Жуковский Дмитрий Валерьевич : другие произведения.

Эпитафия Нтр

Самиздат: [Регистрация] [Найти] [Рейтинги] [Обсуждения] [Новинки] [Обзоры] [Помощь|Техвопросы]
Ссылки:
Оценка: 5.00*5  Ваша оценка:
  • Аннотация:
    Фантастика как зеркало расцвета и заката НТР

ЭПИТАФИЯ НТР

(статья написана в 1998 году)

Это не более чем размышления,

за точность цифр и дат - не ручаюсь.

Одно время в научно-популярных журналах появлялись статьи об удивительно точных прогнозах писателей-фантастов конца XIX - начала XX века. Даже беглый обзор научно-фантастической литературы 40-70 годов показывает, что из прогнозов этого периода НЕ СБЫЛОСЬ ПРАКТИЧЕСКИ НИЧЕГО! Причем во всех случаях один и тот же круг причин. Три самых больших, самых популярных темы научной фантастики того периода: космос, атом, роботы. Три темы, практически забытых фантастами 80-90 годов. Три больших разочарования. Три тупика.

РАЗОЧАРОВАНИЕ I.

Зачем жить на Марсе?

В произведениях 40-60 годов в Солнечной системе кипела бурная деятельность. Межпланетные туристические лайнеры. Поселения на Луне. Колонии на Марсе, Венере, Меркурии. Разведывательные рейсы к внешним планетам. И виделось все это очень близким - 80-90 годы. А что мы имеем сейчас? От первого полета в космос до первой посадки на Луну прошло 7 лет. Со времени последней лунной экспедиции - уже более 30 лет. Космонавтика практически топчется на месте. В чем причина? Основная причина одна: несопоставимость целей и затрат. Пилотируемая космонавтика - занятие настолько дорогостоящее, что по карману только целым государствам, да и то всего двум в мире (потуги китайцев вряд ли стоит принимать всерьез). Технические возможности для создания базы на Луне или полета к Марсу уже есть. Но ЗАЧЕМ?

Обратимся к научной фантастике. Что делают люди в космосе?

В отношении астрономии и астрофизики очень нагляден рассказ С.Лема "Условный рефлекс". На обратной стороне Луны строится станция. С огромными затратами. И жертвами. На станции постоянно дежурит смена из двух наблюдателей. Их нужно регулярно снабжать воздухом, водой, едой и т.п. И все для того, чтоб НЕСКОЛЬКО РАЗ В ДЕНЬ ЗАМЕНЯТЬ ФОТОПЛАСТИНКИ!!! При современном уровне развития компьютерной техники любой вариант автоматической наблюдательной станции будет дешевле, чем наблюдатель-человек. Что и было сделано: орбитальный телескоп "Хаббл".

Планетология (т.е. география, геология, геоморфология, геофизика и т.п. на других планетах) это, в первую очередь, не стационарные наблюдения, а экспедиционные исследования. То есть, как обоснование для создания постоянных поселений не годится.

Во-вторых, на Земле все "гео-" науки развивались в основном как прикладные. В отношении других планет практическое применение может быть только:

О космической горной промышленности мы поговорим ниже, а по второму пункту получается замкнутый круг - создавать поселения для исследований, направленных на обеспечение безопасности поселений?

В-третьих, опять таки, специально сконструированный исследовательский робот будет заведомо дешевле, чем исследование, проводимое человеком. И это очень легко показать:

Таким образом, планетология тоже не сможет обеспечить продвижения человека в космос. Все АМС занимались, собственно, только планетологическими исследованиями. С 60-х годов, когда полетели первые станции к Луне и Марсу, прогресс - только количественный. Дальше летим, больше информации передаем, более высокого качества. Но на прогресс пилотируемой космонавтики это не влияет никак!

И, наконец, космическая горная промышленность. Вопрос первый: что добывать?

Добыча полезных ископаемых в космосе предполагает, что где-то в Солнечной системе есть минералы, которых нет на Земле. Но с другой стороны на них должен быть достаточный спрос, чтоб обеспечить существование целой отрасли. Что же это может быть такое? По всем имеющимся данным минеральный состав внутренних планет принципиально не различается. То есть ожидать каких-либо геологических сюрпризов не приходится. Но если все же допустить такую возможность? Возникает вопрос второй: где добывать? Чтобы разрабатывать в космосе полезные ископаемые, их надо сначала найти. Чтобы найти, надо искать. Чтоб государство (а частным фирмам это просто не по карману) вложило средства в инопланетную геологоразведку, должны быть достаточно твердые гарантии, что можно что-то ценное найти. Таких гарантий, естественно, нет. Имеющаяся информация по селенологии практически исключают Луну из кандидатов на горные разработки. Венера так же отпадает: слишком тяжелые условия на поверхности. Спускаемые аппараты АМС "Венера" работали на поверхности планеты всего лишь по несколько часов. Температура до 900С и давление в сотни атмосфер. Остаются Марс, Меркурий и астероиды. Что гораздо дальше, чем Луна. Меркурий и астероиды до сих пор не изучались даже автоматическими станциями.

Самый главный вопрос: себестоимость полезных ископаемых, добытых в космосе.

К сожалению, я не имею точных сведений о стоимости различных космических проектов. Но косвенные данные есть:

Ситуация с освоением космоса схожа с состоянием работ по изучению и освоению океанских глубин. Из всего огромного океанского дна непосредственно изучена только весьма малая часть. Разовые погружения в океанические желоба (шесть посадок на Луну). Изучение с помощью дистанционно управляемых аппаратов серединных океанических хребтов (автоматические межпланетные станции). Когда-то популярные (в 60-70-х годах), а сейчас почти что забытые подводные дома-лаборатории на шельфе (орбитальные станции). Ажиотаж по поводу залежей на дне океана железомарганцевых конкреций - руды весьма высокой концентрации - давно стих. Подводная горнодобывающая промышленность умерла, не родившись. А ведь дно океана от нас всего лишь в 5-11 километрах!

Достигнутые человеком в космосе рубежи - это точки баланса. ИСЗ летают не дальше, чем они нужны. Это рубеж целесообразности. Нет никакого смысла поднимать спутник выше 30000 км - выше геостационарной орбиты. Достижения автоматических межпланетных станций - тоже точка равновесия, только более сложного: и финансовые затраты, и политические амбиции, и технические возможности, и конкурентная борьба. Чем иначе можно объяснить разнобой в проектах изучения кометы Галлея - было реализовано три разных проекта - как ни конкурентной борьбой на рынке коммерческих космических запусков? Американские лунные экспедиции - советские "Луноходы". Советские "Венеры" - американские "Викинги" и "Вояджеры". Достигнутый уровень пилотируемой космонавтики - околоземная орбита - точка равновесия между денежными затратами и политическими амбициями. В конце 60-х годов, во время холодной войны, амбиции были выше, соответственно человек улетал в космос дальше.

Все, что делается в космосе, кроме ИСЗ связи и наблюдения, делается вопреки экономической целесообразности. С одной стороны, жизнеобеспечение человека в космосе стоит очень дорого. К тому же высокая стоимость проекта увеличивает цену любой ошибки. Соответственно космическая техника для пилотируемых полетов должна иметь наиболее высокий запас прочности из всего, что делается человеком. Что так же увеличивает стоимость проекта. А с другой стороны, человеку в космосе практически нечего делать. Почти что любую работу специально сконструированный робот выполнит если не лучше, то, во всяком случае, гораздо дешевле.

Кроме экономических препятствий на пути прогресса космонавтики стоят еще медицинские и научно-технические. На заре развития космонавтики невесомость представлялась не более чем досадной (или забавной) неприятностью. Чем-то вроде морской болезни, к которой надо просто привыкнуть. С тем, что человеческий организм не пригоден к существованию без силы тяжести, столкнулись достаточно быстро. Несмотря на ежедневные физические упражнения, декомпрессионные костюмы, космонавты вынуждены неделями восстанавливаться после длительных полетов. Полет к Марсу займет более года. А возможность погружать человека в анабиоз существует пока только в фантастической литературе.

Бурный десятилетний период взлета космонавтики сменился тридцатилетним застоем не только в силу экономических причин. Не было никаких принципиальных научно-технических новшеств. Движитель - все тот же ЖРД. Источник энергии - все те же полупроводниковые солнечные батареи и химические топливные элементы. Как использовали алюминиевые и магниевые сплавы, композитные материалы, так и используют. Аппарат типа "челнок" - изобретение не 80-х годов, а еще 60-х. Уже тогда испытывались гиперзвуковые самолеты, достигавшие суборбитальных высот. Единственное, что изменилось серьезно - это системы управления. Уровень их компьютеризации позволил запустить и успешно посадить "Буран" вовсе без экипажа. Что же, это ставит еще один крестик на пилотируемой космонавтике - и в качестве пилота человек вполне заменим. Отсутствие новых идей оставляет космонавтике только путь количественного совершенствования. Основную научно-техническую проблему составляет отсутствие замены химическому реактивному движителю.

Мне могут возразить, что я исхожу из сегодняшнего уровня развития космической техники. Но прогресс может привести к увеличению экономичности и снижению стоимости космических запусков. Развитие технологий не происходит само по себе. Для этого необходимы инвестиции в НИОКР. И немалые, в случае космической техники. Но деньги будут вкладываться только в перспективные в плане получения прибыли разработки. Техника прогрессирует только тогда, когда спрос превышает предложение. Почему до сих пор легковые автомобили не ездят со скоростью 400 км/час? Техническая возможность существует уже давно. Рекорд скорости на автомобиле с поршневым двигателем превысил 500 км/час еще в 1935 году. Просто такие автомобили никому не нужны! В то же время быстродействие модемов за какой-то десяток лет увеличилось в 20 с лишним раз - с 2400 бод до 56000 бод. И это при том, что одно время 9600 бод считалось непреодолимым пределом. А все потому, что достигнутая производительность модемов все еще слишком низкая.

И космическая техника прекрасно подтверждает этот тезис. Ракеты-носители практически не совершенствуются. То, что эксплуатируется сейчас в пилотируемой космонавтике, это уже вчерашний день. Используемая в России РН "Протон" разработана еще в 70-х годах. И до сих пор уступает по мощности американской РН "Сатурн", созданной для лунной программы. Но и сами американцы после того, как лунная программа была свернута (из 12 запланированных посадок выполнили только 6), использовали "Сатурн" только дважды - для запуска ОС "Скайлэб" и в проекте "Союз" - "Аполлон". Прекрасная техническая разработка не только не развилась дальше, но и сама отмерла за ненадобностью. Так же как и российская РН "Энергия" - принципиально новое конструкционное решение.

Берусь сделать предсказание. Возможно, экспедиция на Марс все же будет организована - в пароксизме национальной гордости американцев либо в результате политических игр в международное сотрудничество. Но эта экспедиция не только не послужит прогрессу космонавтики, она ее похоронит. Как американские высадки на Луну отсутствием сенсационных результатов похоронили интерес к Луне. Стало понятно, что Луна - это всего лишь мертвый каменный шар. Но с Марсом разочарование будет гораздо глубже. Марс - планета мечты: каналы, древние марсианские цивилизации, "Марсианские хроники". А полученные на сегодняшний день данные (как российскими, так и американскими АМС) не внушают надежд. И когда экспедиция вернется с пустыми руками, никто уже больше не выделит денег на межпланетные полеты. И если на Марс человек, возможно, когда-нибудь и ступит, то на Плутоне ЧЕЛОВЕК НЕ БУДЕТ НИКОГДА! Потому, что там просто нечего делать. За те деньги, что это будет стоить.

 

РАЗОЧАРОВАНИЕ II

Котел с неприятностями.

Фантасты (и ученые) 60-х годов прочили атомной и термоядерной энергетике большое будущее. XX век называли Веком Атома. Атомными реакторами писатели снабжали вездеходную технику, космические аппараты, тяжелых роботов. Что же мы имеем сейчас? Работы по управляемой термоядерной реакции по прежнему в стадии экспериментов. Несмотря на строительство новых, все более мощных и дорогостоящих, токамаков и стеллараторов до промышленной термоядерной энергетики все еще далеко. Доля атомных электростанций в мировом производстве электроэнергии по прежнему не велика. И вряд ли возрастет, после Тримайл-Айленда и Чернобыля. В гражданском транспорте эксплуатируется всего три атомных силовых установки: 2 российских ледокола и один японский сухогруз (по крайней мере, эксплуатировались). В космической технике атомный реактор в качестве движителя не применяется. Были отдельные эксперименты по использованию реакторов для энергоснабжения ИСЗ. И скандал с аварией американского спутника с подобным агрегатом на борту (50 кг плутония-239 попало в атмосферу). И никаких особых перспектив дальнейшего развития. Причина - в порочности самой идеи использования энергии атомного распада.

И, если с контролем за самой реакцией атомного распада ученые и инженеры худо-бедно справляются, (если забыть о минимум пяти авариях: "Ферми-66", "Айдахо-Фолс", "Тримайл-Айленд-79", "Уиндснейл" и "Чернобыль-86"), то с последствиями атомной реакции (см. "во-первых") не умеют справиться и сейчас. Проблемы по-прежнему остаются неразрешимыми:

На фоне этого прочие проблемы выглядят мелочами. Но все же уделим и им внимание. О массовом использовании атомных реакторов в наземном транспорте не может быть и речи. Представьте себе, какой находкой для террористов будет вездеход (тем более танк) с атомной силовой установкой: бомба со средством доставки (и самозащиты). В силу особенностей процесса распада урана (и других видов атомного топлива) запуск и остановка атомного реактора является достаточно сложной, а главное, длительной (несколько часов минимум) операцией. То есть, атомную реакцию нельзя запустить и остановить мгновенным нажатием кнопки. Что сильно ограничивает возможность использования атомного реактора в качестве силового агрегата на транспорте. Единственный вид энергии, который производит атомный реактор - это тепловая энергия. Для ее преобразования в механическую (и далее в электрическую) энергию требуется разность температур. Тепловые двигатели любого вида на сегодняшний день имеют КПД не выше 50%. То есть, чем больше мощность атомного силового агрегата, тем большее количество лишнего тепла он должен сбрасывать в окружающую среду. Для АЭС и ТЭС строятся огромные пруды-охладители. Атомные силовые агрегаты на морских судах могут достаточно эффективно сбрасывать лишнее тепло в воду. А как избавиться от тепла на космическом аппарате? Путем излучения сбросить удастся слишком мало - в соответствии с законами физики. Следовательно, придется выбрасывать в космос специально взятый теплоноситель. А в силу особенностей эксплуатации атомного силового агрегата его нельзя часто останавливать и снова запускать. То есть при необходимости маневра тягой вся немалая мощность реактора будет уходить на бесполезный разогрев балластного теплоносителя, который будет безвозвратно выбрасываться. Хотя на транспорте, в том числе и космическом, перспектив для атомного реактора не видно, АЭС все же есть и, видимо, далее будут существовать.

Но вот управляемый термоядерный реактор вряд ли когда-либо будет создан! С одной стороны, уровень энергий термоядерного синтеза превышает энергию атомного распада всего на порядок. А с другой стороны проблем неизмеримо больше. Для запуска термоядерной реакции, в отличие от атомного распада, требуется сначала установить необходимые критические условия - температуру в десятки миллионов градусов и соответствующее давление. И потом, как выяснилось, высокотемпературная плазма - очень капризная штука. Удержать ее достаточно длительное, для промышленных целей, время не удается. А потом, те же самые проблемы, что и с атомным реактором: преобразование тепла в электроэнергию. С той разницей, что температура в горячей зоне атомного реактора - 700С, а в токамаке - десятки миллионов градусов. Так что, стоит ли игра свеч?

 

РАЗОЧАРОВАНИЕ III.

Мечтают ли андроиды об электроовцах?

Машинное мышление -

Мышиная возня.

Автор неизвестен (мне).

Ну кто не слышал о "Трех законах роботехники" Азимова? Роботам посвящены десятки повестей и рассказов. В 60-70 годах. А компьютеры стали героями фантастической литературы только в образе эдаких бездушных монстров (по большей части). То есть либо человекоподобные роботы, либо мыслящие компьютеры. Прогресс в компьютерной области, конечно, есть. И весьма серьезный. Правда, совсем в другую сторону, чем это предполагалось фантастами. И кибернетиками.

Пока что оставим в стороне вопрос: "Могут ли компьютеры (роботы) мыслить?" - и обсудим проблему создания андроидов. Идея роботов-андроидов основывается на совершенно бездоказательном предположении, что конструкция: две ноги, две руки - идеальный вариант. А с чего бы это? Почему бы универсальному роботу не иметь форму кентавроида? Или арахнида? Почему он должен иметь два глаза, а не четыре для кругового обзора? Почему у него должно быть пять разных пальцев, а не три одинаковых? Почему только две руки, а не четыре? Оптимальность человекоподобной формы НИЧЕМ ОБОСНОВАТЬ НЕЛЬЗЯ!

Но и сама необходимость создания универсального робота весьма сомнительна. Известное правило техники гласит: "Универсальное всегда хуже специального". Любой робот всегда будет изготавливаться под конкретную задачу. Вспомним, к примеру, рассказ С.Лема "Дознание". Ну зачем было создавать человекоподобного робота-пилота? Насколько проще и дешевле было бы подключить мозг этого робота напрямую к бортовому компьютеру? Это ведь полный абсурд! К одному электронному мозгу приделываются руки, чтоб нажимать на кнопки. А другой компьютер снабжается кнопками, чтоб через их посредство получать внешние сигналы! В том же рассказе действует робот-врач. А ему то зачем быть человекоподобным? Для проведения хирургических операций хорошо бы иметь с десяток гибких щупальцев и насколько глаз на стеблях. А ноги вовсе не нужны. Разве что колеса или резиновые гусеницы для мобильности.

Единственное применение роботов, для которого сходство с человеком просто абсолютно необходимо, описано С.Лемом в романе "Блеск и нищета кибернэроссов". Но это уже немного из другой области.

Так что можно смело предсказать, что РОБОТЫ-АНДРОИДЫ НЕ БУДУТ СОЗДАНЫ НИКОГДА! Потому, что они абсолютно не нужны!

Кстати, функциональный подход к конструированию роботов снимает многие этические проблемы, связанные с неотличимостью качественных андроидов от людей. Да и один из певцов роботехники С.Лем в 80-х годах успешно заменил андроидов на дистантников (роман "Мир на земле").

Ладно, с андроидами понятно. А промышленные роботы? Разберемся, для чего они могут в принципе пригодиться. Промышленный робот - это устройство с многофункциональными манипуляторами, органами зрения и соответствующей программой. В производстве манипуляторы нужны только при сборке. В остальных случаях компьютер может быть непосредственно подключен к соответствующему устройству: станки с ЧПУ или системы АСУТП. В любом случае руки человека - более тонкий и чувствительный инструмент, чем манипулятор робота. Так что объект сборки, инструмент и детали должны быть достаточно крупными. И не требовать прецизионной сборки. Производство должно быть достаточно массовым, чтоб эксплуатация дорогостоящего робота окупилась. Вполне логично, что промышленные роботы нашли применение только в конвейерной сборке автомобилей. Прогресса в области промышленных роботов не наблюдается. Создать манипуляторы с необходимыми характеристиками - труда не составляет. А вот с управляющей программой - проблемы на сегодняшний день весьма серьезные. Попробуем, к примеру, спроектировать робота для сборки персонального компьютера. Процесс по сложности на уровне детского конструктора:

Стоп, стоп! Это программа для человека. Здесь мы пропускаем сотни шагов, которые человек выполняет не задумываясь. А для компьютера даже самая простая операция: взять плату из лотка - сложный процесс:

Даже самые простые операции требуют сложнейшего описания. Конечно, и эту проблему можно решить, как предложил Р.Хайнлайн в романе "Дверь в лето": роботу можно просто показать необходимую последовательность движений. Но и это ничего не решает. Такой способ не определяет действий робота в аварийной ситуации. Например, если при установке в гнездо плата перекосилась, то робот должен уметь извлечь ее и снова установить. Правильный алгоритм сборки только один, а возможных вариантов ошибки - множество. Проблема в том, что интеллектуальные способности компьютеров недостаточны для действий в элементарных (для человека) нештатных ситуациях.

В 50-60-е годы активно велись работы по проблеме искусственного интеллекта. Достаточно быстро проблема распалась на ряд задач: