Рисунок 8. — Потребности завтрашних космонавтов приведут к заметным достижениям в области эргономики и психологии.
Физика твердого тела
Немногие сферы деятельности продвигают это чрезвычайно перспективное направление быстрее, чем освоение космоса, которое ставит во главу угла малый вес и компактность. Миниатюризация оборудования, размещаемого, например, на спутниках США, стала одним из чудес современного мира науки.
Важная часть этого движения к миниатюрному оборудованию лежит в области электроники, где этот процесс называется микроминиатюризацией, молекулярной электроникой, микромодульным проектированием или целым рядом других терминов. По сути, речь идет о значительном уменьшении размеров оборудования за счет «интегральных схем», совмещенных функций, объединения сложных компонентов в единую молекулярную конструкцию и т. д.
Технология продвинулась до точки, когда полноценные радиоприемники могут быть уменьшены до размеров кусочка сахара.
Очевидно, что эта тенденция таит в себе практически безграничную полезность для дома, завода, рынка, автомобильной дороги, больницы или практически любой другой сферы, которую только можно назвать. Настолько велики перспективы, что практически каждая компания по производству электроники в стране берется «перенести уровень технологии в принципиально новые области» и эксплуатировать там ее многочисленные возможности. [41]
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ СОЮЗЫ
Вполне возможно, что наша национальная программа освоения космоса также приведет к укреплению экономических союзов не только внутри наших национальных границ, но и на международной основе. Интересные рассуждения на этот счет были высказаны видным должностным лицом Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства:
Я думаю, мы можем ожидать, что совокупное влияние реактивных самолетов и систем спутниковой связи позволит нам интегрировать ныне несколько отдаленные штаты Гавайи и Аляску с остальными штатами так же тщательно, как Восток и Запад уже интегрированы. Во-вторых, и во многих отношениях это более интригующая возможность, — перспектива создания по-настоящему международной экономической организации. Совершенно очевидно, что даже сегодня большая часть экономики Соединенных Штатов зависит от внешней торговли. Некоторые страны мира, такие как Англия или Япония, почти полностью зависят от внешней торговли в плане своего базового уровня жизни; однако текущая практика внешней торговли неизбежно опирается на несколько размеренный уклад, диктуемый нашей нынешней пропускной способностью связи. Сможем ли мы повысить эффективность и результативность нашей деятельности во внешней торговле за счет использования новых средств связи, которые предвидятся в настоящее время, конечно же, будет зависеть от нашей политической способности выработать жизнеспособные договоренности к нашей взаимной выгоде с нашими зарубежными друзьями.
Один из уроков истории в области связи заключается в том, что увеличение возможностей никогда не оставалось невостребованным. Способность делать что-то новое всегда приводила к тому, что использование этой способности признавалось выгодным во всех сферах — как коммерческой, так и государственной. [42]
ЧАСТНОЕ ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСТВО В КОСМОСЕ
До сих пор освоение космоса было более или менее исключительной прерогативой федерального правительства. Представляется маловероятным, что эта ситуация существенно изменится в ближайшем будущем. Но в конце концов возникает вопрос: неужели природа космоса такова, что в нем нет места традиционной американской концепции частного предпринимательства?
На этот счет ведутся дебаты. Однако в последнее время появились признаки того, что бизнесмены чувствуют свою способность осуществлять определенные коммерческие операции и предоставлять услуги в космосе.
Космический рубеж неизбежно расширит масштабы мышления и принятия рисков со стороны бизнеса. Когда мы имеем дело с космосом, мы имеем дело с технологией, требующей для своего развертывания планетарного масштаба, десятилетий времени на разработку и гораздо больших инвестиций для преодоления порога экономической окупаемости, чем это принято в современном бизнесе. Бизнес теперь должен мыслить в международных категориях и в масштабах следующего поколения предпринимателей. Он должен пойти на большие риски с тем же видением, которое позволило предыдущему поколению строителей проложить железнодорожные пути через дикие земли и заложить основы нашей современной экономики. [43]
Между прочим, следует отметить, что освоение космоса уже стимулирует создание предприятий самого разного масштаба. Возникли мириады малых предприятий, многие из которых являются «поставщиками специального оборудования для более крупных концернов, несущих ответственность за основные компоненты и системы». [44]
В какой степени частное предпринимательство будет вовлечено? Вот одна из точек зрения:
С течением лет, по мере того как космическая аппаратура становится все более надежной, а работа по получению научных данных из космоса приобретает все более рутинный характер, определенно, многие из необходимых эксплуатационных объектов могут быть переведены на самоокупаемую основу силами частной промышленности.
Вероятно, первые возможности для частных инвестиций появятся в коммерческом использовании спутников. Заглядывая еще дальше в будущее освоения космоса, возможно, появятся экономические основания для создания принадлежащей частным лицам пусковой службы, которая выводила бы объекты в космос в мирных целях для дружественных правительств, международных агентств, промышленности и университетов.
Сама база, с которой будет действовать коммерческая пусковая служба, может быть создана по подобию портового управления. Такой невоенный международный космопорт может развиваться как центр для многих частных предприятий, связанных с космической деятельностью. К ним могут относиться объекты обслуживания и технического ухода; службы обработки данных; центры космической связи; лабораторные объекты; стандартизированное оборудование для спутников и других космических аппаратов; запасы топлива; медицинские службы; биологические службы и общие поставки.
Отказываясь от идеи коммерческого космопорта, неужели все будущие станции слежения, обсерватории и станции обработки данных должны принадлежать правительству? Как насчет экспериментальных станций для имитации космических условий? Как насчет лабораторий и станций, фактически построенных в космосе? Или же принадлежащие частным лицам объекты однажды предложат эти услуги на международной основе правительствам, промышленности, университетам и международным агентствам?
Наиболее вероятными первыми предприятиями, пригодными для коммерческой деятельности с использованием космических технологий, станут всемирная спутниковая связь, частное прогнозирование погоды и высокоскоростные ракетные перевозки пассажиров и грузов Земля — Земля. [45]
Рисунок 9. — Электрические и электронные потребности космической программы требуют все больше квалифицированной рабочей силы.
РАБОЧИЕ МЕСТА
Вероятно, не существует надежного способа оценить количество американцев, которые сегодня заняты благодаря национальным усилиям по освоению космоса, равно как и точно оценить число тех, кто, вероятно, получит работу в предстоящие годы.
Однако можно сказать следующее: их число уже исчисляется десятками тысяч, а вероятнее всего, и сотнями тысяч.
Администратор Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства сообщил, что в его ведомстве в настоящее время работают 18 000 человек. И он добавляет: «Несмотря на масштаб этой организации, мы оцениваем, что примерно 75 процентов нашего бюджета будет расходоваться через контракты с промышленностью, учебными заведениями и другими негосударственными группами».
Таким образом, количество частных лиц, работающих над проектами НАСА, само по себе велико. Число лиц, занятых в Министерстве обороны, самим министерством или для него над ракетными или космическими проектами, несомненно, еще выше.
В дополнение к ним необходимо добавить мужчин и женщин, занятых в частной промышленности на должностях, напрямую не связанных с космической программой, но чьи рабочие места тем не менее были созданы благодаря ее стимулирующему воздействию.
Фактом является то, что военные и мирные потребности космической программы уже задействуют значительный процент промышленной рабочей силы и со временем составят еще большую долю общей занятости и производства в стране. Авиационная промышленность, например, расширяет свою сферу деятельности, включая в нее ракетные и космические технологии. Значительная часть электронной промышленности посвящена ракетным и космическим нуждам. Связь, химическая и металлургическая промышленности вовлекаются во все большей степени. Эти отрасли уже входят в число крупнейших работодателей в Соединенных Штатах и являются главными работодателями для технических кадров страны. Следовательно, речь идет не о второстепенном элементе национальной экономики, а о ее ведущих растущих отраслях. [46]
Этот аспект ценности космической программы не следует рассматривать исключительно с точки зрения ученых и рынка труда. Он имеет важнейшее значение для профессиональных сфер — для врачей, юристов, архитекторов, преподавателей и инженеров. Все они будут жизненно связаны с освоением космоса в будущем. Врач — с космической медициной и ее результатами; юрист — с деловыми отношениями и многократно возросшей потребностью в знаниях в области международного права; архитектор — с возведением космопортов, объектов обработки данных и слежения; преподаватель — с лавинообразным ростом спроса на учебные планы нового типа, порожденные космической тематикой.
Что касается инженера —
В этой пирамиде научных и инженерных усилий будут обнаруживаться потребности в услугах практически каждого типа ученых и инженеров в большей или меньшей степени. На переднем плане, разумеется, находятся аэрокосмические инженеры и специалисты по астронавтике, но разработка ракеты-носителя «Сатурн» также заручилась сотрудничеством инженеров-строителей, механиков, электриков, металлургов, химиков, автомобилестроителей, конструкторов, радиоинженеров и специалистов по электронике. Большая часть их работы связана с наземным вспомогательным оборудованием, специальной автотранспортной техникой и баржами, контрольно-проверочной аппаратурой и всеми другими устройствами, необходимыми для обеспечения проектирования, конструирования, испытаний, запуска и сбора данных. [47]
АВТОМАТИЗАЦИЯ И РАЗОРУЖЕНИЕ
Наконец, экономическим фактором чрезвычайной важности может стать конечная роль космической программы в смягчении угрозы для рабочей силы, которая заложена в автоматизации и разоружении. Освоение космоса, открывая новые и прибыльные перспективы, способно компенсировать значительную часть высвобождающейся рабочей силы и сделать это на более высоком и интеллектуальном уровне занятости.
Автоматизация, как мы знаем, уже идет полным ходом. Только в сельском хозяйстве она глубоко затронула рабочую силу и тем не менее дает более высокие урожаи, чем когда-либо. [48] Она набирает силу и во многих других областях.
Разоружение еще очень далеко от того, чтобы стать реальностью. Но все страны мира стремятся к нему или по крайней мере на словах поддерживают его принципы, поэтому однажды оно может стать реальностью. Если это произойдет, освоение космоса вновь может оказаться важнейшим элементом компенсации спада, который неизбежно вызовет существенное сокращение оборонной деятельности.
Действительно, есть те, кто уже предвидит полную замену обороны космосом и пророчествует, что в 1990-х годах «экономика наций будет базироваться на индустрии астронавтики, а не на войне». [49] Безусловно, какая-то новая экономическая сила станет критически важной для стран, лишенных необходимости разрабатывать и производить оружие.
Рисунок 10. — Множество новых материалов, навыков и инженерных приемов заложено в конструкции ракетных двигателей, подобных этому ускорителю первой ступени.
IV. Полезность для повседневной жизни
Так называемые побочные эффекты программы освоения космоса демонстрируют замечательную способность порождать инновации, которые, в свою очередь, улучшают качество повседневного труда и повседневной жизни по всей территории Соединенных Штатов.
Излагая конкретные пути и способы, с помощью которых космическая программа приносит практическую пользу, следует иметь в виду, что здесь не делается попытки отделить пользу, проистекающую из гражданских фаз программы, от результатов, разработанных ее военными фазами. Поскольку они тесно переплетены, делать это представляется нецелесообразным. И в тех случаях, когда одни и те же или схожие исследования проводятся единственным подрядчиком в интересах обеих фаз, это обычно просто невозможно.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЕИМУЩЕСТВА
Эта категория практического применения космической программы поистине впечатляет.
Большинству из нас знакомы планы, которые Соединенные Штаты вынашивают в отношении использования искусственных спутников способами, полезными для всего человечества. К ним относятся спутники, используемые для всемирной связи, глобального телевидения, быстрой и точной навигации, а также для значительно улучшенного прогнозирования и понимания погоды.
Однако ниже приводится сводка разработок, связанных с космосом, о которых американская публика слышала значительно меньше:
Во-первых, это высокоскоростной компьютер. Разработанный первоначально для удовлетворения военных потребностей в более быстрых расчетах, компьютер является неотъемлемой частью американской промышленности, позволяя выполнять множество операций с высокой степенью эффективности и точности. Термоэлектрические устройства для нагрева и охлаждения, адаптированные теперь для коммерческого применения, изначально были созданы для обеспечения источников энергии космических аппаратов. Стекольная промышленность в результате работ, проделанных во время и после Второй мировой войны над линзами и пластиками, обещает существенные достижения в потребительских сферах оптики и пищевой промышленности. Пирокерам, разработанный для обтекателей ракетных антенн, теперь используется в производстве кастрюль и сковородок. Материалы, пригодные для использования при консервации пищевых продуктов с помощью ядерных технологий, могут сделать наше питание еще более качественным, чем оно есть сейчас.
Медицинские исследования и проблемы нашего здоровья могут использовать такие разработки, как пленочные термометры сопротивления. Электронное оборудование, способное измерять слабые электрические сигналы, адаптируется для измерения температуры тела и кровотока. В качестве впечатляющего прорыва, иллюстрирующего неожиданные плоды исследований, было обнаружено, что производное гидразина, разработанное в качестве жидкого ракетного топлива, полезно при лечении некоторых психических заболеваний и туберкулеза.
Разумеется, авиационная промышленность получила колоссальную выгоду. Двигатели, автопилоты, радиолокационные системы, летное оборудование, способные соответствовать высоким стандартам, требуемым от космических аппаратов, представляют собой значительное усовершенствование наших и без того отличных самолетов.
Плазменно-дуговая горелка была разработана для изготовления сверхтвердых материалов и покрытий методами массового производства. Эта горелка, являющаяся порождением плазменной технологии, развивает температуру до 30 000 градусов и способна работать с допусками до двух тысячных дюйма. Другим применением из ракетной сферы, которое демонстрирует реальные перспективы, является надежный расходомер без сальников и подшипников. Он был впервые разработан для измерения сжиженных газов и должен иметь очень широкое промышленное применение. Он даже может привести к усовершенствованию морских приборов для измерения расстояния и скорости.
Земляные ракеты класса «земля — воздух», идущие к своим целям по лучу, должны измерять расстояние до целевого самолета с точностью до нескольких футов на расстоянии во много миль. Этот принцип, применяемый ныне в геодезических методах, произвел революцию в землеустроительной промышленности.
Соленоидный клапан, который садится на место достаточно мягко для того, чтобы исключить вибрацию, с успехом применяется в домашних системах отопления.
Использование реактивного бурения в горном деле — еще один пример, заслуживающий подробного освещения. Ракетные технологии уже разрабатывают экономически недоступную для обычной добычи железистую кварцитовую руду хребта Месаби, помогли построить морской путь St. Lawrence Seaway и снижают затраты в карьерных разработках.
По оценкам, кварциты будут обеспечивать около трети наших руд менее чем через 20 лет. До 1947 года мы были не в состоянии добывать эту очень твердую породу, и тогда были созданы подходящие шарошечные и ударно-канатные буры. Реактивное бурение, доступное теперь, растрескивает и крошит каменные пласты за счет термически индуцированного расширения и работает примерно в 3–5 раз быстрее шарошечных буров.
Реактивно-прожигающее бурение может продвинуть нас гораздо глубже в недра земли, чем нам удавалось до сих пор, к новым источникам руд и углеводородов.
В добыче камня термоскалывание и термовыкалывание канавок являются проверенными методами. Добыча камня до сих пор была дорогой и расточительной. Оборудование на ракетном топливе позволяет осуществлять резку по плоскостям естественного скола или границам кристаллов — благодаря чему камень режется тонко без риска растрескивания и, кроме того, дает прекрасную чистовую отделку, которую невозможно получить при резке стальными или абразивными инструментами.
В научной литературе начинают появляться предположения об использовании принципа ракетного двигателя для сохранения нестабильных промежуточных продуктов химических процессов. Высокие температуры, достигаемые в ракетном двигателе, возможно, могут быть использованы для получения желаемых продуктов, которые были бы потеряны при медленном охлаждении. Однако высокая скорость охлаждения, достигаемая за счет расширения газов через сопло двигателя, как полагают, позволит сохранить эти нестабильные соединения.
Инфракрасное излучение получило широкое признание благодаря ракетной электронике. Инфракрасное излучение — поскольку его невозможно заглушить — судя по всему, бросает вызов радары в качестве применения в навигационных устройствах, системах слежения и разведывательных аппаратах. Инфракрасные лучи используются в промышленности для измерения состава жидкостей в сложных процессах химической перегонки и дистилляции нефти. Инфракрасные камеры применяются при анализе операций обработки металлургических материалов для повышения точности и контроля качества. Вся область инфракрасной техники должна получить значительную поддержку в своем росте и применении благодаря нашим ракетно-космическим программам.