Современное человечество стоит на пороге космической экспансии, которая обещает начать период мощнейшего экономического и цивилизационного подъема человечества, сравнимого морской экспансией и промышленной революцией прошлого.
Но вместо целенаправленных шагов в новое пространство, человечество продолжает неуверенно топтаться у его порога. Масштабное освоение космоса сдерживает дороговизна и низкая эффективность космического транспорта, но несмотря на затратность полетов, практическое освоение космоса уже идет в виде группировки околоземных спутников.
Я могу предложить альтернативный сценарий развития космической индустрии, позволяющий сделать переход от современной спутниковой группировки к масштабной колонизации космоса в несколько этапов, не требуя для своей реализации недоступных технологий или сверхзатратных государственных программ.

Вместе с полетами первых космических кораблей, человечество получило доступ к новому пространству, просторы и ресурсы которого бесконечно превосходят все что может быть доступно на земле. С началом космической экспансии человечества, начнется период его высочайшего экономического подъема и перехода на новую стадию цивилизационного развития. Сравнимого с промышленной революцией прошлого, к которой в свое время подтолкнула морская экспансия нескольких европейских государств. Эпоха научно технического прогресса подняла уровень развития цивилизации на такую высоту, которая по стандартам средневековья казалась недостижимой и немыслимой.

Появление космических транспортных систем сделало внеземное пространство доступным для освоения, но вместо целенаправленного движения в новое пространство, человечество продолжает нерешительно топтаться у его порога, продвигаясь в космос маленькими шажками, в основном за счет исследовательских программ. Сейчас становится очевидным что научных или гуманитарных целей достаточно только для продолжения исследований космоса, переход к широкомасштабной колонизации космоса возможен только за счет программ рассчитанных на прямую, практическую отдачу.

Практическое освоение космоса началось с индустрии космических информационных услуг, источником которых служит группировка коммерческих спутников на орбите земли. Спутниковая индустрия успешная с коммерческой точки зрения, сейчас она заняла прочное место в мировой информационной системе, активно развивается и расширяется. Но космос нельзя осваивать одними спутниками, спутники это автоматы, привязанные к своим орбитам и узким сферам информационных услуг. Спутниковая группировка, придаток информационной сферы земли, и ее развитие само по себе не сможет перейти в колонизацию космоса.

Для новых шагов в освоении космоса, нужны проекты, предполагающие в первую очередь практическое освоение внеземных минеральных ресурсов. Эта сфера не привязана к узким секторам информационных услуг, и ее дальнейшее расширение практически не ограничено.

В последнее десятилетие начали активно прорабатываться новые перспективные проекты, рассчитанные на добычу в космосе редких и дорогих видов сырьевых ресурсов, таких как драгоценные металлы, на астероидах, или радиоактивное сырье на луне, высокая цена которых позволит окупить транспортные расходы. Особенно реалистичными выглядят проекты фирм "Diip Space Indastries" и "Planetary Resourses".

Проекты, связанные с добычей дорогих видов сырья в космосе, безусловно, станут новым шагом в его практическом освоении. Но у них тоже есть свои ограничения, это будут космические рудники, а не промышленные базы.

В отличие от известных сырьевых проектов, предлагаемый мной сценарий освоения космоса предполагает в первую очередь развитие космической индустрии и транспортной инфраструктуры. Индустриальные проекты, в отличие от сырьевых позволяют начать перенос за пределы земли мировой промышленности, а не только отдельных узких добывающих мощностей. Хотя сырьевые проекты тоже входят в сценарий развития, но они играют вспомогательную роль и их задача не поставки сырья на землю, а обеспечение космической индустриальной системы.

Основу сценария составляет индустриальная группировка, предназначенная для обслуживания и расширения спутниковой индустрии и других направлений космических услуг. Индустриальная группировка должна стать своего рода надстройкой, над спутниковой группировкой. Но в отличие от спутников, служащих в основном космическими ретрансляторами или наблюдательными станциями, индустриальная группировка будет способна на разнообразную деятельность, связанную с транспортом, монтажом, обслуживанием космических аппаратов, развитием производства и освоения инопланетных ресурсов. Рост индустриальной группировки рассчитанной на обслуживание спутников, в конечном счете, приведет к созданию космических колоний и переносу мировых промышленных мощностей за пределы земли.

Индустриальную группировку составляют несколько основных проектов, инфраструктурных транспортных систем, коммерческой сырьевой базы на луне, и коммерческой орбитальной станции, служащей главной опорной базой околоземной космической группировки, транспортным узлом и производственно технологическим центром.

Транспортные проекты делятся на два основных класса, инфраструктурная, поточная, система выведения и орбитальная транспортная система, состоящая из многоразовых космических буксиров.

Поточная система выведения должна заменить современные ракеты носители, предназначенные для выведения спутников прямо на рабочие орбиты с земли, выведением небольших, стандартизированных модульных блоков на орбитальную станцию. Выполняющую задачу космического транспортного узла - "Орбитального космопорта". При помощи специализированного легкого носителя. Специализированный носитель - "Пони", с упрощенными двигателями без турбинных насосов и дистанционными системами управления не имеющими автономных "Инерциальных" систем ориентации, очень дешев и прост в производстве.

К недостаткам этой ракеты можно отнести низкую грузоподъемность и отсутствие полной автономности в полете, привязанности к одной траектории. Но для доставки спутников на станции по частям в виде модульных блоков, высокая грузоподъемность не нужна. Так же как и высокий уровень автономности, для полетов оп одному постоянному маршруту.

Носитель Пони, оптимально приспособлен для своей основной задачи, создание постоянного грузопотока с земли на орбиту при наименьших затратах. Ориентировочная стоимость выведения системой "Пони - Космопорт", должна быть на уровне 1000 долларов за килограмм. Что во много раз дешевле большинства современных носителей, имеющих стоимость выведения от 3, до 7 тысяч $ за килограмм.

Кроме того, поточная система выведения создает востребованный спрос на деятельность орбитальных станций, связанную с обслуживанием транспортных потоков и монтажом, что позволит перевести пилотируемые станции на самофинансирование, избавляя пилотируемые программы от привязки к государственным бюджетам.

И пластиковые верхние ступени носителей Пони, должны использоваться на орбитальных станциях, как сырье для производства ракетного топлива или материала для монтажа несущих конструкций, что станет первым шагом к развитию производственной деятельности за пределами земли.

Поточная система выведения позволяет многократно снизить стоимость доставки грузов на орбитальные станции, но выводить смонтированные в Космопорте спутники на рабочие орбиты должны специализированные орбитальные транспортные корабли - "Орбитальные буксиры". На орбитальных буксирах в отличие от ракет носителей, должны использоваться не химические двигатели, создающие энергию реактивной струи за счет сжигания топлива и окислителя, а "Электроракетные двигатели", использующие внешнюю энергию, подводимую к топливу в виде электрического тока, поступающего от солнечных или ядерных генераторов. Электроракетные двигатели расходуют топливо в 3, 15, раз более экономно, чем химические. Они имеют низкую мощность, но в космической невесомости высокая мощность не нужна.
Сейчас в космосе распространены "Ионные" электроракетные двигатели, но их мощность слишком мала для транспортных кораблей, тяга составляет всего десятые доли грамма. Для орбитальных буксиров должны использоваться более мощные "Плазменные двигатели". Которые вместе с высокоэффективными "Пленочными", солнечными батареями, позволят получить достаточно высокую тягу для буксировки грузов и перелетов между орбитами в разумные сроки, от нескольких дней, до нескольких месяцев.

Другое преимущество плазменных двигателей, в том, что они потенциально многотопливные, способны потреблять любое «Рабочее тело», которое можно контролируемо подавать в двигатель. Топливом для плазменных двигателей может служить любое доступное вещество, компоненты традиционного химического ракетного топлива, вода, или жидкие газы, что делает их очень удобными для космоса.

Переход на многоразовые орбитальные буксиры с плазменными двигателями, позволит многократно снизить стоимость выведения спутников на высокие орбиты. И даст другие дополнительные возможности. Такие как возможность перевозки спутников на орбитальные станции для обслуживания и обратно на рабочие орбиты, возможность поддержания постоянного транспортного сообщения с другими планетами и перевозка на орбитальные станции инопланетных материалов, при низких затратах.

В отличие от современных орбитальных ступеней «Разгонных блоков» на химическом топливе, которые используются в основном для полетов "В один конец". Экономичные и многоразовые орбитальные буксиры, позволят связать всю космическую группировку постоянным транспортным сообщением, работающим при малых затратах.

"Орбитальный транспортно грузовой флот", сделает развитие новых космических программ намного более доступным и дешевым.

На первых этапах развития группировки орбитальных буксиров, топливо для них будет доставляться с земли. Но по мере развития орбитальной транспортной системы, станет актуальным вопрос перехода на топливо инопланетного происхождения. Перевозка материалов орбитальными буксирами, будет стоить в десятки рез дешевле, чем выведение с земли, а топливо, самый активно потребляемый расходный материал в космосе, что само собой будет подталкивать к переходу на доступные внеземные источники топлива, как только начнет разрастаться орбитальная транспортная система.
Самый близкий к земле источник инопланетного топлива, и других ресурсов, это луна. Луна, находится на земной орбите, она значительно ближе к земле, чем астероиды и полеты к ней не займут много времени. С другой стороны, на луне низкая гравитация и нет атмосферы, что значительно упрощает выведение грузов на орбиту с этой планеты. Сейчас есть несколько принятых проектов производства жидкого топлива на луне. Лунным топливом может служить жидкий кислород, который можно получить из лунного грунта, вода, из недавно обнаруженных месторождений льда в районе лунных полюсов, или продукты ее разложения, водород и кислород.

Недостатки принятых лунных топливных проектов, в том, что производство кислорода из грунта или разложение воды требует больших затрат энергии. Полезный выход кислорода из грунта, или процент водного льда в лунных месторождениях не высокий. Соответственно, производство жидкого топлива потребует больших затрат.

По моему сценарию индустриализации космоса, предполагается использовать в качестве топлива для плазменных двигателей твердый лунный грунт, в форме мелкодисперсного, легкосыпучего порошка. Топливом для плазменных двигателей может служить любое вещество, которое можно контролируемо подавать в двигатель, и это не обязательно должна быть жидкость, в электрическом «Пламени» генератора плазмы, любое рабочее тело превращается в газ с одинаковой эффективностью.

Чтобы адаптировать двигатели и топливные системы буксиров к потреблению «Минеральной пыли» достаточно их поверхностной, «Не принципиальной» модификации. Потенциальную способность плазменных двигателей к потреблению порошковых топливных компонентов, наглядно демонстрируют их коммерческие аналоги, генераторы плазмы – «Плазмотроны» или «Электрические горелки» работающие на порошковых компонентах, которые используются в порошковой металлургии.

Производство порошка в отличие от жидких компонентов топлива не требует химической переработки сырья, достаточно простого механического измельчения. Необходимые для этого дробилки имеют высокую производительность и небольшой вес, они не требуют больших затрат энергии, скальный грунт на луне повсеместно доступен и коэффициент полезного использования сырья при дроблении стопроцентный.

В комплект оборудования для порошковой топливной базы, должны входить несколько универсальных, дистанционно управляемых роботов «Кентавров». Легких многоцелевых вездеходов, оснащенных «Антропоморфным» человекообразным торсом, способных служить и транспортными средствами и «Рабочими руками». Несколько легких дробилок. Солнечные и ядерные генераторы для бесперебойного обеспечения энергией. И тросовая катапульта «Лунная праща», специализированное средство выведения на орбиту с луны.

Лунная праща, представляет собой ротор, похожий на вертолетный, но с лентами километровой длинны, вместо лопастей, на концах которых достигается орбитальная скорость, которая на луне около 1700 метров в секунду. Тросовая катапульта относительно легкое и технически простое устройство, она не требует затрат топлива и способна обеспечить грузопоток лунного сырья на орбиту в промышленных объемах.

Лунный грунт может использоваться не только в качестве топлива для буксиров, но и как сырье для производства жидкого кислорода, керамических и металлических изделий на орбитальных станциях.

Суммарная масса оборудования порошковой сырьевой базы, должна быть в пределах 100 тонн, стоимость проекта не выше 10 миллиардов долларов, что не много для проекта инопланетной базы. Но лунная сырьевая база позволит полностью обеспечить околоземную космическую группировку относительно дешевым инопланетным топливом и минеральными ресурсами.

На данный момент, человечество располагает орбитальными станциями, но они не находят практического применения и служат космическими научными лабораториями.

В индустриальной группировке, орбитальные станции будут служить важными центрами выполняющими множество функций, масштабы и области деятельности которых будут постоянно расширяться.
Вместе с появлением поточной системы выведения, орбитальные станции возьмут на себя роль транспортного и монтажного центра, служащего важным компонентом индустрии пусковых услуг.

С появлением орбитальных буксиров, орбитальные станции станут базами для транспортных кораблей и космическими площадками для ремонта и обслуживания спутников, беря на себя роль «Космически станций технического обслуживания».

Вместе с расширением индустриальной группировки на орбитальных станциях будет развиваться деятельность, связанная с монтажом разного рода аппаратов и конструкций. Что придаст орбитальным станциям функцию «Космических сборочных площадок».

Орбитальные станции, так же станут основными центрами для развития производственной деятельности за пределами земли, беря на себя роль «Космических производственных центров».

Благодаря своему расположению, близкому к земле и околоземной коммерческой спутниковой группировке, под защитой магнитного поля земли, которое даст относительную радиационную безопасность, околоземные пилотируемый станции станут важнейшими центрами для развития любой человеческой деятельности за пределами земли. Главными опорными базами околоземной космической группировки.

О производственной деятельности в космосе, стоит упомянуть отдельно. Производство, каких либо полезных материалов и изделий, так же будет развиваться, и разрастаться вместе с развитием индустриальной группировки. Начавшись с экспериментального производства топлива из пластиковых баков одноразовых ракет, простых материалов и изделий из деталей ракет, отходов пилотируемых станций, старых спутников, космического мусора, и другого вторичного сырья, дарового с точки зрения затрат на выведение. Космическое производство разовьется до серийного, способного обеспечить космическую группировку практически всем низко технологичным «Железом», от конструкций до машин и космических аппаратов. Позволяя обеспечить само воспроизводство космической большей части массы космической группировки за счет внеземных ресурсов.

Развитие космического производственного оборудования будет идти в русле адаптации к специфическим условиям космоса, таким как изобилие минеральных и энергетических ресурсов, но в то же время больших транспортных затрат и жесткого массового дефицита. Новые технологии позволят более легко манипулировать материалами, значительно сократить число технологических операций, придать оборудованию простоту и многофункциональность, что в конечном счете радикально сократит вес производственной инфраструктуры. Известный пример таких «Адаптивных технологий» в производстве, это 3 G принтер, но принтеры, несмотря на многофункциональность, имеют низкую производительность, основная масса продукции будет производиться более быстрыми, поточными методами.

На первых этапах развития индустриальной группировки, производственная деятельность будет экспериментальной, «Опытно промышленной». Вместе с появлением крупных проектов и инфраструктурных систем, космическое производство получит развитие до серийного, но будет оставаться вспомогательным. На этапе качественного перехода космической индустрии от обслуживания околоземных коммерческих аппаратов к космическим колониям и глобальной космической промышленности, производственная деятельность из вспомогательной станет основной. И дальнейший рост космической группировки будет идти в основном в русле промышленной колонизации космоса.

Главной практической задачей индустриальной группировки будет обслуживание околоземной системы коммерческих космических аппаратов. Индустриальная группировка будет входить в глобальную систему космических услуг, в качестве сектора услуг «Второго уровня», обслуживания аппаратов предоставляющих прямые космические услуги. Деятельность индустриальной группировки позволит многократно снизить затраты на пусковые услуги и даст новые возможности для развития космических систем.
Поэтому с экономической точки зрения средства, вложенные в индустриальную группировку, будут возвращаться в виде снижения стоимости услуг коммерческих аппаратов и роста космического рынка. Развитие индустриальной группировки будет идти во взаимосвязи с крупными коммерческими проектами. И новые возможности, которые даст индустриальная группировка, будут способствовать развитию новых направлений коммерческой космонавтики, таких системы спутниковой связи новых поколений и космическая солнечная энергетика.

Снижение стоимости выведения и появление возможности монтажа в космосе, которые даст поточная система выведения, позволят развивать системы спутниковой связи нового поколения, способные принимать звонки сотовых телефонов и вести трансляцию прямо на пользовательские приемники, без промежуточных наземных терминалов и ретрансляторов.

Современные спутники слишком маломощные чтобы заменить наземные вышки сотовой связи и вести вещание прямо на персональные приемники. Прямая связь через спутники возможна, но через дорогие специальные терминалы, что сужает ее потребление. Из-за узости рынка, спутниковая связь стоит дорого, хотя услуги спутников, например при пользовании международным интернетом сами по себе достаточно дешевые для массовых потребителей.

С появлением орбитального космопорта, появится возможность монтировать на орбите спутниковые платформы, с пленочными солнечными батареями и решетчатыми антеннами большой мощности. Высокая энергетическая мощность, большая чувствительность и передающая мощность решетчатых антенн, спутниковых платформ, позволят перевести основной информационный трафик на спутники. При этом услуги спутников будут дешевле наземной инфраструктуры.

Развитие «Спутниковой сотовой связи», позволит сделать услуги связи повсеместно доступными и многократно повысит инвестиции в орбитальный сегмент индустрии спутниковой связи. Многократный рост оборотов, даст соответственное увеличение масштабов космической деятельности.

Основу мировой энергетики составляют тепловые электростанции, расходующие ископаемое топливо. Ресурсы ископаемого топлива близятся к истощению, к тому же использование ископаемого органического горючего и урана, в глобальных масштабах, создает большие экологические риски. Ресурсы чистой гидроэнергетики, тоже практически исчерпаны, ветроэнергетика малоэффективна. Одной из альтернатив считается переход на энергию термоядерного синтеза, у которой меньше рисков, чем у традиционной ядерной энергетики и ее сырьевые ресурсы не истощимы, но эксперименты по управляемому термоядерному синтезу не позволяют рассчитывать на уверенные перспективы в развитии этой области. И чистая термоядерная энергетика на лунном «Гелии – 3», тоже не является альтернативой, освоить технологию «Сжигания» этого изотопа в ближайшие десятилетия практически не реально.

Уверенной альтернативой может служить переход на солнечную энергетику. Солнце естественный термоядерный реактор солнечной системы, его энергия чистая и неистощимая. Но солнечная энергия относительно рассеянная, что мешает использовать ее в промышленных масштабах. Современные солнечные генераторы в основном маломощные вспомогательные. В космических условиях, в отсутствие действия земного притяжения и воздуха, можно монтировать протяженные сверхлегкие конструкции, имеющие большие площади при малом весе. В космосе ничто не мешает монтировать солнечные электростанции промышленной мощности, способные стать основой земной энергетики.

Есть два потенциальных направления развития космических генераторов. Генерация энергии за счет фотоэлементов, аналогично современным солнечным генераторам спутников и космических станций, которое поддерживает большинство аналитиков. И тепловые генераторы, которые преобразуют в электричество тепло от солнечного света, сконцентрированного системой вогнутых зеркал из зеркальной пластиковой пленки. На мой взгляд, тепловые генераторы более предпочтительны, пластиковая пленка и турбины дешевле любых фотоэлементов, у тепловых генераторов выше КПД, и вообще, тепловые генераторы более удобны для промышленных мощностей.

У тепловых генераторов есть свои недостатки, их сложно охлаждать в условиях космоса, где работает только отведение тепла методом излучения. Но проблема снижения веса охлаждающих контуров перспективных тепловых генераторов, технически решаема, за счет повышения рабочей температуры турбин. Экспериментальные наработки в этом направлении есть.

Космические электростанции, с тепловыми генераторами и концентрирующими зеркалами из пластиковой пленки, могут иметь площадь зеркал 2,5 – 4 квадратных километров, электрическую мощность около гигаватта, вес от 100, до 300 тонн и стоимость в пределах миллиарда долларов. По соотношению стоимость эффективность космические электростанции будут сравнимы с атомными, но в отличие от них, будут совершенно чистыми в экологическом отношении. А, кроме того, по мере отработки технологий космических электростанций, стоимость космической солнечной энергии будет падать и опустится на уровень современной гидроэнергетики.

Проекты орбитальных солнечных электростанций были и раньше, но их реализацию сдерживала высокая цена космического транспорта и отсутствие нужных технологий. Благодаря услугам транспортной инфраструктуры и орбитальных монтажных площадок, входящих в индустриальную группировку, строительство орбитальных электростанций станет технически возможным и доступным по стоимости. К началу реализации первых коммерческих энергетических проектов, нужные технологии пройдут практическую отработку на генераторах для мощных орбитальных буксиров и пилотируемых станций.

Благодаря низкой цене и отсутствию сдерживающих факторов для дальнейшего роста, космическая солнечная энергия быстро займет доминирующее положение в мировой энергетике, вытеснив с этой ниши электростанции на ископаемом топливе. Освоение энергетического сектора индустрией космических услуг, сделает космонавтику одной из базовых, жизненно важных отраслей мировой промышленности. Обороты космической группировки при этом увеличатся до миллиардных, масштабы и мощности космической группировки вырастут в сотни и тысячи раз. Освоение энергетического сектора, позволит космической индустрии набрать достаточную мощь для перехода к колонизации космоса.

Другое направление практического направления космоса, это добыча драгоценных металлов и редкоземельных элементов на астероидах. Это направление имеет коммерческую значимость, и оно станет одним из основных направлений практического освоения внеземных ресурсов. Драгоценные металлы и редкоземельные элементы это стратегическое сырье для производства электроники. Индустрия, связанная с их добычей в космосе, будет не такой масштабной, как космическая энергетика, но она будет способствовать развитию прогресса в области высоких технологий, глобальной кибернетизации и роботизации промышленности, как на земле, так и в космосе.