Только космическая индустрия позволит нам получить новые виды биологических структур, поскольку только в невесомости существуют идеальные условия для разделения биологических материалов на уровне клеток. Космическим исследователям предстоит выяснить новые механизмы — тепло- и массопереноса, управления выращиванием кристаллов и образования многофазных сплавов. Очевидно, все земные инженерные справочники для космических строителей придется переписывать заново, а для этого провести фундаментальные исследования в условиях невесомости и замерить новые значения различных констант в динамике жидкости и газа (числа Рейнольдса, Хартмана и др.), в термодинамике (критерии Грасгофа, Нуссельта и др.), в процессах массопереноса (числа Льюиса, Шмидта и др.). В общем, работы тут непочатый край. При этом надо учитывать, что мы еще сами не знаем всех возможностей космической индустрии и можем лишь домысливать все те преимущества, которые она сулит. Год от года, наряду с физическими, астрономическими, медико-биологическими и другими экспериментами, объем технологических исследований постоянно возрастал.
Я рассказывал о некоторых работах на «Салюте-5». Знаменитый «Салют-7» — орбитальная станция, на которой был установлен, а затем превышен мировой рекорд пребывания человека в космическом пространстве, — был уже просто маленьким многоотраслевым заводиком. Технологические печи «Магма» и «Корунд» позволили провести широкие исследования по механизму массопереноса, анизотропии скорости роста кристаллов и отработке будущих — уже по-настоящему промышленных — процессов производства полупроводников в условиях микрогравитации. Специально созданные и установленные на борту «Союза-7» приборы «Ресурс», «Эласт», «Спираль» и другие позволили провести фундаментальные исследования процессов кристаллизации в невесомости, изучить ничтожное и все-таки принципиально важное влияние микрогравитации, которая, как ни крути, существует, на рост кристаллов, провести изучение характеристик материалов в условиях их работы в космосе.
В течение многих месяцев Анатолий Березовой, Валентин Лебедев, Владимир Джанибеков, Александр Иванченков, Леонид Попов, Александр Серебров, Светлана Савицкая, Владимир Ляхов, Александр Александров, рекордсмены Кизим — Соловьев — Атьков, француз Кретьен и индус Шарма проводили множество разнообразных технологических опытов, итоги которых долго еще будут анализироваться на Земле. Думаю, что к тому времени, когда эта рукопись превратится в печатный текст, и список космических технологов, и тематика их исследований непременно увеличатся — ведь только газетные репортажи в состоянии отразить прогресс в этой области науки и техники с соблюдением реальных временных масштабов. Все книги о современной космонавтике устаревают уже к моменту их появления на прилавках, поскольку проводить научные исследования в космосе мы научились быстрее, чем печатать книги.
Однако не будем отвлекаться земными, а точнее — приземленными проблемами. Мы же договаривались воспарить…
Академик В. П. Глушко писал: «К решаемым проблемам относится космическая энергетика. Создав на небесном теле, обладающем запасами полезных ископаемых, энергетическую базу, можно будет налаживать там добывающую промышленность, а затем, естественно, и перерабатывающую». Академик говорит о небесном теле, но вполне можно обойтись и без него. Тем более что, как выяснилось, космическую индустрию выгоднее всего развивать в открытом космосе, поскольку энергетические затраты здесь будут ниже. Итак, где и на каком сырье может работать космический завод будущего?
Для внеземных промышленных предприятий большинство специалистов рекомендуют вполне определенный «адрес» в межпланетном пространстве. Речь идет о так называемых точках Лагранжа.
«Я снискал некоторую известность в математике», — так скромно оценил в конце жизни свои заслуги перед наукой великий французский математик Жозеф Луи Лагранж.
Он родился в Италии и по желанию своих родителей был определен в Туринский университет, чтобы стать адвокатом. Но уже беглое знакомство с математическими и астрономическими трудами вскоре перерастает в страстное увлечение точными науками, уже в 17 лет Лагранж начинает преподавать математику в Артиллерийской школе в Турине. Отец его, запутавшись в финансовых спекуляциях, окончательно разорился, что, впрочем, нисколько не огорчило молодого ученого. Позднее он писал: «Если я был бы богат, я, вероятно, не достиг бы моего положения в математике; и в какой другой области я добился бы тех же результатов?»
В трудах организованного им научного общества, которое явилось зародышем прославленной Туринской Академии наук, Лагранж публикует свои первые математические работы, которые сразу привлекают внимание крупнейших математиков Европы, и прежде всего Леонарда Эйлера, который добивается избрания Лагранжа сначала иностранным членом Берлинской Академии наук, а затем уговаривает его переселиться в Берлин. Двадцать лет работы Лагранжа в Берлине можно назвать временем постоянного восхождения к высотам науки, которое завершилось созданием классического труда — «Аналитической механики», изданной в 1788 году в Париже, куда Лагранж переехал после смерти своего высокого немецкого покровителя — прусского короля Фридриха II. Свой фундаментальный труд сам Лагранж характеризует так: «Я поставил своей целью свести теорию механики и методы решения связанных с нею задач к общим формулам, простое развитие которых дает все уравнения, необходимые для решения каждой задачи».
Возвращение ученого в Париж накануне Великой французской буржуазной революции, накал политических страстей, знакомство с выдающимися учеными этой бурной эпохи — Деламбером, Дидро, Монжем, Карно, Лавуазье, Лапласом — открывают перед Лагранжем новые горизонты. После революции он назначается членом комиссии по изобретениям и ремеслам, затем председателем Комиссии по установлению метрической системы мер и весов. Одновременно он продолжает заниматься математикой, публикует «Теорию аналитических функций», «Лекции по исчислению функций»; развивая труды Эйлера, создает новое математическое направление — теорию вариационного исчисления. Трудно даже перечислить все работы Лагранжа: собрание его сочинений по математике, механике и астрономии насчитывает 14 томов. Оглядывая его творческое наследие, надо признать, что в современной математике и механике нет таких областей, плодотворное развитие которых не было бы связано с трудами Жозефа Луи Лагранжа. Но среди этого бесконечного множества современных приложений трудов великого француза есть одна, если можно так сказать, суперсовременная.
Речь идет о так называемой «задаче трех тел». Удивительная задача! Когда только знакомишься с ней, кажется: чего же проще?! Но стоит лишь слегка копнуть, и выясняется, что простота эфемерна, что все тут сложно невероятно, связано, перевязано и перепутано… Если условия взаимного положения двух тел определялись законом всемирного тяготения Ньютона, то попавшее в их компанию третье тело все ломает. Забегая вперед, скажу, что над решением «задачи» трех тел» бились выдающиеся математические умы: Леонард Эйлер, Анри Пуанкаре, Карл Зундман. Последнему удалось решить эту задачу в общем виде лишь в 1912 году. Лагранж сделал один из первых шагов: он нашел частные случаи решения.
Что такое «три тела» применительно к интересующей нас проблеме? Это Земля, Луна и завод в космическом пространстве. Именно благодаря работам Лагранжа можно определить пять так называемых точек либрации системы Земля — Луна, то есть таких точек космического пространства, в которых любые находящиеся там тела будут оставаться неподвижными относительно прямой, соединяющей Землю и Луну. Все эти точки лежат в плоскости орбиты Луны. Первая — между Землей и Луной, но ближе к Луне. Вторая — на той же прямой, но за Луной, с Земли ее не видно: Луна загораживает. Вряд ли надо строить здесь что-нибудь: усложняется связь с родной планетой, да и психологически тяжело — в иллюминаторы никогда не заглядывает голубой земной шар. Третья точка — на орбите Луны, но «за солнцем», — диаметрально ей противоположная. Это будет как бы маленькая антилуна. Наконец, четвертая и пятая точки на лунной орбите, но обе стороны от Луны так, что Земля, Луна и две этих точки в плане составляют ромб. Все это и вычислил Лагранж. Вот эти закрепленные законами небесной механики «точки пустоты» и являются теми космическими колышками, которыми размечена будущая строительная площадка внеземных заводов.
Косможители «эфирных поселений» будут обслуживать эти заводы, работающие на сырье, доставляемом с Луны и отбуксированных сюда астероидов.
Еще К. Э. Циолковский писал в своих «Грезах о земле и небе», что люди будут управлять движением астероидов так же, «как мы управляем лошадьми». В 1957 году польские инженеры В. Гейслер и Н. Панков предложили переместить на околоземную орбиту астероид Гермес. Эта глыба диаметром около километра весит миллиард тонн и, по мысли авторов проекта, может быть использована для добычи железа.
Астрономам известно сегодня более полутора тысяч малых планет с диаметром 10—15 километров. Бааде (США) считает, что в пределах Солнечной системы их 44 тысячи. Путилин (СССР) говорит о 140 тысячах. Большинство этих небесных тел не превышают в диаметре трех километров. По подсчетам ученых Массачусетсского технологического института, около 100 миллионов тонн руды астероидов может плавиться в солнечных печах на околоземных орбитах.
Пытливые наблюдатели окрестностей космического пространства пришли к выводу, что и неподалеку от земного шара «бродят» около полусотни «беспризорных» астероидов, которые могут послужить изначальным источником сырья для космической промышленности. По некоторым данным, существуют астероиды, целиком состоящие из весьма дефицитных материалов: на 90 процентов из железа, на 9 процентов из никеля, а оставшийся один процент составляют благородные металлы — золото, серебро, платина. Траектории полета астероидов таковы, что потребуются не очень большие усилия, чтобы, изменив их орбиту, отбуксировать их в одну из точек Лагранжа. К глыбе с массой 10 миллионов тонн можно приделать крылья из солнечных батарей, площадь поверхности которых составит не менее одного квадратного километра. Получаемой энергии будет достаточно, чтобы электрор