В середине прошлого века, когда человечество только начало свой путь в космос, одним из самых смелых и амбициозных проектов были вращающиеся космические станции, нацеленные на создание искусственной гравитации. Это была не просто фантазия — ведущие умы, такие как Вернер фон Браун, убеждали, что подобные конструкции станут краеугольным камнем освоения Солнечной системы. Однако, несмотря на множество прототипов и предварительных разработок, на практике мы так и не получили полноценной операционной станции, способной создать искусственную гравитацию для экипажа. Почему это случилось и что нас ждет в будущем в контексте вернувшегося интереса к таким проектам? В этой статье разберемся в истории, технических сложностях и текущих перспективах реализации концепции фон Брауна — вращающегося «колеса» в космосе. Идея искусственной гравитации через вращение не нова.
Еще в 1929 году Герман Поточник предложил концепцию вращающейся космической станции, где центростремительные силы создают ощущение гравитации для обитающих на периферии модуля. В 1949 году Вернер фон Браун популяризировал подобный образ в романе Project Mars, а затем и в мультимедийных проектах 1950-х. Суть идеи проста: вращающийся модуль, похожий на колесо, способен генерировать силу, притягивающую экипаж к стенкам, что существенно снижает негативные эффекты микрогравитации — мышечную атрофию, потерю костной массы и ухудшение зрения. Несмотря на очевидные преимущества, инженерные и технологические сложности оказались серьезным препятствием. Чтобы обеспечить комфортную гравитацию, станция должна вращаться с определенной частотой, что, в свою очередь, накладывает ограничения на размеры и конструкцию.
Если вращение слишком быстрое — экипаж испытывает дискомфорт и дезориентацию, слишком медленное — потребуются огромные размеры модуля, чтобы достичь необходимого уровеня гравитации. Фон Браун, например, предлагал станцию диаметром около 75 метров, которая при вращении с 3 до 5 оборотов в минуту давала бы искусственную лунную или земную гравитацию соответственно. Кроме сложностей конструкции, возникла и другая важная проблема — доставка таких громадных станций в космос. Ракеты должны быть узкими и обтекаемыми для эффективного выведения на орбиту, однако размеры предложенных модулей выходили далеко за рамки стандартных диаметров ракеты-носителя. Даже современные ракеты, вроде SpaceX Starship, кабина которого достигает в ширину около 9 метров, не позволяют просто так вывести и развернуть такую гигантскую конструкцию.
Существующие подходы к созданию крупных космических объектов, такие как Международная Космическая Станция (МКС), основаны на модульной сборке с десятками запусков и сложной стыковкой, что уже само по себе требует огромных ресурсов и времени. Размах, предусмотренный фон Брауном — 80 и более человек на борту — выглядит далеким от реализации на сегодняшний день из-за ограничений массово-модульного подхода. В 1959–1962 годах исследовательский центр NASA Лэнгли разработал альтернативные концепции, которые ограничивали использование модульной сборки. Они предполагали «юнитизированные» станции — конструкции, которые доставлялись в космос целиком или в минимально разбираемом виде. Среди этих решений были надувные кольца из мягких материалов, таких как резина и нейлон, выполненные совместно с компанией Goodyear, а также жесткие шестигранные конструкции, состоящие из труб, соединенных петлями, разработанные North American Aviation.
Такие станции предназначались для автоматического разворачивания непосредственно на орбите после запуска, сокращая необходимость в монтаже в космосе. Однако опасения относительно уязвимости надувных станций перед микрометеоритами, а также технические и бюджетные трудности помешали развитию этих проектов. Поворотным моментом стал фокус NASA на лунной программе «Аполлон». В 1961 году президент Кеннеди поставил цель — высадить человека на Луну, что изменило приоритеты и средства агентства в пользу быстрой реализации пилотируемой миссии, а не долгосрочного развития искусственной гравитации. Многие обширные и многообещающие исследования, в том числе вращающиеся станции, были отложены или прекращены.
Финансирование программы «Аполлон» поглотило значительную часть бюджета, а после успеха лунной миссии потребность в больших орбитальных станциях с искусственной гравитацией перестала казаться такой неотложной. Последующие космические проекты не использовали концепцию вращающихся колес. Первые американские космические станции, Skylab и затем МКС, представляли собой модульные объекты с нулевой гравитацией, с относительно небольшим числом экипажа и ограниченной функциональностью в плане гравитационной поддержки. Советский Союз и позже Россия развивали собственные космические станции по похожей схеме, также без создания искусственной гравитации. За последние десятилетия ситуация вновь стала меняться.
Современные технологии, новые материалы и рост коммерческой космической индустрии позволили задуматься о возвращении к идее вращающихся станций. Компания Vast и другие организации планируют проекты станций с искусственной гравитацией к середине 2030-х годов. Их концепции все еще далеки от идеала фон Брауна в плане размера и вместимости, однако они стремятся обеспечить гораздо комфортные условия для экипажа во время длительных космических миссий, особенно при полетах на Марс, где продолжительность перелетов может составлять несколько лет. Рост интереса к таким станциям объясняется не только заботой о здоровье космонавтов, но и потенциальной коммерческой выгодой. Промышленные производства в условиях микрогравитации могут создавать высококачественные материалы и лекарства, которые невозможно получить на Земле.
Но параллельно с этим возникает понимание, что для долгосрочных космических экспедиций, в частности на другие планеты, необходима именно искусственная гравитация, чтобы минимизировать вредные последствия невесомости. Тем не менее проблемы упаковки больших объемов и размеров по-прежнему актуальны. Гибридные решения, такие как надувные модули, продемонстрировали свою надежность — примером тому является BEAM, внедренный в МКС в 2016 году. Использование прочных современных материалов способно создать безопасные и устойчивые к микрометеоритам оболочки. Контейнер по размеру BEAM в 16 кубических метров — это всего лишь начало пути к прототипу многотысячным кубическим метрам огромных колец, которые могла бы обеспечить одна из будущих станций.
Большие надежды связаны с ракетой Starship от SpaceX, обладающей немалым грузовым потенциалом и возможностями многократного использования. Космические агентства и частные компании рассматривают Starship как следующую вершину транспортных средств, способных доставить тяжелые грузы и крупные модули в низкую околоземную орбиту и далее на лунную или марсианскую орбиту. В сочетании с расширенными технологиями производства и автоматизации сборки в космосе, это может стать решающим шагом для реализации концепции вращающихся станций фон Брауна. Однако для достижения этой цели необходимы не только технические инновации, но и кардинальное изменение политики и регулирования в космической сфере. Международный контроль за технологиями и экспортом зачастую ограничивает сотрудничество и замедляет развитие инфраструктуры, необходимой для таких масштабных проектов.
Новые организационные модели, в том числе ориентированные на частно-государственное партнерство, могут способствовать консолидации ресурсов и ускорению прогресса. Подводя итоги, можно сказать, что концепция вращающегося космического колеса, предложенная фон Брауном и его предшественниками, пережила отложенное воплощение. Вторая половина XX века была отмечена смещением приоритетов в сторону лунных исследований и модульной сборки станций без искусственной гравитации. Сегодня, благодаря техническому развитию и возрождению интереса к дальним пилотируемым миссиям, эта идея возвращается в центр внимания. Предстоящие десятилетия могут стать началом новой эры в освоении космоса, где искусственная гравитация перестанет быть фантастикой и станет обыденной реальностью повседневной жизни на орбите.
Возможно, скоро мы увидим реализацию проектов, вдохновленных видением фон Брауна, чье «колесо» наконец повернется в космосе, даря человечеству комфорт и безопасность на пути к звездам.
