Автор проекта спутника «Маяк» в Воронеже: «Космос надо превращать в бизнес»

Кандидат технических наук, руководитель проекта спутника «Маяк» Александр Шаенко приехал в Воронеж, чтобы прочитать лекцию «Красота космоса и космонавтика». Выступление состоялось в рамках фестиваля «Научные встречи ИЦАЭ. Резонанс», который прошел с 24 по 27 октября. Воронежцы смогли бесплатно посетить лекции известных ученых и популяризаторов науки. Организатором выступил Информационный центр по атомной энергии Воронежа.

Почему в космической отрасли все реже совершаются прорывы, когда люди полетят на Марс и почему космос – перспективное и недорогое направление для бизнеса, Александр Шаенко рассказал в интервью корреспонденту РИА «Воронеж».

– Раньше космическая отрасль развивалась быстро. Всего через четыре года после запуска первого спутника в космос уже полетел человек, а еще через восемь лет люди высадились на Луну. Однако потом стало все меньше прорывов. Почему?

– Сначала космонавтика была делом энтузиастов. На их книгах выросло новое поколение космических инженеров, которые смогли найти финансирование и занимались любимым делом. В конце Второй мировой все стали понимать, что будущее за ракетным оружием. Тогда государства начали вкладывать деньги в разработку ракет, которые бы решали военные цели. Однако люди, занимавшиеся этим, были теми самыми инженерами, выросшими на книгах космических энтузиастов. Они понимали, что с военной ракеты можно снять боеголовку, поставить туда спутник и запустить его в космос. Так и получилось. В России испытывали военную баллистическую ракету Р-7. Во время одного из запусков инженеры сняли с ракеты боеголовку, установили туда спутник и запустили его на орбиту. Эффект, который это событие произвело на мировое сообщество, был колоссальным. Нечто подобное было бы, если бы мы сейчас сделали телепорт. Самой технологичной державой тогда считалась Америка, а тут внезапно ее обогнала наша страна. Политики это оценили и начали активно спонсировать космическую программу. В результате через четыре года после запуска первого спутника в космос отправился первый человек.

Это действительно космическая скорость развития технологий. Но тут есть один важный нюанс. Запуск первого спутника был не очень дорогим мероприятием, так как у нас уже была готовая ракета. Для запуска человека в космос понадобилось строить другую ракету, но с точки зрения стоимости это было еще терпимо. Однако дальнейшие шаги в освоении космоса становились все более дорогими. Когда американцы поняли, что отстают, то усложнили задачу. Их целью стала высадка человека на Луну. Задача была настолько дорогой, что на пике финансирования они тратили на космическую программу 4,5% от расходной части бюджета страны. Сейчас тратят примерно в восемь раз меньше.

Следующей целью после покорения Луны должен был стать полет человека на Марс. Но это оказалось настолько дорого, что ни мы, ни американцы не смогли себе это позволить. Политики поняли, что престиж страны можно поддерживать и более бюджетными способами – к примеру, спортивными победами. Поэтому сейчас космонавтика, конечно, развивается, но не такими темпами. Хотя технологии становятся все более дешевыми и доступными. Я думаю, в дальнейшем большую роль в развитии космоса сыграют частные компании. Технологии будут развиваться за счет конкуренции между ними.

– Почему следующей целью человечества считается именно Марс? Ведь это не самая близкая к Земле планета.

– Во Вселенной не так много небесных тел, которые мы могли бы освоить на имеющемся у нас уровне технологий. Грубо говоря, их всего три. Это наш спутник Луна и две ближайшие планеты – Венера и Марс. Луна ближе всего, но люди там уже были. К тому же она довольно сложна в плане освоения. Там нет атмосферы, которая защищала бы от космической радиации и метеоритов. Поэтому устройство на ней колонии довольно проблематично.

Следующая по близости к нам планета – Венера. Но там слишком жарко (средняя температура +467 градусов) и очень высокое атмосферное давление (около 93 бар). На Марсе условия гораздо ближе к земным, средняя температура на экваторе летом может подниматься до +20, давление – 6,1 мбар. Соответственно, Марс – самая перспективная планета для колонизации. Конечно, теоретически мы еще можем долететь до спутников Юпитера, к примеру, до Европы или Ганимеда. Но они находятся очень далеко, поэтому такая экспедиция будет весьма дорогой.

– Если современные космические технологии позволяют нам отправить человека на Марс, почему люди там еще не побывали?

– Действительно, существующие ракеты, виды топлива, системы жизнеобеспечения это позволяют. Но и океан, к примеру, можно переплыть на бревне, а можно на корабле. Если поплыть на корабле, шансы достигнуть цели гораздо выше. Для более успешного выполнения задачи нужны более совершенные технологии. В первую очередь, на мой взгляд, нам нужно усовершенствовать двигатели, чтобы использовать меньше топлива для достижения Марса. Если бы мы строили корабль прямо сейчас, то, скорее всего, на него был бы установлен жидкостный ракетный двигатель – в качестве топлива он использует жидкости или сжиженные газы, например водород, кислород или керосин. У них удельный импульс (показатель эффективности ракетного двигателя) максимум 500 секунд. Если мы сможем освоить ядерные двигатели, они будут в два раза эффективнее. Еще более эффективны будут мощные ионные двигатели. В них реактивная тяга создается благодаря ионизированному газу, который разгоняют до высоких скоростей в электрическом поле. Такие двигатели есть уже сейчас, но у них небольшая тяга. Чтобы на их основе сделать корабль для полета к Марсу, их нужно будет собрать в очень большую батарею. Их можно усовершенствовать, но на это понадобится лет пять-шесть.

– Освоение космоса имеет практический смысл, или человечество занимается этим исключительно в научных целях?

– Космос – это не только наука. Есть разработки, которые можно использовать и даже продавать. Три основных направления, которые сейчас развиваются, это спутниковая связь, спутниковая навигация и съемка Земли из космоса. К примеру, при использовании спутниковой связи телефон связывается не с сотовой вышкой, а со спутником на орбите. Используя такой телефон, вы можете позвонить домой, находясь посередине Тихого океана, где нет сотовых вышек и мобильная связь, соответственно, не работает. Очень хороший вариант для тех мест, где по каким-то причинам нет связи.

Еще одно направление – спутниковая навигация. К примеру, ваш смартфон способен принимать информацию от спутников, поэтому в нем работает навигатор. Еще одна космическая разработка, которая использовалась в навигаторе на вашем телефоне, – картография. На орбите летает спутник, у которого есть мощная фотокамера. Он делает снимки улиц, мостов рек, озер, и так получается карта.

Спутники используются и для передачи телевизионного сигнала. А мы ставим тарелочку-приемник и смотрим спутниковое телевидение. Этим занимаются как государственные компании, так и частные. Но все они используют космос для получения прибыли. За спутниковую связь и ТВ платит потребитель, а за спутниковую навигацию – производители чипов, которые устанавливаются в наши смартфоны и другие устройства.

– Вы руководили командой, впервые в России отправившей спутник в космос с помощью с краудфандинга. Почему вы решили заняться проектом «Маяк»?

– Я хотел показать, что космонавтика – это доступно, и чтобы заниматься разработками в этой сфере, не нужно гигантских вложений, а над конкретным проектом необязательно должен трудиться целый научный институт. Для этого даже не нужно работать в Роскосмосе. Люди смотрят новости про зарубежные частные космические проекты, про Илона Маска и думают, что такое могут делать только за границей, и то миллиардеры. Но это не так. Я просто решил показать, что это возможно, и придумал проект «Маяк» – спутник, который будет светиться в небе, как звезда.

– Как вы собирали свою команду?

– Просто разместил объявление в тематической группе в соцсети. Написал, мол, ребята, есть вот такой интересный проект, кто хочет поучаствовать – приходите. И люди пришли. Интересно, что в собравшейся команде до этого космонавтикой занимался только я. Остальные были кем угодно: от инженеров каких-то других направлений до пиарщиков. Всего в проекте «Маяк» приняли участие 43 человека. Но так как это все было в формате хобби, некоторые начинали работать на каком-то этапе, потом уходили. Были даже люди, которые специально приезжали из другого города к нам, чтобы закрутить один винтик и знать, что их винтик полетит в космос. Основной костяк команды составили человек 15. Спутник мы делали в свободное от работы время, а деньги на его постройку и испытания пришлось собирать через краудфандинг-платформу. Мы провели две кампании. Были периоды, когда нужно было срочно оплатить какие-то работы, а денег не было, и нам приходилось вкладывать свои. Но это было очень увлекательно и интересно, и аппарат мы все-таки построили. В общей сложности спутник обошелся нам чуть меньше чем в 2,5 млн рублей. Как видите, деньги хоть и не маленькие, но совсем не космические. Весь проект у нас занял около четырех лет – с 2014-го по конец 2017 года. Тоже не астрономический срок.

– Из чего вы собирали спутник? Неужели где-то просто так можно купить запчасти для космического аппарата?

– Все детали мы проектировали сами и делали на заказ. К примеру, платы заказывали на обычном предприятии под Москвой, железо делали в Нижнем Новгороде, ну и так далее.

– У вашего спутника были какие-то задачи помимо того, чтобы просто оказаться на орбите?

– Основной задачей было показать, что космос доступнее, чем все думают. Кроме этого, мы решали и некоторые научно-технические задачи. Первая – сведение с орбиты космического мусора. Сейчас различные рукотворные объекты, которые вышли из строя, или остаются болтаться на орбите земли, или сводятся с орбиты при помощи двигателей. Но устанавливать двигатели на все объекты сложно и дорого. Плюс нужно иметь систему ориентации, чтобы точно управлять этими двигателями. Это может стать проблемой. Наш «Маяк» после выхода на орбиту должен был раскрыть солнечный отражатель в виде пирамиды из металлизированной пленки, которая в 20 раз тоньше человеческого волоса. Благодаря этому он начинает быстрее тормозить в атмосфере и постепенно снижается. По плану он должен был покружить на орбите только месяц, а затем уйти вниз, в более плотные слои атмосферы, и сгореть там. В дальнейшем подробную технологию можно будет использовать для сведения космического мусора с орбиты.

Вторая задача – сделать объект, который будет светиться с определенной, заранее заданной яркостью. Это позволило бы проверять расчеты видимой звездной величины разных космических объектов. Поэтому пленка, которую выпускал спутник, представляла собой солнечный отражатель.

Третьей задачей было исследование плотности верхних слоев атмосферы. Аппарат, который за счет пирамиды из пленки имел бы большую площадь, должен был очень сильно реагировать на изменение плотности окружающей среды. К примеру, на Солнце произошла вспышка, атмосфера разбухла, стала плотнее, и аппарат начинает быстрее тормозить. Атмосферу можно было изменять очень точно.

– Вам удалось выполнить все намеченные задачи?

– И да, и нет. Запуск спутника состоялся, нам его делал Роскосмос. Причем они нам сами позвонили и предложили, что было очень неожиданно. Дело в том, что запуск нашего космического аппарата стоит на рынке примерно 10 млн рублей. Когда тебе звонят и совершенно бесплатно предлагают услугу, которая стоит таких денег, ты непроизвольно начинаешь искать подвох. Но мои опасения не оправдались. Мы действительно ни рубля не заплатили за запуск. И он был успешным, наш аппарат оказался на орбите. Но все прошло совсем не идеально. Вместе с нами запускались 73 аппарата – насколько нам известно, десять из них погибли. По-видимому, во время запуска произошла утечка гидразина, который используется в качестве топлива. В вакууме он распался на свободные радикалы, которые вступили в реакцию с материалами некоторых спутников и привели их к выходу из строя. Мы эту версию написали, и на нас обрушился довольно большой поток критики, в том числе из Роскосмоса. А в начале марта этого года вышла новость о том, что одна компания, которые вместе с нами запускалась на орбиту, получила страховку именно потому, что произошла утечка гидразина. Наверное, это подтверждение нашей версии.

Так или иначе, светоотражающая пирамида нашего спутника, по всей видимости, не раскрылась, и его свечения в небе мы не увидели. Но по совокупности признаков мы видим, что спутник не упал с орбиты. То есть сейчас он летает в небе, но не как яркая звезда, а как темный кирпичик.

– Вы сами хотели бы полететь в космос?

– Ну, не отказался бы разок туда слетать, но стать профессиональным космонавтом я бы не хотел. Знаете, космонавт и инженер космической промышленности – это очень разные профессии. Примерно как летчик и авиаконструктор. Одному нравится управлять механизмами, другому – эти механизмы делать. Мне больше нравится делать.

– Сейчас в космос могут летать только специально подготовленные люди. Обычному человеку трудно вынести перегрузки при запуске и долгое нахождение в невесомости. Почему ученые и космические инженеры не борются с этими препятствиями на пути людей в космос? Неужели это неразрешимая задача?

– Нет такой задачи. Цели, которые люди сейчас ставят перед собой в космосе, решаются полетами небольшого количества людей. Для них не нужна массовость. Если потребуется, чтобы в космос летало как можно больше людей, наверное, будут другие корабли, другие ракеты, и ситуация упростится. Будет как с авиацией – сначала это был удел смельчаков и героев, а сейчас кто угодно может сесть на самолет и махнуть, к примеру, на юга.

– Что же должно произойти, чтобы космические путешествия стали столь же обычным делом?

– Думаю, нужно, чтобы это стало коммерчески выгодным. К примеру, вы построили отель на орбите. Чтобы он окупился, вам надо, чтобы туда прилетала тысяча человек в год. Вам придется сделать так, чтобы практически любой человек мог долететь туда на вашей ракете. Тогда следует сделать другую ракету. В общем, нужно сделать из космоса бизнес.

– Как простому человеку придумать проект, на котором можно зарабатывать в космосе?

– Мы, запустив свой собственный спутник, доказали, что на создание космического аппарата не нужно тратить космические деньги. А идеи бизнеса, на мой взгляд, должны идти от человека и от его интересов. Приведу пример. Я, помимо того что занимаюсь космической техникой, немножко занимаюсь образованием в области космонавтики. Однажды я проводил курсы повышения квалификации по космонавтике для непрофильных инженеров и гуманитариев в МГТУ имени Баумана. Туда пришли совершенно разные люди: от парня, который учился на режиссера и снимал кино про космос, до менеджера из Роскосмоса. Так вот, у этого менеджера была коллега, родом из Калининграда. И она придумала такой проект. В Калининграде море иногда выносит на берег янтарь. Но это происходит не в любом месте, а только там, где есть определенный наклон берега по отношению к волнам. Она предложила сделать для туристов сервис, который при помощи спутниковых снимков помогает находить места, где есть все условия для появления янтаря. Люди будут открывать приложение и видеть, куда пойти пособирать янтарь. Я бы в жизни не додумался до такого использования космонавтики.

– А у вас есть какой-то собственный, частный проект в области космонавтики?

– Да. Сейчас мы с ребятами занимаемся стартапом в сфере космических биотехнологий. Разрабатываем биологическую систему жизнеобеспечения замкнутого цикла. Для длительных межпланетных перелетов, к примеру, на Марс, и строительства там космической базы нужно создать замкнутый круговорот пищи, воздуха и воды. Грубо говоря, когда мы летим на МКС, нам надо взять с собой запасы воздуха, воды и еды, а по мере их расходования привозить новые. Земля, на которой мы живем, – тоже объект, который летает в космосе. Но здесь все устроено несколько иначе. Существует круговорот веществ в природе. Биосфера замкнута. Она потребляет лишь энергию солнца. Больше сюда ничего не нужно привозить извне. Наша цель – создать на корабле замкнутую биосферу, которая извне получала бы только энергию.

В советское время подобными разработками занимались две научные группы в разных институтах, в ИМБП в Москве и в Институте биофизики в Красноярске. Суть проекта в следующем. В специальной большой установке живут микроскопические водоросли – хлорелла или спирулина. Они выделяют кислород, поглощают углекислый газ и служат кормом для животных, которые также будут на борту. Однако основная проблема заключалась в том, что эти замкнутые системы требовали слишком много энергии. Для деятельности одной из таких установок нужно было 45 кВт электричества, а на станции «Мир» на троих человек вырабатывалось всего 35 кВт. Это был просто колоссальный расход. Поэтому программа не была реализована. Мы познакомились с людьми, которые занималась этим проектом еще в советское время, и совместно хотим сделать разработку более энергоэффективной. Благо, современные технологии это позволяют. Когда наша установка будет готова, мы планируем сперва отправить ее в космос вместе с подопытными животными – мышами или тараканами. Если все пройдет успешно, будем предлагать нашу установку тем, кто будет заниматься дальними полетами. Я очень хочу, чтобы это была наша страна.