Джефф Безос объяснил зачем человечеству космос

Едва ли Джефф Безос нуждается в представлении, но на всякий случай напомню, что это богатейший человек в мире (его состояние оценивается в $155 млрд), основатель компаний Amazon (расходы которой на R&D составили в 2018 году $28.8 млрд) и Blue Origin.

Подобно SpaceX, последняя делает многоразовые ракеты, которые обещают значительное снижение стоимости космических запусков. Ведь как известно, основную их часть составляет стоимость самой ракеты — двух или трех ступеней, которые, сделав свое дело, просто падают на Землю. Два частных американских производителя космической техники решили это исправить, и возможность многократного использования ракет доказали практикой. Falcon 9 (SpaceX) к концу прошлого года успешно совершила три орбитальных полета на одной и той же первой ступени, а один и тот же экземпляр New Shepard (Blue Origin) 2 мая выполнил свой пятый суборбитальный полет в космос.

Польза относительно недорогих орбитальных полетов бесспорна — с их помощью доставляются люди с грузами на МКС, где в условиях постоянной невесомости проводятся важные научные эксперименты, с их помощью запускаются спутники (для связи, навигации, метеорологии, разведки и т.д.)

С дальним космосом, за колонизацию которого активно агитирует Илон Маск (SpaceX), дела обстоят значительно сложнее — подробнее см. Нужна ли человечеству колонизация Марса?. Впрочем, в той публикации я оспариваю целесообразность участия в дальних космических полетах, и тем более переселения на Марс, самого человека. А для того, чтобы с научными миссиями отправлять в космос роботов, недорогие космические запуски все равно необходимы. Но Джефф Безос предлагает еще одно объяснение того, зачем человечеству космос.

Позавчера, 9 мая, он провел презентацию, вторая часть которой была посвящена созданному Blue Origin лунному посадочному модулю Blue Moon. А в её первой части Безос рассказал зачем необходимо развивать космонавтику — имея массу нерешенных проблем здесь на Земле (бедность, голод, бездомность, загрязнение экологии, истребление рыб в океанах и т.д.) По его мнению, решение срочных проблем вовсе не отменяет необходимости заранее готовиться к долгосрочным проблемам, которые со временем станут для человечества такими же острыми и срочными, что социальные и экологические.

Очень важной долгосрочной проблемой является неизбежное исчерпание доступных источников энергии. Как животное, человек потребляет 97 Вт энергии, а как член цивилизации — 10.5 кВт, т.е. в сто раз больше. Причем по мере развития этой цивилизации потребление энергии растет по 3% в год — т.е. удваивается каждые 25 лет. Чтобы удовлетворить потребности в электроэнергии сегодняшнего человечества, достаточно покрыть солнечными панелями площадь, равную штату Невада в США. Но уже через 200 лет солнечным панелям потребуется площадь всей Земли целиком.

Одним из решений этой проблемы является повышение эффективности. Если в 1800 году за один час искусственного освещения надо было работать 84 часа, то в 2019 — полторы секунды (т.е. за два века эффективность производства электроэнергии выросла в 200 тыс раз). Эффективность авиационного топлива за полвека улучшилась в 4 раза. Ну и конечно самый впечатляющий рост демонстрирует компьютерная производительность. Первый американский коммерческий компьютер в США, UNIVAC I (1951), имел быстродействие 15 операций на кВт⋅с (1905 операций в секунду при энергопотреблении 125 кВт). Современный процессор выполняет 17 трлн операций на кВт⋅с. Таким образом, за 70 лет эффективность компьютерных вычислений выросла в триллион раз, и это без учета снижения цен — UNIVAC I продавался почти за $7 млн в нынешних ценах, современный процессор стоит меньше $1 тыс.

Но дело в том, продолжает Безос, что по мере того как ресурсы становятся более доступными, возрастает и их потребление. В результате, уперевшись в ограниченные ресурсы здесь на Земле, человечеству придется прибегнуть к рационированию, т.е. принудительному ограничению спроса. Но есть и хорошая новость — за пределами Земли в Солнечной системе имеются дополнительные ресурсы.

Покинув Землю, человечество сможет разрастись до триллионов человек — у него будут тысячи моцартов и эйнштейнов. Но где расселить эти триллионы? Вовсе не на других планетах, заявляет Безос, апеллируя к американскому физику Джерарду О’Ниллу. Вместе со своими студентами тот пришел к выводу, что площадь их поверхности слишком мала, они чрезмерно удалены от Земли, и у них недостаточно сильная гравитация. Решением проблемы может стать т.н. цилиндр О’Нилла — два гигантских вращающихся (для создания искусственной гравитации) цилиндра. Любителям кинофантастики они знакомы по к/ф «Элизиум» (2013) и к/ф «Интерстеллар» (2014).

Впрочем, из выступления Безоса не вполне понятно в каком качестве он предлагает использовать эти гигантские орбитальные станции. Вначале он описывает их как полноценные города, с идеальным климатом, парками, лесами и сельскохозяйственными угодьями. Но затем в своем выступлении назвал Землю идеальной для жизни и легкой промышленности, тогда как за её пределами целесообразно разместить тяжелую промышленность и вредные производства.

Конечно, логика рассуждений Джеффа Безоса далеко небесспорна. Ниже я рискну привести собственные возражения:

1) Не вполне понятно какое отношение ресурсы других планет имеют к расселению триллионов людей на земной орбите. Возможно, Безос рассматривает другие планеты в качестве ресурсной базы для сооружения орбитальных городов.

2) Едва ли правильно оценивать энергетические возможности человечества по современным солнечным панелям. Это как если бы 200 лет назад ученые пришли к выводу, что для удовлетворения энергопотребностей человечества к началу 21 века будет недостаточно запасов древесины с углем. И соответственно не учитывали будущие источники энергии — от нефти с газом до тех же самых солнечных панелей, не говоря уже об атомной энергии. Соответственно, в своих рассуждениях Безос не берет в расчет будущее развитие энергетики — начиная с гораздо более безопасных, по сравнению с ядерными, термоядерных реакторов, и заканчивая фантастическими электростанциями на антиматерии. А главное, Безос игнорирует им же самим озвученный тезис о том, что по мере удешевления энергии её потребление растет — с этой точки зрения спрос на электроэнергию будет расти бесконечно.

3) Вряд ли человечество разрастется до триллионов только потому, что ему нужны тысячи моцартов с эйнштейнами. Во-первых потому, что заводя семью люди руководствуются совсем другими, далекими от нужд всего человечества, намерениями. Причем по прогнозам демографов, рост населения Земли стабилизируется уже к концу этого века. И это весьма правдоподобный прогноз, если принять во внимание то обстоятельство, что с ростом образования и уровня жизни (через сто лет, надеюсь, неизбежным даже в самых бедных и отсталых регионах мира) семью заводят все позже, а детей рожают все меньше. А во-вторых, с большей вероятностью потребность в гениях в ближайшие двести лет будет удовлетворена за счет искусственного интеллекта, генных модификаций человека и возможно даже объединения индивидуальных человеческих сознаний в коллективное, усиленное искусственным разумом.

4) Как уже отмечалось выше, в каком конкретно качестве Безос предлагает использовать цилиндры О’Нилла, полноценных городов или центров вредной промышленности, из его выступления не вполне понятно. Если второе, то можно предположить, что в будущем проблема вредных производств будет решена — или по меньшей мере разумнее заняться решением этой проблемы, а не её переносом на земную орбиту. Если первое, то непонятно зачем следует сооружать города именно на орбите. На Земле имеются десятки миллионов квадратных километров тундры, тайги, джунглей, равнин, саванн, предгорий — да просто пространств между населенными пунктами. Люди там не живут по причине их удаленности от места работы — но в любом случае они ближе земной орбиты.

В далекой перспективе можно обжить и менее приветливые места. В Шанхае на площади в 6.3 тыс км² проживает 25 млн человек. Площадь пустыни Сахары — 9.2 млн км². Если построить город в ней, а не в космосе (что наверняка куда проще и дешевле), то условный Сахараград вместит 35 млрд человек. Если будущие технологии позволят сделать здания, скажем, в 10 раз выше шанхайских небоскребов, то в одной Сахаре разместится уже треть заявленного Безосом триллиона людей. Уверен, что с учетом множества других пустынь, степей, высокогорья и остальных пока еще малопригодных для жизни мест, квартирный вопрос гипотетических триллионов будущих людей будет решен — сложнее удовлетворить их потребности в энергии, еде, пресной воде и т.д.

В еще более отдаленном будущем города можно будет разместить на искусственных островах. Мусора на Земле скопилось немало, так почему бы не соорудить из него насыпи, как это делают в современной Японии? Еще заманчивее выглядит перспектива плавучих островов — жить на таких все равно что путешествовать на огромном океанском лайнере, выбирая себе климат по вкусу и посещая интересные места нашей голубой планеты.

Как бы то ни было, американский миллиардер видит решение описанных им проблем в том, чтобы усилиями следующих поколений и открываемых ими тысяч новых компаний, создавать необходимую инфраструктуру. А чтобы она появилась — необходимы две вещи: радикальное снижение стоимости космических запусков и добыча ресурсов в космосе, за пределами Земли.

Для первого предназначается тяжелая ракета New Glenn, чья первая ступень может использоваться 25 раз. Она будет оснащена семью двигателями BE-4, работающими на сжиженном природном газе (он же — жидкий метан) и жидком кислороде в качестве окислителя.

Кстати, на аналогичном топливе будет работать и тридцать один двигатель Raptor первой ступени BFR компании SpaceX (девять двигателей Merlin первой ступени нынешней Falcon 9 работают на керосине). Грузоподъемность New Glenn — 45 т на НОО (BFR — 100 т) и 13 т на ГПО. Первый полет запланирован на 2021 год.

В свою очередь для добычи ресурсов вне Земли (а точнее, создания предваряющей этому инфраструктуры) Blue Origin создала лунный посадочный модуль, Blue Moon. Если раньше с точки зрения полезных ископаемых Луна рассматривалась как источник гелия-3, то обнаруженные на ней недавно запасы воды (в виде льда, на полюсах в тени кратеров) похоже интересуют Безоса больше. При помощи электролиза воду можно разложить на водород с кислородом. А размеры Луны делают её гравитацию в 6 раз более слабой, чем земная — и требуют в 24 раза меньше энергии для вывода груза на орбиту.

Посадочный модуль для Луны имеет грузоподъемность 3.6 т, а его расширенная модификация — 6.5 т. В качестве двигателя задействован BE-7, работающий на жидком водороде (который планируется добывать непосредственно на Луне). Несколько научных организаций уже проявили к Blue Moon интерес, с ними ведутся переговоры. Первый полет посадочного модуля может состояться в 2024 — в этом году американские власти планируют отправить своих астронавтов на Луну — впервые после 1972 года.