О тяге к прекрасным, незагаженным звездам Вселенной
абавно, но факт: невзирая на все более очевидные негативные последствия исчерпания пределов роста мировой экономики, армия твердолобых технооптимистов искренне верящих в возможность всем скопом свалить в Космос с загаженной Земли нисколько не уменьшается. Это иррационалистическое верование за гранью здравого смысла и любой аргументации, все более приобретает абсурдистские черты и окраску религиозно-сектантского фанатизма.
А между тем некоторые здравомыслящие технооптимисты, такие как американский ученый Митио Каку (см. книгу «Физика будущего») пришли к выводу, что мечта о перселении существенной части человечества на Марс или пояс астероидов в ближайшие столетия так и останется нереализуемой. Для большинства обитателей Земли это означает, что даже после обретения человечеством статуса цивилизации I типа (способность использовать всю излучаемую Солнцем энергию которая достигает планеты — около 1017 Вт), они все равно останутся жить на родной планете в силу технологических, ресурсных и финансовых ограничений.
Чтобы в этом убедиться, давайте просто включим здравый смысл и спокойно все просчитаем. В свое время блогер Ahiin перевел любопытные расчеты бывшего сотрудника NASA Рэндалла Манро, пишущего в стиле «а что было бы если…», о количестве энергии необходимой для вывода в космос всего человечества, которые я с удовольствием процитирую далее:
Подъем человека в космос — непростая задача. Оставляя в стороне вариант со значительным сокращением населения, возможно ли с физической точки зрения запустить в космос все человечество? Давайте не будем беспокоиться о том, куда мы направляемся, предположим, что нет необходимости искать новый дом — мы просто не можем оставаться здесь. Чтобы определить, насколько это правдоподобно, мы начнем с общеизвестного: энергия, необходимая телу, чтобы покинуть Землю, равна кинетической энергии тела при движении со второй космической скоростью (скорость убегания для Земли). Поэтому, подъем 65-килограммового человека (или 65 килограмм чего угодно) из гравитационного колодца Земли, как минимум, потребует вот такого количества энергии:
e_g ИЛИ e_65
Т. е., минимальная необходимая энергия на вывод одного человека в космос составляет 4 ГигаДжоуля.
Далее следует череда умных формул и расчетов (можете перепроверить их здесь
) из которых, в итоге, следует что отношение массы топлива к полезному весу корабля должна быть не менее rat.
Таким образом, автор приходит к выводу, что для преодоления земной гравитации используя традиционное ракетное топливо, однотонному кораблю нужна заправка весом от 20 до 50 тонн. Соответственно, запуск всего человечества, общий вес которого 7 млрд. х 65 кг = 455 миллионов тонн, потребует как минимум: 25 т х 455 млн. т = 11,4 миллиардов тонн топлива. Это очень много, констатирует автор и продолжает: — И это мы еще не побеспокоились о весе собственно кораблей, еде, воде или домашних животных. А еще топливо понадобится для производства всех этих космических судов, для транспортировки людей к пусковым площадкам и т.д. Это не обязательно уж совершенно невозможно, однако определенно за гранью правдоподобия.
Ну а мы все-таки давайте рискнем и заглянем за эту «грань правдоподобия» и попробуем довести дело с расчетами до конца, исходя из сегодняшних реалий и возможностей осуществления подобной грандиозной задачи на примере российской космической техники.
Soyuz_TMA-5_launchТрёхступенчатая ракета-носитель (РН) среднего класса «Союз» (семейство Р-7). Ракеты предназначены для выведения космических аппаратов на низкие, средние, высокие, солнечно-синхронные, геопереходные и геостационарные орбиты с существующих стартовых комплексов.
Основные характеристики:
Количество ступеней -3
Длина — 51,1 м
Диаметр — 10,3 м
Стартовая масса -313 000 кг
В итоге, вся эта трехсот тонная махина металла и топлива превращается в прах, выводя на низкую орбиту Земли пилотируемый корабль с полезной массой от 2 800 кг до 9 200 кг в зависимости от модификации и точки запуска.
Транспортный пилотируемый корабль (ТПК) «Союз». Разработчик и изготовитель корабля — РКК «Энергия». Вот его весовые параметры:
SOYUZSoyuz-TMA_parts
При всем при этом, максимально допустимый «живой вес» экипажа — 200 кг, т.е. 3 пассажира весом в 65 кг каждый. Соотношение живой и неживой массы выводимой на орбиту просто убийственно — 1 к 35(!!)
Ну а теперь подставим реальные значения в формулы Рэндэлла Манро:
7,2 тонны (вес корабля) х 25 тонн топлива/1 тонну веса = 180 тонн топлива
Иными словами, чтобы сегодня реально вывести одного человека на околоземную орбиту необходим модуль весом в 2,4 тонны металла и прочих материалов а так же 60 тонн топлива.
Ну а дальше все просто, перемножаем либо делим все на 7 млрд. жителей планеты. В итоге получаем совершенно циклопические цифры!
Необходимо будет построить 2,33 миллиарда (7 млрд. : 3 чел.) трехступенчатых ракет-носителей общим весом в 730 миллиардов тонн (313 т х 2,33 млрд РН), из которых 420 млрд. тонн (180 т х 2,33 млрд. РН) будет составлять вес авиакеросина. Только сжигание всего этого объема топлива позволит вывести на на орбиту 2,33 млрд. транспортно пилотируемых кораблей общим весом 16,8 млрд. тонн (7,2 т х 2,33 млрд. ТПК), в которых будет находиться 455 млн. тонн (7 млрд. х 65 кг) разумного биомяса. Итак, мы вышли на две основополагающие цифры требуемых ресурсов: примерно 320 млрд тонн металла (гл. образом стали и ее сплавов) и 420 млрд. тонн авиабензина (керосина). Много это или мало? Это чудовищно много! На земле не существует таких объемов!
Для начала разберемся со сталью. По данным геологической службы США в мире ежегодно добывается 3 млрд. тонн железной руды из которой изготавливается 1,5 млрд. тонн необработанной стали. Т. е. для изготовления 320 млрд. тонн стали необходимо выработать 640 млрд. тонн железной руды, однако совокупные мировые доказанные запасы руды составляют лишь 170 млрд тонн, как отчетливо видно из прилагаемой таблицы. Reserves_IronOre
А это составляет лишь 26,5% от необходимого количества. Значит, вместо 2,3 млрд. космических кораблей мы, из-за нехватки металла, сможем построить лишь 620 млн. штук, а значит и в космос мы сможем вывести лишь 1,85 млрд. человек — по одному из каждых четверых. Ну и как будем проводить отбор? Я уж вообще не заикаюсь про редкоземельные и драгоценные металлы которыми напичканы приборно-агрегатные отсеки (ПАО) пилотируемых модулей. Если все эти металлы направить в космическую промышленность, то большинство из них врядли хватит на постройку более чем нескольких тысяч ПАО.
Ну а теперь рассмотрим вопрос топлива. Сегодня при атмосферной перегонке нефти выход бензин-керосиновых фракций составляет 30%. Даже если предположить что все НПЗ мира каким-то чудом переведены на крекинг-процесс, выход высокооктановых бензиновых фракций составит 50% от всей добываемой в мире нефти. Таким образом, для выработки требуемых нам 420 млрд. тонн ракетного топлива, потребуется как минимум 840 млрд. тонн сырой нефти. А что у нас с доказанными запасами нефти в мире?
Reserves_Oil-2013(short)
Правильно, полная задница! Всего лишь 236 млрд. тонн нефти, а значит только 28% от необходимого нам количества. Т. е. по нефти у нас всего на полтора процентов больше возможностей чем по стали. Таким образом, существующие запасы топлива позволяют в идеале вывезти с Земли 1,96 млрд. человек. Однако на то он и идеал чтобы оставаться несбыточным…
Ну а если вспомнить про еду, воду или домашних животных, то вообще в каждый корабль придется сажать только по одному человеку… И тогда на упомянутых 620 млн кораблях на которые хватит мировых запасов металла смогут улететь ровно столько же миллионов человек, т.е. каждый 12-й. И не будем пока углубляться в вопрос на сколько времени хватит каждому по 100 кг еды. Мы же задались вопросом просто свалить а не куда и зачем лететь…
Ну вот, собственно и все о чем я поимел удовольствия сообщить вам, господа наивные техномечтатели времен конца индустриальной эпохи…
http://horseman5th.wordpress.com/2014/02/02/о-тяге-к-прекрасным-звездам/#more-1612
