁ = W × (100 % – k) (3)

Здесь k – коэффициент отражения, (100 % – k) – доля поглощённого света. k равен для иридия 60–70 %, для родия и рутения 75–80 %, для железа 56–58 % [6, 29]. Доля поглощённого света для индия в видимой области 4,70–5,83 % [2]. Для расчётов берётся самый максимальный k, результаты расчётов помещены в таблицу 2.

Далее рассчитаем по формуле 1 теплоту, необходимую для нагрева до температуры плавления и плавления 10 см³ металла для железа как наиболее типичного метеоритного металла и для редких металлов родия, иридия, индия и рутения. Эти металлы выбраны, поскольку имеют самый маленький объём добычи на Земле. Для каждого металла рассчитываются две теплоты: Q₁ – для нагрева до температуры плавления от температуры 203 К и плавления металла и Q₂ – для нагрева до температуры плавления от температуры 1000 К и плавления металла. Результаты расчётов помещены в таблицу 3.

Далее из таблиц 2–3 найдём время t₁, необходимое для расплава 10 см³ металла аппаратом с плоской батареей площадью 1 м² и запишем результат в таблицу 4. Расчёт для таблицы 4 произведём по формуле

t₁ = Q₁ / W₁ (4)

Поскольку для орбиты Меркурия температура поверхности астероида Т₁ выше, то для него, исходя таблиц 2–3 рассчитаем время плавления t₂ по формуле

t₂ = Q₂ / W₁ (5)

Результаты расчётов для орбиты Меркурия занесены в таблицу 5. Следует отметить, что маловероятно обнаружение астероида состоящего из значительного количества редкого металла. Так на 1 тонну вещества метеорита содержится серебра и золота по 5 граммов, платины 20 граммов [8]. Но состав большинства астероидов не изучен, поэтому не будем заранее разочаровываться.

Теперь необходимо оценить теплопотери при распространении тепла по металлу астероида от места плавления, исходя из формулы Фурье [20, 31]:

q = – λ grad T (6)

Здесь q – плотность теплового потока, λ – коэффициент теплопроводности, Т – температура. Если имеется однородная плоская или в нашем случае искривлённая в форме сферы стенка, противоположные поверхности которой имеют температуры Т₁(температуру плавления вещества астероида) и Т₂ (температуру, близкую к температуре поверхности астероида), d – толщина стенки, S- средняя площадь поверхности стенки, то есть площадь сферической поверхности посередине стенки, теплота Q проходит через стенку через поверхность с температурой Т₁ и уходит через поверхность с температурой Т₂ за время τ и равна [20]

Q = S τ q = λ S τ (T₁ – T₂) / d (7)

Теплота Q, которая подводится в фокус прожектора, постепенно распространяется наружу и проходит через сферические стенки с наружным радиусом r₁ сферы расплавленного металла и радиусом r₁ + d. Подставляем формулу площади сферы, выраженную через радиус сферы посередине между двумя крайними стенками r₁ + d/2 и формулы 3, 4

τ = [W₁: (4πλ(T₁ – T₂)(r₁ +d/2)² / d]^1/2 (8)

Рассчитанное по формуле 8 время получается равным тысячным долям секунды. Становится возможным уточнить расчёт в таблицах 4, 5. Теплоты Q₁ и Q₂ и мощность W поступают к металлу со скоростью света с, мощность W затем распространяется в стороны со скоростью v = d / τ (9)

Тогда время расплава 10 см³ металла с плоской солнечной батареей площадью 1 м² равно

t₁ = Q₁ c / (W₁ c – W₁ v) = Q₁ / (W₁ – W₁ v/c) = Q₁ / (W₁ – W₁ d/τ₁ c) = Q₁ / W₁ (1 – d/τ₁ c) (10)

Для орбиты Меркурия получается аналогичная формула:

t₂ = Q₂ / W₁ (1 – d/τ₁ c) (11)

Расчитанные по формулам 10, 11 значения получаются такими же, как в таблицах 4, 5, отличия в тысячных долях секунды. Поэтому можно констатировать, что благодаря быстроте подачи теплоты со светом распространение теплоты вдаль от места плавления существенного влияния на время плавления не оказывает.

Проанализировав данные таблиц 4, 5 можно прийти к выводу, что в поясе астероидов между орбитами Марса и Юпитера добыча металлов плавлением возможна при увеличении площади плоских солнечных батарей до 10–100 м², а между орбитами Меркурия и Марса добыча металлов плавлением возможна при увеличении площади плоских солнечных батарей до 5 м². Если добывать описанным в заявке способом металлы при площади плоских батарей до 10 м², то наиболее удобно это делать следующим способом. При пересечении астероидом, летящим к Солнцу, орбиты Земли к нему направляется описанный в заявке аппарат, пристыковывается к нему и начинает работать при сближении аппарата на астероиде с Солнцем, а затем при удалении от Солнца, при обратном пролёте через орбиту Земли аппарат следует дозаправить, забрать с него добытый материал, после чего аппарат отстыковывается от астероида и направляется к другому астероиду, летящему к Солнцу и пересекающему орбиту Земли.

Хочу обратить внимание металлургов и машиностроителей, которые развивают земные технологии, на предложенную мною технологию [24] с точки зрения её конверсии в земные технологии, чтобы её использовать в наземных цехах и лабораториях, например, заменяя лазер при плавлении металла прожектором особой конструкции. При питании прожектора от наземной электрической цепи может быть получена достаточная мощность для быстрого плавления металла (100 вольфрамовых лампочек по 100 Ватт каждая имеют мощность 10000 Вт).

При обсуждении моей статьи было высказано мнение, что предложенный мною расчёт не точен, более точный расчёт получится, если вычислять по формуле для распространения тепла в неограниченном пространстве [32, с. 460]. Но предложенная оппонентами формула справедлива для граничных условий первого и второго рода, то есть когда известны распределение плотности тепловых потоков или температуры по поверхности в системах с отсутствием теплообмена с окружающей средой. В рассматриваемой задаче применимы граничные условия третьего рода, так как есть теплообмен с окружающей средой, тепло распространяется по глубинам астероида. При граничных условиях третьего рода в расчётах применяется формула Фурье (формула 6), которую я и применил. Поэтому это не упрощение задачи, а правильное её истолкование для граничных условий третьего рода. Оппоненты также возражали, что нагревание со скоростью света происходит только на поверхности, внутрь тепло распространяется с конечной скоростью и расплавления не произойдёт. Если быть более точным, то свет плавит металл только на поверхности, но вблизи поверхности образуется участок расплавленного металла, в котором тепло распространяется быстрее, чем в окружающем его твёрдом массиве металла, поэтому расплавленный металл нагревается быстрее окружающего его твёрдого металла и передаёт тепло стенкам канала, в котором он находится. Поэтому стенка канала нагревается быстрее окружающего металла и тоже плавится, увеличивая массив расплавленного металла. Если бы это было не так, то лазер не мог бы плавить металл. В отличие от лазера в описанном изобретении не происходит испарения металла, поскольку энергии нагрева маленькие. Температурное поле имеет резкий перепад вблизи границы расплава и его формы, при удалении от стенок твёрдой поверхности вглубь твёрдой поверхности температура быстро падает [5]. Поэтому формулы 10, 11 справедливы, подводится теплота быстрее, чем отводится, за счёт этого происходит плавление.

Таблица 1. «Стандартные значения поверхностной плотности потока излучения W₀ для различных планет Солнечной системы и мощности искусственного освещения W с учётом потерь на расстояниях, соответствующих расстояниям планет от Солнца»

Таблица 2. «Мощность поглощённого света от прожектора особой конструкции с солнечной батареей площадью 1 м на расстояниях, соответствующим расстояниям планет от Солнца, с учётом отражения света прожектора от расплавленного металла»

Таблица 3. «Расчётные значения по формуле 1 теплоты плавления 10 см³ разных металлов Q₁ от температуры 203 К и Q₂ от тепературы 1000 К»

Таблица 4. «Время плавления t₁ 10 см³ металла от температуры 203 К при площади солнечной батареи 1 м² на астероиде на расстоянии от Солнца, соответствующему среднему расстоянию для различных планет»

Таблица 5. «Время плавления t₂ 10 см³ металла от температуры 1000 К при площади солнечной батареи 1 м² на астероиде на расстоянии от Солнца, соответствующем среднему расстоянию для Меркурия»

Список литературы:

1. И. Афанасьев Частники не будут искать астероиды для NASA, / ж. Новости космонавтики, 2015, вып. 11, с. 69 [Private owners will not seach asteroids for NASA. News of cosmonautics. 2015, iss. №№ 11, p. 69]

2. В. П. Бобков, А. И. Блохин, В. Н. Румянцев, В. А. Соловьёв, В. П. Тарасиков Справочник по свойствам материалов для перспективных реакторных технологий. М.: ИздАТ, 2014, том 3, книга 2, с. 795–796

3. Б. Вербер Третье человечество: голос Земли. М.: РИПОЛ классик, 2015, 607 c. [Bernard Werber Troisieme Humanite. La voix de la terre. Paris: Editions Albin Michel, 2014]

4. И. А. Герасимов, Б. Р. Мушаилов Динамическая эволюция кометно-астероидного вещества в Солнечной системе. / ж. Земля и Вселенная, 2000, вып. 6, с. 28

5. В. Н. Гущин, А. С. Романов, М. А. Ларин Расчёт плавления и затвердевания отливки. Нижний Новгород: НГТУ, 2015, с. 19

6. Драгоценные металлы и изделия из них. 18.02.2017 / znaytovar.ru

7. Т. Зимина Поцелуй двух комет. / ж. Наука и жизнь, 2015, вып. 12, с. 26–28 [Kiss of two comets. Science and life, 2015, iss. №№ 12, p. 26–28]

8. Из чего состоят метеориты. / pictoris.ru, 22.01.2017

9. А. Ильин «Dawn» исследует Цереру. / ж. Новости космонавтики, 2015, вып. 7, с. 50–54 [“Dawn” research’s Cerera. News of cosmonautics, 2015, iss. №№ 7, p. 50–54]

10. А. Ильин «Dawn» прощается с Вестой. / ж. Новости космонавтики, 2012, вып. 11, с. 49–50 [“Dawn” said good bay to Vesta. News of cosmonautics, 2012, iss. №№ 11, p. 49–50]

11. А. Ильин Изучение Весты продолжается. / ж. Новости космонавтики, 2011, вып. 12, с. 60–61 [Study of Vesta continues. News of cosmonautics, 2011, iss. №№ 12, p. 60–61]

12. А. Ильин Космическая «золотая лихорадка». / ж. Новости космонавтики, 2013, вып. 3, с. 64–65 [Space “gold rush”. News of cosmonautics, 2013, iss. №№ 3, p. 64–65]

13. А. Ильин Посадка на ядро кометы. / ж. Новости космонавтики, 2015, вып. 1, с. 52–56 [Landing on core of comet. News of cosmonautics, 2015, iss. №№ 1, p. 52–56]

14. А. Ильин Пробуждение «Philae» / ж. Новости космонавтики, 2015, вып. 8, с. 48–49 [Awakening of “Philae”. News of cosmonautics, 2015, iss. №№ 8, p. 48–49]

15. А. Ильин Пробуждение «Розетты». / ж. Новости космонавтики, 2014, вып. 3, с. 50–51 [Awakening of “Rosetta”. News of cosmonautics, 2014, iss. №№ 3 p. 50–51]

16. А. Ильин «Рассвет» на орбите Весты. / ж. Новости космонавтики, 2011, вып. 9, с. 60 [“Dawn” into orbit of Vesta. News of cosmonautics, 2011, iss. №№ 9, p. 60]

17. А. Ильин «Розетта» достигла цели. / ж. Новости космонавтики, 2014, вып. 10, с. 56–61 [“Rosetta” achived objective. News of cosmonautics, 2014, iss. №№ 10, p. 56–61]

18. И. Лисов Aвоська для астероида или бюджет NASA-2014. / ж. Новости космонавтики, 2013, вып. 6, с. 52–56 [String bag for asteroid or budget of NASA-2014. News of cosmonautics, 2013, iss. №№ 6, p. 52–56]

19. И. Лисов «Dawn»: всем оставаться на местах. / ж. Новости космонавтики, 2016, вып. 9, с. 54–55 [“Dawn”: remain always at places. News of cosmonautics, 2016, iss. №№ 9, p. 54–55]

20. Определение коэффициента теплопроводности твёрдых тел. Под ред. Шушкалова П. И. М.: Московский ордена Трудового Красного Знамени институт народного хозяйства им. Плеханова П. В., 1962

21. А. Павельцев «Сокол» вернулся. / ж. Новости космонавтики, 2010, вып. 8, с. 48–51 [“Falcon” came back. News of cosmonautics, 2010, iss. №№ 8, p. 48–51]

22. Первые результаты Весты. / Статьи. / www.cosmos-journal.ru, 5.03.2016

23. А. И. Салмин Способ добычи полезных ископаемых на астероиде. / www.fips.ru / Заявка на изобретение РФ № 2013131751/11(047447) от 9.07.2013, опубликовано 20.01.2015, Е 21 С 51/00, B 64 G 4/00 [Method of output of minerals on asteroid. // Claim for a discovery RF № 2013131751/11, 9.07.2013, published 20.01.2015, Е 21 С 51/00, B 64 G 4/00]

24. А. И. Салмин Способ добычи полезных ископаемых на астероиде с помощью искусственного освещения. / www.fips.ru / Патент на изобретение РФ № 2586437 от 26.11.2014, опубликовано 10.06.2016 бюл. № 16, Е 21 С 51/00, B 64 G 4/00 [Method of output of minerals on asteroid with the help of artificial light. // Patent for a discovery № 2586437, 26.11.2014, published 10.06.2016, Е 21 С 51/00, B 64 G 4/00]

25. А. И. Салмин Технологический подход к толкованию отдельных явлений в откровении Иоанна Богослова. / www.science-perm.ru / Архив конференций / Материалы первой международной научно-практической конференции «Проблемы развития современного общества». Под общей редакцией Т. М. Сигитова. Пермь: ИП Сигитов, 20.01.2017 г., с. 21–34

26. И. Соболев, И. Лисов Прощай «Розетта». / ж. Новости космонавтики, 2016, вып. 11, с. 69–73 [Good bay “Rosetta”. News of cosmonautics, 2016, iss. №№ 11, p. 69–73]

27. Стандартные значения поверхностной плотности потока излучения от Солнца W₀ для различных планет Солнечной системы. / Энергосистемы, системы на солнечных батареях и других источниках энергии. 5.03.2016 / www.solar@ust.ru

28. Схемы, принцип действия, формулы и расчёт для номинальной температуры вольфрамовой лампочки 2700 К. / Лампочки накаливания. 5.03.2016/ www.h4e.ru

29. Таблица «Отражение света металлами». 18.02.2017 / tehtab.ru

30. Температура астероидов. / Астрономия и космос. 5.03.2016 / www.space.rin.ru

31. Теплопроводность твёрдых тел. Справочник. Под ред. Охотина А. С. М.: Энергоатомиздат, 1984

32. А. Н. Тихонов, А. А. Самарский Уравнения математической физики. М.: Наука, 1977, с. 452–460

33. Элементы солнечных батарей и дополнительные компоненты.5.03.2016 / www.poverinfo.ru

Приложение с расчётами к статье Салмина А. И. «Расчёт времени добычи порции металла на астероиде путём плавления лучами прожектора»

Рассчитаем по формуле 1 теплоту, необходимую для нагрева до температуры плавления и плавления 10 см³ металла для железа как наиболее типичного метеоритного металла и для редких металлов родия, иридия, индия и рутения. Эти металлы выбраны, поскольку имеют самый маленький объём добычи на Земле. Для каждого металла рассчитываются две теплоты: Q₁ – для нагрева до температуры плавления от температуры 203 К и плавления металла и Q₂ – для нагрева до температуры плавления от температуры 1000 К и плавления металла.

Для железа:

Q₁ = 7,8 ×10³ кг/м³ × 10–⁵ м³ × (2,7×10⁵ Дж/кг + 460 Дж/кг×К × (1809 К – 203 К) = 78683 Дж (12)

Q₂ = 7,8 ×10³ кг/м³ × 10–⁵ м³ × (2,7×10⁵ Дж/кг + 460 Дж/кг×К × (1809 К – 1000 К) = 50086,9 Дж (13)

Для родия:

Q₁ = 12410 кг/м³ × 10–⁵ м³ × (219600 Дж/кг + 243 Дж/кг×К × (2239 К – 203 К) = = 88650,6 Дж (14)

Q₂ = 12410 кг/м³ × 10–⁵ м³ × (219600 Дж/кг + 243 Дж/кг×К × (2239 К – 1000 К) = = 64616 Дж (15)

Для иридия:

Q₁ = 22400 кг/м³ × 10–⁵ м³ × (117000 Дж/кг + 150 Дж/кг×К × (2454 К – 203 К) = = 101841,6 Дж (16)

Q₁ = 22400 кг/м³ × 10–⁵ м³ × (117000 Дж/кг + 150 Дж/кг×К × (2454 К – 1000 К) = = 75062,4 Дж (17)

Для индия:

Q₁ = 7310 кг/м³ × 10–⁵ м³ × (3240 Дж/моль / (7310 кг/м³ × 15,7 ×10–⁶ м³/моль ×1 моль)+ + 234,461 Дж/кг×К × (429,78 К – 203 К) = 5950,5 Дж (18)

Температура плавления индия 156,78⁰ С, поэтому при температуре 1000 К он пребывает в жидком состоянии и Q₂ для него не рассчитывается.

Для рутения:

Q₁ = 12450 кг/м³ × 10–⁵ м³ × (222800 Дж/кг + 569 Дж/кг×К × (2250 К – 203 К) = 67018,2 Дж (19)

Q₂ = 12450 кг/м³ × 10–⁵ м³ × (222800 Дж/кг + 569 Дж/кг×К × (2250 К – 1000 К) = 53524,3 Дж (20)

В формулу 8 подставим мощность искусственного излучения W₁ по таблице 2 для Венеры и отдельно для Меркурия, λ найдём по справочнику [31], толщину d возьмём равную 2 м, r₁ = (10–⁵ м³)^1/3 = 0,0216 м. Найдём τ₁ для орбиты Венеры и τ₂ для орбиты Меркурия для разных металлов.

Для железа [31, с. 148–151 для λ]

τ₁ = [5,32: (4 × 3,14 × 32,8 (1809–203)×(0,0216 + 1)² / 2)]^1/2 = 0,0039 с (21)

τ₂ = [18,96: (4 × 3,14 × 32,0 (1809–1000)×(0,0216 + 1)² / 2)]^1/2 = 0,0010 с (22)

Для родия [31, с. 155–157 для λ]

τ₁ = [2,53: (4 × 3,14 × 116 (2239–203)×(0,0216 + 1)² / 2)]^1/2 = 0,0013 с (23)

τ₂ = [9,03: (4 × 3,14 × 110 (2239–1000)×(0,0216 + 1)² / 2)]^1/2 = 0,0032 с (24)

Для иридия [31, с. 157–158 для λ]

τ₁ = [3,80: (4 × 3,14 × 117 (2454–203)×(0,0216 + 1)² / 2)]^1/2 = 0,0015 с (25)

τ₂ = [13,55: (4 × 3,14 × 110 (2454–1000)×(0,0216 + 1)² / 2)]^1/2 = 0,0036 с (26)

На орбите Меркурия и Венеры индий расплавлен.

Для рутения [31, с. 151–153 для λ]

τ₁ = [2,53: (4 × 3,14 × 93,9 (2250–203)×(0,0216 + 1)² / 2)]^1/2 = 0,0028 с (27)

τ₂ = [9,03: (4 × 3,14 × 88,2 (2250–1000)×(0,0216 + 1)² / 2)]^1/2 = 0,0035 с (28)

Коэффициент теплопроводности брался при температуре Т_λ:

Т_λ = Т₂ + (Т₁ – Т₂)/2 (29)

Здесь температура плавления металла Т₁ и температура поверхности астероида Т₂, которая условно равна температуре внутри, на глубине 2 метра.

Для железа коэффициент теплопроводности брался при температурах 203 + (1809 -203)/2 = 1006 К и 1000 + (1809–1000)/2 = 1406 К, для родия 203 + (2239–203) / 2 = 1221 К и 1000 + (2239–1000)/2 = 1619,5 К, для иридия 203 + (2454–203)/2 = 1328,5 К и 1000 + (2454–1000)/2 = 1727 К, для индия 203 + (429,78–203) / 2 = 316,78 К, для рутения 203 + (2250 -203)/2 = 1226,5 К и 1000 + (2250–1000)/2 = 1625 К (30)

Можно было бы проинтегрировать, но в справочнике [31] недостаточно сведений для численного интегрирования, нет λ для температуры – 70⁰ С. Можно было бы взять среднее арифметическое между λ для температур Т₁ и Т₂, но функция не линейная, поэтому взял λ при средней температуре.

По формулам 10, 11 я рассчитал время плавления, оно получилось следующее.

Для железа

t₁ = 78683 Дж / (5,32 Вт – 12,66 Вт × 2 м /(0,0039 с × 2,9973 × 10⁸ м/с)) = 4 часа 6,5 мин (31)

t₂ = 50086,9 Дж / (18,96 Вт – 45,15 Вт × 2 м /(0,0010 с × 2,9973 × 10⁸ м/с)) = 44 мин (32)

Для родия

t₁ = 88650,6 Дж / (2,53 Вт – 12,66 Вт × 2 м /(0,0013 с × 2,9973 × 10⁸ м/с)) = 9 часов 44 мин(33) t₂ = 64616 Дж / (9,03 Вт – 45,15 Вт × 2 м /(0,0032 с × 2,9973 × 10⁸ м/с)) = 1 час 59,2 мин (34)

Для иридия

t₁ = 101841,6 Дж / (3,80 Вт – 12,66 Вт × 2 м /(0,0015 с × 2,9973 × 10⁸ м/с)) = 7 часов 26,7 мин(35) t₂ = 75062,4 Дж / (13,55 Вт – 45,15 Вт × 2 м /(0,0036 с × 2,9973 × 10⁸ м/с)) = 1 час 32,3 мин (36)

Для индия не рассчитываем, он уже жидкий.

Для рутения

t₁ = 67018,2 Дж / (2,53 Вт – 12,66 Вт × 2 м /(0,0028 с × 2,9973 × 10⁸ м/с)) = 7 часов 21,5 мин(37) t₂ = 53524,3 Дж / (9,03 Вт – 45,15 Вт × 2 м /(0,0035 с × 2,9973 × 10⁸ м/с)) = 1 час 38,8 мин (38)

Эти значения совпадают со значениями в таблицах 4,5, различия в пятом знаке после запятой.

5. Сравнительный расчёт полной эффективности захоронения радиоактивных отходов в разных местах

Впервые опубликовано: www.science-perm.ru / Архив конференций / Материалы первой международной научно-практической конференции «Теоретические и прикладные аспекты управления промышленностью» Пермь: научно-издательский центр «Инноватика», 20.11.2016, с. 8–13

Когда автор писал эту статью, он не знал о создании технологий вторичного использования ядерного топлива. Но отходы в химической промышленности продолжают накапливаться. Может оказаться дешевле некоторые из них складировать на Луне, чем перерабатывать.

Захоронение ядерных отходов остаётся важной проблемой несмотря на тенденцию к переработке ядерных отходов. В работе сравнивается полная эффективность захоронения ядерных отходов под Красноярском рядом с Железногорском, на островах в Северном Ледовитом океане и на Луне.

Ключевые слова: ядерные отходы, радиоактивные отходы, могильник, переработка ядерных отходов, Луна, Железногорск, Северный Ледовитый океан, движение зелёных

В современном обществе складывается тенденция не захоронять радиоактивные отходы, а перерабатывать их. Законодательно в связи с этим запрещено ввозить в Российскую Федерацию ядерные отходы из других государств на основании договоров хранения, в том числе в целях захоронения, также запрещается затопление и отправка в космическое пространство радиоактивных отходов и ядерных материалов [1]. В то же время хотелось бы обратить внимание научного сообщества, что захоронение радиоактивных отходов пока что необходимо, ядерная промышленность пока что не справляется с их полной переработкой. По данным «Российской газеты» [2] в стране накоплено 550 млн тонн твёрдых радиоактивных отходов высокой и низкой активности, из них в ближайшие 15 лет планируется переработать 165 млн тонн. В переработке радиоактивных отходов не все технические проблемы решены. Например, на выходе производств по переработке ядерных отходов получаются слаборадиоактивные вещества с малыми периодами полураспада, которые усваиваются природой. Экологи опасаются, что сброс большого количества таких веществ десятилетиями в одном месте вызовет экологические сдвиги в такой местности. Ещё пример. Группа армянских учёных изобрела магнитный порошок, который, если его смешать с радиоактивными отходами, не позволит радиоактивным частицам попасть в окружающую среду [3]. Радиоактивные отходы в смеси с таким порошком можно не захоронять, а хранить на складе. Но данный метод применим к отходам, которые легко измельчить. Трудноизмельчимые отходы типа прорезиненной одежды [4] или железобетонных конструкций таким способом хранить нельзя. Со временем будут найдены надёжные методы переработки ядерных отходов всех типов в достаточных количествах, но пока надо быть реалистами и признать, что захоронение радиоактивных отходов ещё требуется.

В настоящее время планируется временно хранить и постепенно перерабатывать радиоактивные отходы в лаборатории рядом с городом Железногорском под Красноярском. Но красноярские экологи выразили опасение, что это небезопасно для природы Красноярского края, предложили хранить радиоактивные отходы на острове в Северном Ледовитом океане и собирают подписи под петицией против размещения хранилища радиоактивных отходов под Красноярском на сайте change.org. Я подписался под этой петицией, но считаю, что острова в Северном Ледовитом океане тоже не лучшее место для этих целей. Наилучшим образом для захоронения подходит Луна.

Теперь после предварительного ознакомления можно приступить к количественной оценке полной эффективности строительства ядерного могильника под Красноярском (обозначим его МК), могильника на островах Северного Ледовитого океана (обозначим его МО) и могильника на Луне (обозначим его МЛ). Для оценки полной эффективности я предлагаю воспользоваться моей формулой, опубликованной в моём изобретении [5]. Эту формулу я применил для расчёта эффективности добычи полезных ископаемых на астероиде с помощью моего аппарата, но в общем случае её можно применять для расчёта эффективности любого объекта, в том числе ядерного могильника. Полная эффективность Э_полн равна

Э_полн = (Э_экон + Э_экол + Э_истор + Э_биол + Э_полит + Э_техн + Э_пром + Э_дух + Э_прогр + Э_спорт + Э_воен + Э_мед + Э_культ + Э_геогр + Э_юр + Э_псих + Э_кадр + Э_соц + Э_быт + Э_транс + Э_энерг + Э_пед) ×100 % / 22

Всего в формуле 22 члена. Каждый член уравнения выражает оценку эффективности с точки зрения какой-либо профессиональной направленности, все члены будут описаны ниже. Максимальная полная эффективность 100 %. Каждый из членов уравнения может принимать три значения: «+ 1», если эффективность данного вида однозначно есть, «0» – если есть как отрицательный, так и положительный эффект, «– 1», если по данному виду эффективности эффекта нет или он отрицательный, то есть решение неэффективно. Полная эффективность измеряется в процентах как отношение суммированных значений всех членов уравнения к 22, умноженное на 100 %..

Оценим все члены этого уравнения.

1) Экономическая эффективность Э_экон

Под Красноярском – самый дешёвый проект, на Луне – самый дорогой, на островах – среднее значение:

Э_экон (МК) = 1, Э_экон (МО) = 0, Э_экон (МЛ) = – 1

2) Экологическая эффективность Э_экол

Все эти три проекта в нормальных условиях скорее всего не несут угрозы человечеству. Но в случае каких-либо экстремальных воздействий на могильник или средство транспорта, доставляющее ядерные отходы может, произойти утечка и заражение местности, так что опасность экологического загрязнения местности присутствует всегда – это экологически опасные проекты. Слабым звеном таких проектов является доставка ядерных отходов к месту захоронения на автомобиле, поезде, судне или ракете. Если они потерпят аварию, может произойти заражение местности. По идее такая авария может стать сценарием для учений МЧС и антитеррористических отрядов, надо её предвидеть и уметь предотвращать или преодолевать её последствия. Самые неприятные последствия могут быть при аварии ракеты с ядерными отходами на взлёте. Вероятность такой аварии не надо преувеличивать, это случается гораздо реже аварий автомобиля, её последствия тоже не следует преувеличивать – взлёт ракет происходит над малонаселёнными местностями. Роскосмос работает над профилактикой аварий ракет, например, введена автоматическая проверка систем ракеты перед взлётом. 27.04.2016 г. такая проверка предотвратила аварию первой ракеты на космодроме Восточный. Её старт был перенесён на сутки и после устранения неполадки успешно осуществлён. Авария посадочного модуля с ядерными отходами при посадке на Луне не приведёт к тяжёлым последствиям, так как территория Луны необитаема. Даже если предположить маловероятный сценарий, что радиоактивное вещество просыплется где-то между Луной и Землёй, например, в результате обстрела враждебными средствами противоракетной и противокосмической обороны, и достигнет атмосферы Земли, оно сгорит в атмосфере при падении на Землю. На случай отклонения от траектории полёта к Луне аппарат с ядерными отходами должен иметь запас топлива для корректировки орбиты.

Э_экол (МК) = Э_экол (МО) = Э_экол (МЛ) = – 1

3) Историческая эффективность Э_{историч}

Образование новой общественно-экономической формации тесно связано с освоением новых территорий, для чего необходимо строить новые средства транспорта. Например, капитализм и социализм связаны с освоением других материков, развитием морского и воздушного транспорта (открытие Америки, открытие нового морского пути в Индию и Китай, международные авиалинии и т. п.). Возникновение роботовладельческого общества связывается с освоением планет солнечной системы, а коммунистического – с освоением других звёздных систем. Для строительства могильника на Земле не надо осваивать каких-то ранее недоступных территорий, все территории на островах и в под Красноярском доступны для судов и автомобилей. Могильник на Луне позволит осваивать территории, к которым Российская техника не летала с 70-тых годов прошлого века. Могильник на островах осваивает удалённую территорию на Севере, это менее впечатляюще, чем территория на Луне, но тоже довольно далеко.

Э_{историч} (МК) = -1, Э_{историч} (МО) = 0, Э_{историч} (МЛ) = 1

4) Биологическая эффективность Э_биол

Сейчас экологическая обстановка на Земле в целом не очень благоприятная, практически в любом районе Земли живут какие-нибудь исчезающие виды животных или растений. Под Красноярском и на островах наверняка живут какие-нибудь растения или животные, пусть даже насекомые, занесённые в Красную книгу, и они там могут погибнуть в случае сверхсильного воздействия на хранилище и его разгерметизации. На Луне никто не обитает, поэтому биологически – это самое правильное место для захоронения.

Э_биол (МК) = – 1, Э_биол (МО) = – 1, Э_биол (МЛ) = 1

5) Политическая эффективность Э_полит

Если Россия заберёт ядерные отходы у других стран, примиряет её с этими странами, увеличивает торговый оборот с этими странами. Политически это эффективно.

Э_полит (МК) = Э_полит (МО) = Э_полит (МЛ) = 1

6) Энергетическая эффективность Э_энерг

Хранение ядерных отходов, не требует затрат энергии. Если хранилище снабжено автоматизированной охранной системой, то она потребляет немного энергии. На Луне скорее всего такая система будет запитана от солнечных батарей, поэтому трат топлива не будет на её поддержание в работе. Я не видел проектов, поэтому не знаю, есть ли в хранилище охранная автоматика. Энергия топлива тратится на доставку ядерных отходов к месту хранения на средствах транспорта. Но топливо наша страна производит в избытке, поэтому каких-либо трудностей в обеспечении топливом не ожидается. В то же время топлива при доставке ядерных отходов на острова и на Луну будет затрачено больше, чем при доставке под Красноярск, поэтому будем считать его самым энергетически эффективным проектом.

Э_энерг (МК) = 1, Э_энерг (МО) = 0, Э_энерг (МЛ) = 0

7) Техническая эффективность Э_техн

Техническая эффективность в нормальных условиях примерно одинаковая у всех способов захоронения, но к экстремальному воздействию наиболее устойчив могильник на Луне, поэтому я считаю его самым эффективным технически. Лунный могильник защищён самой необитаемостью планеты. Авария автомобиля с ядерными отходами по дороге под Красноярск, например, на мосту над рекой или возле разлива реки, тоже более вероятна, чем авария ракеты.

Я не знаю, до какой степени проработанности доведён проект на островах. Допустим, что за всеми проектами встанут серьёзные инженеры, и возможно детальное сравнение проектов. Скорее всего механические, электрические и прочие параметры контейнеров с ядерными отходами и их общего саркофага будут во всех проектах весьма качественными и примерно одинаковыми. Только на Луне общий саркофаг строить не надо, его роль выполняют боковые склоны на границах лунного моря, в которое будут садиться и оставаться там навечно посадочные корабли с герметичными капсулами, содержащие отходы. Все контейнеры весьма прочные, и только предельно высокое воздействие может разрушить их. Можно предположить три типа таких воздействий: в случае сверхсильного землетрясения, наводнения или теракта. В случае землетрясения острова выглядят наиболее уязвимым местом захоронения. В случае просачивания после землетрясения растворённых ядерных отходов в океаническую воду будут заражены большие территории. То есть возникнет ситуация, аналогичная аварии на Фукусиме. Насколько мне известно, Красноярск расположен далеко от краёв Евразийской литосферной плиты и на ней, и, насколько я помню из школьного курса географии, сильные землетрясения на литосферной плите маловероятны, они случаются ближе к границам плит, на разломах. Острова же расположены ближе к северному краю Евразийской литосферной плиты. На Луне сильных лунотрясений не бывает, она не обладает геологической активностью, но даже если такое лунотрясение произойдёт по умопомрачительным, невероятным причинам, и капсула с отходами разрушится, никто не пострадает, поскольку Луна необитаема. Воды на Луне почти нет, поэтому наводнение могильнику на Луне не грозит. Низкие температуры на островах, казалось бы, должны предотвращать угрозу наводнения. Но в последние десятилетия в высоких широтах периодически случаются аномально высокие потепления. Нынешним летом, если помните, 30-градусная жара на Чукотке растопила вечную мерзлоту и разморозила трупы оленей, погибших несколько десятилетий назад от сибирской язвы, началась эпидемия. Если подобная ситуация произойдёт на островах, саркофаг с ядерными отходами окажется в воде. Я не знаю параметров могильника под Красноярском, возможно, он находится на возвышенности и защищён от весеннего половодья. Но я думаю, что угроза наводнения маловероятна, поскольку наверняка инженеры герметизируют контейнеры с ядерными отходами, защищая их от намокания. От теракта красноярский могильник защищён меньше всех, туда легко добраться террористам, даже пешком они туда могут прийти. На Луну незамеченными они попасть не смогут, и у них вряд ли есть средства выхода в космическое пространство. Острова средне защищены от террористов, попасть туда дальше и сложнее, чем под Красноярск, но всё-таки можно при желании. То есть по параметру защиты могильника от сверхсильного воздействия, способного его разрушить, Луна – самое безопасное место.

По удалённости от людского жилья Луна – тоже самый удалённый объект. Самый уязвимый – это могильник под Красноярском. Но поскольку саркофаг наверняка почти неуязвим от слабого воздействия и разрушения и экранирует внутреннее излучение, что Росатом наверняка подтвердит расчётами, может так оказаться, что жителям близлежащих сёл ничего не угрожает.

Э_техн (МК) = 0, Э_техн (МО) = 0, Э_техн (МЛ) = 1

8) Промышленная эффективность Э_пром

Все средства доставки ядерных отходов ранее применялись, в том числе производилась мягкая посадка автоматической станции в заданном районе на поверхность Луны. Изготовить их не составит труда. Саркофаги тоже ранее строились. Поэтому каких-либо промышленных сложностей не ожидается.

Э_пром (МК) = Э_пром (МО) = Э_пром (МЛ) = 1

9) Духовная эффективность Э_дух

На духовную жизнь людей проект не влияет, он духовно не вреден, но и особой пользы от него нет.

Э_дух (МК) = Э_дух (МО) = Э_дух (МЛ) = 0

10) Программно-математическая эффективность Э_прогр

Если могильник оборудован автоматическими средствами контроля за утечкой ядерных отходов и контроля за уровнем облучения снаружи хранилища, то автоматике требуется программа. Тогда проекты эффективны с программно-математической точки зрения.

Э_прогр (МК) = Э_прогр (МО) = Э_прогр (МЛ) = 1

11) Спортивная эффективность Э_спорт

К спорту могильник не имеет отношения.

Э_спорт (МК) = Э_спорт (МО) = Э_спорт (МЛ) = 0

12) Военная эффективность Э_воен

Могильник на Земле не может быть использован властями в военных целях, например, в качестве оружия. Но на Земле он доступен для террористов, в этом его военная уязвимость. Ракета с ядерными отходами, доставляющая их к Луне, может быть использована в качестве оружия, если будет запущена не на Луну, а по цели на Земле. Могильник на Луне недоступен для террористов. Могильник может быть предназначен для захоронения ядерных отходов, оставшихся от просроченного ядерного оружия, но, думаю, по сравнению с отходами топлива ядерных электростанций – это небольшая часть ядерных отходов.

Э_воен (МК) = Э_воен (МО) = – 1, Э_воен (МЛ) = 1

13) Медицинская эффективность Э_мед

Могильники на островах и на Луне удалены от жилья людей, поэтому в нормальных условиях на людей никакого действия не окажут. Могильник под Красноярском теоретически может пересечься с человеком, например, когда везли ядерные отходы, машина накренилась при переезде ручья, уронила контейнер с ядерными отходами в ручей, контейнер достали, увезли. Человек проходил мимо ниже по течению ручья, попил воды, отравился. Я не могу разработать точные сценарии поражения человека, так как не представляю устройства и расположения могильника, подъездных путей к нему, но под Красноярском вероятность заражения человека больше, так как в зоне пешеходного передвижения находится обитаемая территория.

Э_мед (МК) = -1, Э_мед (МО) = 1, Э_мед (МЛ) = 1

14) Кадровая эффективность Э_кадр

Строительство могильника потребует участия высококвалифицированных кадров. Но его эксплуатация на Земле не требует высокой квалификации, достаточно людей грамотно проинструктировать, только в случае аварии потребуется участие специалистов с высшим образованием. Доставка ядерных отходов к Луне потребует вмешательства Центра управления полётами, специалисты будут задействованы даже при обычной доставке отходов. Поэтому возможностей для участия квалифицированных кадров в лунном проекте больше, специалисты будут обеспечены работой.

Э_кадр (МК) = 0, Э_кадр (МО) = 0, Э_кадр (МЛ) = 1

15) Социальная эффективность Э_соц

Перевозка, перегрузка и охрана ядерных отходов обеспечит работой много людей. Поэтому с этой точки зрения проекты эффективны.

Э_соц (МК) = Э_соц (МО) = Э_соц (МЛ) = 1

16) Культурная эффективность Э_культ

Проект не сможет вдохновлять художников, скульпторов, композиторов, сценаристов, писателей на создание картин, скульптур, симфоний, сценариев фильмов, спектаклей, повестей о нём, поскольку он слишком утилитарен и духовно нейтрален. Кому интересно копаться в мусоре, пусть даже и радиоактивном? В то же время проект может вдохновить журналистов на создание репортажей о нём. Репортажами о могильнике на Земле вряд ли можно кого-либо удивить, а вот могильник на Луне – тема достаточно интересная и позитивная для репортажа журналистов.

Э_культ (МК) = Э_культ (МО) = 0, Э_культ (МЛ) = 1

17) Географическая эффективность Э_геогр

Могильник под Красноярском – легко достижимая точка на карте, до неё можно дойти пешком. Но до островов, особенно зимой, и до Луны нелегко добраться, для путешественника такое путешествие может оказаться интересным. Если конечной целью путешествия или экскурсии служит единственное обжитое место, где на много безлюдных километров можно встретить человека или хотя бы робота, то такое место становится центром притяжения.

Э_геогр (МК) = 0, Э_геогр (МО) = Э_геогр (МЛ) = 1

18) Юридическая эффективность Э_юр

Я не вникал в юридические тонкости строительства могильника под Красноярском, предположу, что экологи досконально разобрались в этом вопросе и нашли юридические ошибки при его расположении, а на островах таких нарушений нет. Насколько мне известно, по международным договорам запрещено размещать военные базы в космосе, на других планетах, но про международный запрет на захоронение ядерных отходов на других планетах я не слышал.

Э_юр (МК) = -1, Э_юр (МО) = Э_юр (МЛ) = 1

19) Психологическая эффективность Э_псих

Граждане страны испытывают чувство психологического комфорта от того, что живут в стране, которая имеет развитую ядерную промышленность. Но в то же время возможность заражения местности при утечке ядерных отходов может вызывать психологический дискомфорт. Поэтому в среднем получится нейтральная реакция.

Э_псих (МК) = 0, Э_псих (МО) = 0, Э_псих (МЛ) = 0

20) Бытовая и коммунальнаяэффективность Э_быт

Захоронение ядерных отходов – заключительная стадия выработки электроэнергии на ядерных электростанциях. Люди пользуются электроэнергией, поэтому для их быта это полезно.

Э_быт (МК) = Э_быт (МО) = Э_быт (МЛ) = 1

21) Транспортная эффективность Э_трансп

Захоронение ядерных отходов стимулирует их перевозку к месту хранения и движение уже созданного транспорта. Все способы стимулируют движение транспорта. Движение – жизнь. По доступности для транспорта могильник под Красноярском – самый лучший и самый дешёвый. Чтобы доставить ядерные отходы на острова в зимнее время, придётся арендовать дирижабль или ледокол. Поверхность Луны в принципе доступна. Все дороги к космодрому Восточный или Плесецк проложены, ракеты сейчас запускают конвейерным способом, могут каждый месяц запускать по ракете. Если всё-таки мне удастся добиться инженерно обоснованного проекта космического лифта, чем я в настоящее время занимаюсь, то поверхность Луны станет ещё более доступна. Но скорее всего космический лифт – это не самое близкое будущее, а ракеты можно запускать уже сейчас, поэтому будем ориентироваться на них.

Э_трансп (МК) = Э_трансп (МО) = Э_трансп (МЛ) = 1

22) Педагогическая эффективность Э_пед

С педагогической точки зрения проекты не очень эффективны, так как эксплуатация могильника не требует от преподавателей и учеников каких-то выдающихся действий. Достаточно проинструктировать учеников, как делать, и они всё сделают по инструкции. Только проектирование первого могильника на островах, под Красноярском или на Луне потребует каких-то не очень сложных нестандартных решений. Строительство второго, третьего и последующих могильников может осуществляться и преподаваться по стандартной схеме, которая будет переписана и запомнена учениками.

Э_пед (МК) = Э_пед (МО) = Э_пед (МЛ) = 0

Просуммировав полученные баллы найдём полную эффективность проектов:

Э_полн (МК) = 3 × 100 %: 22 = 13,6 %

Э_полн (МО) = 7 × 100 %: 22 = 31,8 %

Э_полн (МЛ) = 13 × 100 %: 22 = 59,1 %

Таким образом, получается, что самый эффективный – это Лунный проект, а самый неэффективный – Красноярский. Полезность такой оценки состоит в том, что проект оценивается не односторонне с юридической точки зрения, как у экологов, или с экономической точки зрения, как у Росатома или Минприроды, а с самой широкой многопрофессиональной точки зрения, что способствует более объективному решению.

Список литературы

1. Закон 7-ФЗ «Об охране окружающей среды» от 10.01.2002, статья 48, пункт 3

2. «Российская газета», RG.ru, 29.03.2010

3. Изобретение армянских учёных обезопасит цивилизацию от ядерных отходов. / новости на сайте Мир 24

4. Постановление главного санитарного врача РФ от 18.01.2010 г. № 4 Москва «Об утверждении СП2662572–2010».

5. Салмин А. И. Способ добычи полезных ископаемых на астероиде с помощью искусственного освещения. / Патент на изобретение РФ № 2586437 по заявке на изобретение № 2014148872/11 от 26.11.2014 г. на сайте www.fips.ru.

6. О системных изменениях в космонавтике при строительстве низкоорбитальных космических лифтов

Впервые опубликовано: журнал «Инновации и инвестиции», 2021, вып. 1, с. 167–172

В статье автор анализирует целесообразность строительства низкоорбитального космического лифта. Лифт привносит в космонавтику следующие изменения. Лифт изменяет структуру дальних полётов в Солнечной системе, структуру пилотируемой космонавтики, структуру запусков ракет. Лифт экономит ракетное топливо, делает полёты в космос более экологичными, делает возможной доставку грузов в космос без длительной подготовки, решает проблему дозаправки аппаратов для сбора космического мусора, проблему ремонта космических аппаратов в космосе. Космическая станция на вершине лифта улучшает быт космонавтов. Лифт помогает организовать складирование отработанного ядерного топлива и вредных химических отходов на Луне, создаёт рабочие места для человекоподобных роботов. Лифт помогает доставлять грузы к нижнему концу троса космического лифта до Луны. Низкоорбитальный космический лифт более защищён, чем тросовый космический лифт, от радиации и попадания космического мусора. Низкоорбитальный космический лифт помогает политическому объединению территорий. Такой лифт полезен для развития космонавтики.

Ключевые слова: космический лифт, орбитальный подъёмник, космонавтика, носители, космонавт, экология, ремонт, лифт Земля-Луна, радиация, космический мусор.

В статье обсуждаются гуманитарные вопросы, возникающие при строительстве низкоорбитальных космических лифтов. Гуманитарный анализ требуется при внедрении любой новой техники. Иногда производители несут большие затраты на её создание, а потом терпят банкротство, из-за того, что не учли важные особенности этой техники и не продумали всех последствий её появления на рынке. Поэтому необходимо всесторонне проанализировать, нужно ли вообще строить низкоорбитальные космические лифты, и какое влияние на космонавтику они окажут.

Всего существует две принципиально разные конструкции космического лифта – это тросовый лифт и низкоорбитальный лифт. Тросовый лифт предложил К. Э. Циолковский [1]: это два барабана, один крепится к земле, второй устанавливается на геостационарном спутнике на высоте порядка 36000 км над Землёй, барабаны вращаются вокруг своих осей, они охватываются двойным тросом, который движется при вращении барабанов. В современных конструкциях используется одинарный трос, по которому перемещается каретка. Вторая конструкция – это башня высотой порядка 101 км, состоящая из труб и имеющая ажурную конструкцию, к ней прикреплены четыре или более простые лестницы, по которым поднимаются и опускаются человекоподобные роботы-носильщики со спускаемым аппаратом на спине [7]. На вершине лифта расположены 4 или более космические станции. Вес нижней части лифта компенсируется аэростатами. Для защиты от ветра лифт обнесён ветроломами [11]. Я хотел бы остановится на последствиях строительства низкоорбитального лифта, предложенного мною [7].

Во-первых, необходимо предостеречь создателей первого низкоорбитального космического лифта от строительства его в кредит. Это весьма дорогостоящий объект, возвращение денег по кредиту может занять десятилетия. Но пока технологии строительства не отработаны, в них возможны просчёты, из-за которых первый лифт не простоит несколько десятилетий, поэтому деньги невозможно будет вернуть в полном объёме. Поэтому первый лифт может быть построен на деньги налогоплательщиков за счёт государства с использованием сбора народных средств. Собирание народных средств может быть организовано по примеру того, как собирались деньги на дорогие генетические операции у детей. По телевидению в новостях показывается репортаж о начале строительства лифта с подробностями того, какие полезные последствия это будет иметь для космонавтики, потом в конце репортажа просят зрителей позвонить на короткий номер сотового телефона и перечислить 100–200 рублей. Таким способом возможно собрать несколько миллионов, которые уменьшат нагрузку на государственный бюджет. Чтобы построить вторую и последующие очереди лифта, такие репортажи повторяются несколько раз. Кроме очевидного материального преимущества такой подход сплотит общественность вокруг созидательного проекта строительства космического лифта. Общество будет в курсе хода строительства и предотвратит возможное разворовывание средств, что иногда случается при крупных проектах.

Если построить лифт за счёт государства и на народные деньги, то он станет самым дешёвым способом доставки грузов на орбиту. В стоимость доставки будет входить только плата за электроэнергию для подъёмного устройства, плата за запчасти для подъёмного устройства и траты на зарплаты обслуживающего персонала. Например, подъёмным устройством в низкоорбитальном космическом лифте служит человекоподобный робот. Продолжительный путь по лестнице туда и обратно будет приводить к истиранию шестерёнок в суставах робота, их понадобится заменять на новые. Их цена должна быть заложена в цену доставки. Если лифт строить в кредит, в цену доставки войдёт ежемесячный платёж по кредиту, который сделает доставку более дорогой, дороже доставки ракетной техникой. Это второй фактор, почему лифт не надо строить в кредит. Кроме платы за доставку грузов на космическую станцию на вершине лифта (для некоторых грузов этого будет достаточно, чтобы оказаться в невесомости) некоторые грузы понадобится вывести на орбиту и разогнать до космической скорости, запустив их с вершины лифта. В отличие от обычных ракет для такой доставки не понадобятся первые ступени ракет, достаточно последней ступени, поэтому в целом доставка космическим лифтом будет дешевле доставки обычной ракетой. Разгонять грузы для доставки на орбиту возможно многоразовыми аппаратами, стоимость которых включена в затраты на создание лифта, понадобится оплачивать только топливо для них. Таким образом, низкоорбитальные космические лифты будут иметь рыночную эффективность только если будут создаваться на государственные и народные деньги.

Во-вторых, можно предложить 13 последствий строительства космического лифта, чтобы не возникало сомнения в его применимости.

1. Лифт изменит структуру космических полётов в Солнечной системе.

Сейчас предложен для передвижения в межпланетном пространстве космический буксир с ядерным ионным двигателем повышенной мощности [14]. По замыслу авторов этого проекта такие буксиры позволят перейти в исследованиях Солнечной системы от одноразовых космических аппаратов, которые делают серию замеров и фотографий вблизи планеты, а потом улетают в неизвестность, к многоразовым аппаратам, которые возвращаются после исследований на орбиту Земли, а потом смогут снова улетать к другим планетам и снова возвращаться. При таком подходе становится возможной добыча полезных ископаемых на астероидах, при которой грузовые корабли с добытыми ископаемыми многократно летают между астероидом и орбитой Земли. На астероидах можно добывать не только золото или железо, но и редкие на Земле элементы [8, 9]. Также из верхних слоёв атмосфер планет-гигантов и планет земной группы можно добывать гелий, ксенон, другие газы [6]. Чтобы такие проекты стали возможными, на орбите Земли понадобится проводить техосмотр и профилактический ремонт буксиров. В случае отсутствия космического лифта понадобится для этих целей несколько запусков ракет с экипажем и отсутствующими на борту буксира запчастями. Если же такой буксир причалит к станции на вершине космического лифта, станет возможным делать даже капитальный ремонт такого буксира с заменой крупных деталей, время нахождения команды инженеров на борту буксира будет не ограничено, их можно будет заменять в любое время любыми специалистами. Можно будет при ремонте пользоваться услугами не только молодых специалистов, которые способны переносить перегрузки при запуске ракеты, но и опытных пожилых специалистов, которые смогут подниматься роботом по лестнице космического лифта в спускаемом аппарате без перегрузок. Вершина космического лифта находится выше точки невозврата, поэтому на станции наверху лифта есть невесомость. Даже тяжёлые узлы оборудования в случае необходимости их замены могут перемещаться в невесомости достаточно легко, их не понадобится, как на Земле, переносить на руках, надрываясь. Качество техосмотра и профилактического ремонта буксира на вершине лифта будет приближаться к ремонту на поверхности Земли, но сажать на Землю буксир не понадобится, что сэкономит время и ресурсы.

2. Лифт изменит структуру пилотируемой космонавтики.

Сейчас пилотируемая космонавтика ограничивается использованием только одной пилотируемой космической станции на орбите Земли. Строительство лифта позволит содержать несколько пилотируемых станций на орбитах Земли и Луны. Космические корабли модификаций «Союза» и «Прогресса» смогут совершать не один полёт от Земли до станции, а многочисленные челночные перелёты между космическими станциями на орбите и станциями на вершине космического лифта. Это также благоприятно повлияет на здоровье космонавтов. Не понадобятся длительные многомесячные полёты одного экипажа, когда невесомость вредно влияет на их здоровье. Экипажи можно будет менять каждый день или раз в неделю. Отряд космонавтов станет будет насчитывать тысячи человек. Станет возможным научный туризм, при котором исследователи не поручают постановку экспериментов космонавтам, а сами поднимаются на лифте в космос, чтобы поставить свой эксперимент на борту космической станции.

Кроме того, каждый крупный город будет строить возле себя свой космический лифт, чтобы получить собственный выход в космос. Сейчас ракетные космодромы находятся в отдалённой местности и охватывают лишь избранный круг специалистов. Космические лифты дадут работу многим людям в городах, возле которых они построены.

Будет наблюдаться интенсивное развитие космического туризма. Запуски суборбитальных космических аппаратов, при которых космический турист лишь несколько секунд находится в невесомости, уйдут в историю. За несколько секунд невозможно прочувствовать всю прелесть космического полёта. Некоторые космические станции будут использоваться в качестве отелей для космических туристов, где они будут находиться несколько суток. Билеты для космических туристов станут более дешёвыми, не только миллионеры смогут стать космическими туристами, но и представители среднего класса. Если станцию на вершине космического лифта оборудовать под отель без отлёта туристов к космической станции на орбите, то билеты будут доступны даже низшим представителям среднего класса при условии, что лифт будет построен на государственные и народные деньги.

3. Лифт делает полёты в космос более экологичными.

При запуске космических аппаратов на орбиту Земли и в дальний космос лифт экономит ракетное топливо. Нужна только последняя ступень ракеты, чтобы разгонять груз с вершины космического лифта до орбитальной скорости. Первые две ступени ракет не понадобятся, их заменит подъём робота, который использует электрический аккумулятор, по лестнице до высоты 101 км. Для подзарядки аккумулятора можно использовать электрическую энергию, вырабатываемую солнечными электростанциями, ветрогенераторами и атомными станциями. То есть энергия может быть экологически чистой без сжигания топлива с выработкой парниковых газов. Пока что предложен вариант низкоорбитального космического лифта, в котором для компенсации веса нижней части лифта до высоты порядка 12 км используются гелиевые аэростаты и тепловые аэростаты. Запасы гелия на Земле ограничены, поэтому может быть построен только один лифт с гелиевыми аэростатами. Остальные лифты придётся строить с тепловыми аэростатами, которые содержат тёплый воздух от выхлопов тепловых электростанций. При сжигании топлива тепловых электростанций вредные вещества поглощаются фильтрами, но углекислый газ высвобождается в атмосферу. Его возможно утилизировать, улавливая из атмосферы и перерабатывая в мыло, топливо или волокна для одежды по вновь создаваемым технологиям. Я сейчас работаю над тем, чтобы исключить тепловые аэростаты из конструкции лифта, так что, возможно, углекислый газ при эксплуатации лифта выделяться не будет.

Сейчас делается порядка 80 пусков ракет в год во всём мире. При добыче полезных ископаемых на Луне и на астероидах понадобятся тысячи пусков ракет. Топливо ракет токсично, оно отравляет атмосферу. Сейчас заканчивается работа над ракетами, которые в качестве выхлопов имеют только углекислый газ и воду. Это снизит экологическую нагрузку на атмосферу, но углекислый газ создаёт парниковый эффект, он тоже не безобиден. Экономя ракетное топливо, космический лифт снижает токсикологическую нагрузку на атмосферу и парниковый эффект.

4. Изменится характер запусков ракет: тяжёлые спутники будут запускаться с Земли, лёгкие – с вершины космического лифта.

Сейчас интенсивность пусков малых космических аппаратов возрастает. С 2023 по 2025 год планируется запустить более 500 малых космических аппаратов [2]. Раньше их приходилось присоединять в качестве дополнительного груза к большим спутникам при запуске, из-за чего приходилось подолгу ждать, когда будет запущен большой спутник с близкими к малому спутнику параметрами орбиты. Для решения этой проблемы созданы малые ракеты для индивидуального запуска малых космических аппаратов [2]. Сейчас также ведутся работы по созданию более дешёвых одноступенчатых ракет для доставки малых спутников [5]. Для запуска с вершины космического лифта одноступенчатый разгонный блок потребует меньше топлива и сам такой блок будет меньше в размерах, чем ракета, поднимающаяся с Земли, запуск малых спутников с вершины лифта будет более дешёвым. Со временем запуски малых спутников с Земли прекратятся, и они будут запускаться только с вершин космических лифтов.

Важно, чтобы ракетчики не воспринимали космический лифт как конкурента, который отменит запуски всех ракет и оставит их без средств к существованию. Это может привести к сопротивлению строительству лифта работниками космической отрасли. Запуски ракет останутся в том же объёме, но их характер изменится. Больше будет с Земли запускаться тяжёлых ракет, которые доставляют станции на вершину космического лифта, модули для космических станций, космические буксиры, но запуски лёгких ракет с Земли прекратятся, а средних ракет уменьшатся. Вместо одиночных запусков модификаций «Союз» и «Прогресс» сначала будет запускаться их массовое количество, которое сменится долгим затишьем, поскольку они станут многоразовыми. Выпускающие их фирмы займутся профилактическим осмотром и ремонтом многоразовых аппаратов. Те фирмы, которые специализируются на запуске лёгких ракет будут изготовлять разгонные аппараты для запусков с вершины космического лифта на орбиту. Фирмы, специализирующиеся на суборбитальном туризме, перепрофилируются и будут заниматься орбитальным туризмом на орбитальных космических станциях и на станциях на вершине космического лифта. Некоторые спутники средней массы будут собираться на вершине космического лифта, их по частям будут роботы доставлять туда, поэтому старты ракет со спутниками средней массы уменьшатся, но не прекратятся, поскольку некоторые высокотехнологические спутники, не разбираемые на части, возможно собирать только на Земле.

Все эти изменения произойдут только лет через 15–20 при оптимистическом сценарии, только через этот срок может быть построен первый космический лифт. Массовое строительство лифтов начнётся лет через 30–50. Поэтому я не указываю конкретные цифры, какие носители в каком количестве будут созданы, а рассматриваю только общую тенденцию. Не имеет смысла строить точные прогнозы на такой длительный срок.

5. Осуществляется доставка грузов в космос без длительной подготовки.

Если для каких-либо целей достаточно пребывания космического груза на станции на вершине космического лифта в невесомости, то понадобится мало времени порядка 3 суток для доставки груза. Если требуется вывести груз на орбиту Земли, то к этим 3 суткам понадобится ещё 2 суток, чтобы поднять топливо с поверхности Земли и заправить многоразовый разгонный блок для отправки груза на орбиту. В трое суток включаются следующие периоды: 1) подъём робота-носильщика с грузом за спиной до высоты 101 км займёт около суток времени, 2) ещё около суток понадобится для технической диагностики робота, что все его системы работают нормально, 3) около суток понадобится, чтобы упаковать и уложить груз в спускаемый аппарат на спине робота. Если готовится орбитальный полёт, то проверяют около суток техническое состояние второго робота и заливают в бак на его спине ракетное топливо для разгона космического аппарата, затем около суток понадобится, чтобы робот доставил топливо по лестнице на высоту 101 км, и несколько часов понадобится, чтобы перелить топливо из бака на спине робота в баки разгонного блока на вершине лифта. Если робота с топливом снарядить одновременно с подготовкой робота с грузом, то его понадобится отправить на сутки раньше, чтобы он доставил топливо по лестнице, тогда доставка груза на орбиту Земли займёт 4 суток.

Лифт имеет 4 лестницы, по ним 8 роботов и 4 разгонных космических аппарата смогут за 4 суток одновременно доставить 4 космических груза, которые могут включать по нескольку малых космических аппаратов или по одному среднему аппарату. Сейчас для запуска ракеты её надо сначала построить, что занимает несколько месяцев.

6. Космическая станция на вершине лифта улучшит быт космонавтов.

В настоящее время на орбитальную космическую станцию не может быть доставлено много воды, что ограничивает быт космонавтов. Экономя воду, они обтираются влажными салфетками, редко моются. Станция на вершине низкоорбитального космического лифта имеет водоснабжение с Земли. По трубам наверх лифта подаётся водяной пар и холодный воздух [7], они смешиваются в кране и получается вода, которой можно мыть руки, мыться и т. п… Космонавт по окончании четырёхдневной рабочей недели может на одни сутки выходного дня спуститься на Землю и побывать дома. Подъём и спуск по лестнице лифта у него займёт 2 суток. У него получится 3 суток отдыха и 4 суток труда, потому что при спуске и подъёме он может отдохнуть: почитать, посмотреть фильмы, написать письмо. Но при необходимости более интенсивных работ космонавт при спуске и подъёме тоже работает: читает литературу по выполняемой работе, вычисляет на компьютере и т. п… Тогда рабочая неделя у него будет длиться 6 суток.

Также электроэнергия на станцию на вершине лифта может подаваться по кабелям с Земли, поэтому не будет ограничений на потребление электроэнергии.

7. Решение проблемы космического мусора.

Космический мусор повреждает космические аппараты, иногда безвозвратно [13]. С ним предлагают бороться путём ужесточения национального законодательства стран, обязав производителей космических аппаратов уводить их с работы по окончании работы [13]. Но мусора накопилось уже достаточно много, как быть с уже накопленным мусором? Есть ряд проектов строительства космических аппаратов с сетями, которые после сбора обломков будут сталкивать пакет с мусором на Землю [13], предлагают также обстреливать обломки из ионной пушки так, чтобы они падали на Землю [13]. Но это нерациональное расходование материалов обломков. Генеральный директор по автоматическим космическим системам и комплексам Госкорпорации «Роскосмос» В. В. Хартов предложил перерабатывать мусор, не снимая его с орбиты [13]. Особенностью сталкивания мусора с орбиты или сбора космического мусора является то, что необходимо часто заправлять космические аппараты, которые гоняются за мусором. Чтобы не заправлять такие аппараты часто, предлагают использовать на мусоросборщиках ионные двигатели, но они медленные, им месяцы требуются для перелётов, которые с обычным двигателем занимают часы. Строительство космического лифта позволит окончательно решить проблему космического мусора, поскольку мусоросборщики смогут часто пристыковываться к станции на вершине космического лифта и заправляться. Лестницы лифта имеют площадки, на которых может стоять робот, пропуская идущего ему навстречу по лестнице робота. За сутки можно поднимать десяток роботов с топливным баком за спиной и заправлять десяток мусоросборщиков. Также на вершине космического лифта можно разгружать пакеты с космическим мусором и доставлять их на Землю для переработки. Не понадобится запускать в космос дорогие станции по переработке мусора, в то же время мусор не будет сгорать в атмосфере. При использовании космического лифта мусор будет весь собран.

8. Решение проблемы ремонта космических аппаратов.

В настоящее время в условиях космоса может быть осуществлён только простейший ремонт космических аппаратов: дозаправка аппарата топливом, расправление нераскрывшихся антенн [3]. Более сложный ремонт может быть осуществлён космонавтами на МКС, но у них плотная программа исследований, не выделяется время на ремонт космических аппаратов. Строительство космического лифта позволит осуществлять ремонт космических аппаратов любой сложности. Буксир будет подцеплять космический аппарат и пристыковывать к космической станции на вершине лифта. Специалисты в скафандрах будут осматривать космический аппарат, выявлять повреждения. Далее с Земли будут в течение 3 суток доставляться запасные части, которые будут заменяться специалистами в скафандрах. Если космический аппарат маленький, его можно будет заносить внутрь станции на вершине космического лифта и осматривать специалистами без скафандров. Устроенный космический аппарат буксир будет доставлять обратно на орбиту.

9. Складирование отработанного ядерного топлива и вредных химических отходов на Луне.

В настоящее время изобретено обогащение уже отработанного ядерного топлива и его вторичное использование. Но не всё отработанное топливо поддаётся переработке, остаются ядерные отходы [10]. Обычно, когда начинают складировать их в какой-либо местности, тут же начинаются протесты зелёных в этой местности. На Луне никто не живёт, поэтому если захоронить отходы в какой-либо местности на Луне, протестов не будет. Для этого не требуется какой-то сложной техники. Достаточно приземлить космический аппарат с герметичным контейнером с ядерными отходами в отведённой для этих целей местности на Луне в заданной точке. Проблемой является надёжность взлёта ракеты с ядерными отходами с поверхности Земли. Ракеты иногда терпят аварии при взлёте. В случае такой аварии радиоактивные вещества будут рассыпаны по большой площади на Земле. Доставка ядерных отходов роботом-носильщиком по лестнице космического лифта является более надёжной процедурой. Даже если с роботом что-то случится, можно будет направить другого робота к месту остановки первого робота и перегрузить контейнер с ядерными отходами на второго робота, который продолжит путь наверх. Если у робота ноги, как у обезьяны, будут исполнены хватательными, как руки, зацепление в четырёх точках достаточно надёжно. На вершине космического лифта контейнер с отходами будет перегружаться на лунную посадочную платформу, которая будет взлетать с Земли пустой. Кроме ядерных отходов таким способом можно захоронить вредные для природы Земли вещества.

10. Создание рабочих мест для человекоподобных роботов.

На международной космической станции работал человекоподобный робот FEDOR [4]. Робот российского производства, способен делать многое из того, что умеют люди: ходить, как люди, подниматься по лестнице, преодолевать полосу препятствий, водить автомобиль, ползать на четвереньках, садиться на шпагат, стрелять с двух рук по мишеням, работать пилой и болгаркой, делать уколы, донести человека до машины и отвезти его в больницу. Изначально он предназначен для спасения людей для МЧС и пожарной службы. Робот оснащён двумя камерами, тепловизором, микрофоном, GPS, ГЛОНАСС, полутора десятками дальномерных лазеров и специальной системой для определения положения тела. Он узнаёт типовые предметы и инструменты, различает препятствия. Робот Фёдор летал в космос, находился на МКС 17 суток. Робот может управляться дистанционно человеком, одевшим очки дополненной реальности, копируя его движения. Создание такого робота – дорогостоящее мероприятие, «Роскосмос» хотел бы экономически окупить эти затраты. Для этого понадобится массовый выпуск роботов, но должно быть предложено много видов работ для этого робота. Чем больше работ сможет выполнять робот, тем больше роботов может быть выпущено. В качестве робота, поднимающегося и спускающегося по лестнице космического лифта предлагается использовать увеличенную и функционально упрощенную его копию. Когда космические лифты начнут строиться возле каждого крупного города, понадобятся сотни таких роботов, чем будет частично решена задача нахождения применения роботу.

11. Если будет построен тросовый космический лифт до поверхности Луны [12], то понадобится доставлять груз к нижнему концу троса.

Средняя скорость перемещения Луны по орбите Земли равна 1,022 м/с или 3681 км/ч [15]. Если спустить нижний конец троса в атмосферу Земли, он будет двигаться с такой скоростью. Придётся догонять его на самолёте. Но перегружать доставляемый груз с самолёта на конец троса – сложная проблема. Низкоорбитальный космический лифт позволит доставлять груз до низкой орбиты, а оттуда космическим буксиром до конца троса, к которому пристыкуется буксир, после чего груз можно будет перегрузить. В космосе нет сопротивления воздуха и порывов ветра, как в атмосфере Земли, поэтому процедура перегрузки будет более простой.

12. Низкоорбитальный космический лифт более защищён, чем тросовый космический лифт, от радиации и попадания космического мусора.

Тросовый космический лифт протянут через радиационные пояса Земли, поэтому поднимающиеся по нему люди будут получать дозы радиации. Этого недостатка хотят избежать путём более быстрого перемещения по тросу. Также тросовый лифт должен иметь на вершине космический аппарат, заправленный топливом, чтобы отклонять лифт влево-вправо от траектории движения космического мусора. Придётся создавать систему раннего предупреждения о попадании в трос космического мусора. Низкоорбитальный космический лифт находится ниже радиационных поясов Земли и ниже траекторий полёта космического мусора, поэтому он защищён от них.

13. Лифт может способствовать политическому объединению территорий.

Если существуют две конфликтующие территории на Земле: две страны или две территории одного государства, их можно помирить путём вовлечения их в совместную созидательную деятельность. Если жителям конфликтующих территорий предложить вместе осваивать новые территории в космосе, на других планетах, для чего на их территориях строится космический лифт так, что часть лестниц лифта находится в одной стране или территории, а вторая часть – в другой стране или территории. Жители конфликтующих территорий начинают совместно пользоваться лифтом и активно осваивать новые территории на других планетах, что примиряет их друг с другом, переориентируя с дележа территорий на поиск новых территорий.

Таким образом, вырисовывается довольно радужная картина применения низкоорбитального космического лифта, и можно заключить, что это удачная конструкция, которая пойдёт на пользу развития космонавтике.

Список литературы

1. Арцутанов Ю. В космос на электровозе. / газета «Комсомольская правда» 31.07.1960 г., Воскресное приложение;

2. Афанасьев И. Не «Электроном» единым. Создание российского сверхлёгкого носителя. / ж. Русский космос, 2020, июнь, с. 50–55

3. Афанасьев И. Орбитальный автосервис. / ж. Новости космонавтики, 2018, вып. 3, с. 70–71

4. Афанасьев И. «Фёдор» летит на МКС. / ж. Русский космос, 2019, вып.9, с. 2–9

5. Вавилин А. От сложного к простому. / ж. Популярная механика, 2017, апрель, с. 38–42

6. Салмин А. И. Задача создания 3D-поезда для добычи гелия, водорода, углекислого газа и других газов из верхних слоёв атмосферы планет. / www.researchscience.info / ежемесячный международный научный журнал «Research and science» Словакия, Банска Быстрица, 2019, вып. 5, с. 17–25

7. Салмин А. И. Космический лифт для доставки пассажиров и грузов с поверхности Земли или иной планеты на низкую орбиту и обратно и способ его строительства. / www.fips.ru / Патент на изобретение РФ № 2735441 по заявке № 2019138009/20(074854) от 18.11.2019 г. Опубликовано – бюллетень Роспатента № 31 от 2.11.2020 г.

8. Салмин А. И. Расчёт времени добычи порции металла на астероиде путём плавления лучами прожектора. / www.научный-сборник.рф / международный журнал «Инновационное развитие» Пермь: Центр социально-экономических исследований, 25.03.2017 г., 2017 г., вып. 3, с. 44–49

9. Салмин А. И. Способ добычи полезных ископаемых на астероиде с помощью искусственного освещения. / www.fips.ru / Патент на изобретение РФ № 2586437 по заявке № 2014148872/20(078578) от 26.11.2014. Опубликовано в бюллетене Роспатента № 16 от 10.06.2016 г.

10. Салмин А. И. Сравнительный расчёт полной эффективности захоронения радиоактивных отходов в разных местах. / www.science-perm.ru / Архив конференций / Материалы первой международной научно-практической конференции «Теоретические и прикладные аспекты управления промышленностью» Пермь: научно-издательский центр «Инноватика», 20.11.2016, с. 8–13

11. Салмин А. И. Хранилище для футляров с информацией, синхронизирующее дополнительное смешанное лазерное освещение с работой зоны интенсивного развития техники и носовые опоры солнцезащитных очков. / www.fips.ru / Патент на изобретение РФ № 2615822 по заявке № 2015118739/11(029078) от 19.05.2015 Опубликовано в бюллетене Роспатента № 11 от 11.04.2017 г..

12. Транспортная система Земля-Луна / www.fips.ru / Патент на изобретение РФ № 121233 по заявке № 2011153485/11 от 27.12.2011

13. Чёрный И. Куарону и не снилось… Разгрести «орбитальную свалку». / ж. Новости космонавтики, 2017, вып. 6, с. 50–52

14. Ядерные реакторы в космосе: Транспортно-энергетический модуль. / www.habr.com, дата обращения 13.07.2015 г.

15. Система Земля-Луна. / www.grandars.ru, 20.12.2020 г.

Оглавление

1. Христианские технологии с точки зрения современного и будущего уровней знаний

2. Задача создания 3D-поезда для добычи гелия, водорода, углекислого газа и других газов из верхних слоёв атмосферы планет

3. Обзор применения материалов на основе углерода

4. Расчёт времени добычи порции металла на астероиде путём плавления лучами прожектора

5. Сравнительный расчёт полной эффективности захоронения радиоактивных отходов в разных местах

6. О системных изменениях в космонавтике при строительстве низкоорбитальных космических лифтов