Циклер

Циклер (англ. cycler) — вид космического пассажирского транспорта, изобретённый известным американским астронавтом Баззом Олдрином. Циклер является футуристической техникой «ближнего прицела» (то есть основан на уже существующих технологиях), поэтому изредка встречается в твёрдой НФ об освоении Солнечной системы.

В чём суть

Суть в том, что в космических путешествиях «экономично», как правило, означает «очень долго». Потратив минимум топлива на то, чтобы лечь на курс, мы получаем очень длительное путешествие. А в космосе сложно с необходимейшими жизненными потребностями, и вдобавок радиация требует массивной защиты: потерпеть её неделю, ну самое большее месяц можно, а путешествие длиной в год станет крайне вредным и опасным для здоровья, если эту самую радиацию полностью не блокировать.

В результате получается, что для космических пассажирских перевозок нужно ускорять кучу дополнительного оборудования — свинцовые стенки, регенераторы воздуха и воды, биоаппараты для выращивания пластиковой каши из водорослей и прочее, просто для того, чтобы пассажиры не умерли в пути. Тут Олдрину пришла в голову идея: а что если это всё не ускорять и тормозить во время каждого полёта, а поместить на станцию, которая естественным образом и без затрат топлива обращается по нужной орбите?

Так был придуман циклер. Он представляет собой большую космическую станцию типа «колесо», которая обращается по специфической орбите. Такой, чтобы через регулярные промежутки времени приближаться к Земле и к цели путешествия, например, к Луне или Марсу. Со станцией стыкуются небольшие «каботажные» шаттлы, которые загружают на неё пассажиров в месте посадки и выгружают в месте высадки. Таким образом, топливо тратится только на то, чтобы разгонять и тормозить самих пассажиров, их шмотки, чемоданы и другие личные вещи, а не всю музыку, нужную для их длительного жизнеобеспечения. Вся музыка спокойно работает на циклере, никуда не ускоряется и не требует затрат топлива.

В результате перевозить пассажиров на космические расстояния с помощью циклера намного выгоднее и безопаснее, чем на кораблях. Человек, купивший билет на циклер, получает на его борту каюту, воздух, вращательную гравитацию, воду и кормёжку на весь срок путешествия и сходит в пункте назначения, нисколько не пострадавший ни от невесомости, ни от радиации, ни ещё от чего. Разве что от духоты и однообразного питания — но это уже смотря какого класса был билет. Циклер большой, заплати как следует — и тебя заселят в люкс, а для твоего питания погрузят на борт ананасы и рябчиков.

Кстати, насчёт «заплати»: циклеры очень удобны именно как бизнес-проекты для частного космоса. Поскольку они не корабли и не обладают двигателями (или обладают, но очень маленькими, для коррекции курса), они не подпадают под закон Джона и не могут быть переоборудованы в оружие для бомбардировки планет. Следовательно, частные компании смогут строить их без каких-либо особых лицензий или проверок благонадёжности.

Недостатки

• Цена

Идея запустить на орбиту систему регенерации воздуха и производства пластиковой каши выглядит привлекательно. Но только пока вы не взглянете на эти системы поближе. И так, знакомьтесь, «БИОС-3». Обеспечивает воздухом, пищей и кровом целых трех человек. И все это при смешных размерах в триста с хвостиком кубометров (треть жилого объема МКС). А также запасе мясных консервов, так как обеспечить экипаж животными белками БИОС-3 не способен, нда (в более современной версии Юэгун-1 предлагается получать белки кушая мучных червей). По сути все такие проекты остаются классическим «домиком в деревне», только из грядок выжимают максимум производительности. А теперь вопрос: а это точно дешевле чем просто взять с собой годовой запас картошки?

• Технологии доставки на циклер

Даже если циклер и построят, очень вряд ли он будет пролетать ближе чем орбита Луны. Существующие ныне технологии не то чтобы не позволяют долететь до Луны. Однако, лунная программа показала что доставлять народ на Луну выходит со скоростью нескольких человек в год. Альтернативы классическим ракетам разрабатываются, да. Но те что дошли до стадии прототипа либо не приспособлены для перевозки живых людей (космическая пушка размажет перегрузками), либо лучше использовать как можно дальше от планеты (ядерный взрыволет). Те что могут перевозить пассажиров — существуют лишь на стадии теоретических прикидок. И все как на подбор имеют циклопические размеры, которым позавидовали бы даже строители вавилонской башни. Пусковая петля уходящая в мезосферу это еще скромненько, космический мост вообще всю планету огибает. Когда они выйдут из стадии прикидок и выйдут ли вообще — оставим на откуп оптимизма читателя.

• Медлительность

Единственный недостаток такого вида транспорта — это его медлительность. Циклер вращается по орбите без какого бы то ни было дополнительного подгона, поэтому ходит он медленно. В зависимости от деталей проложенной для него орбиты, он может доставить пассажиров с Земли на Марс (к примеру) за срок от полугода до года. Орбита, предложенная для циклеров самим Олдрином, имеет такие спецификации: участок Земля-Марс проходится за 146 суток, а полная орбита занимает 2,1 года (то есть, взять пассажиров в рейс он может только раз в 2 года (но кто сказал, что он там один летать должен — даже автобусы на маршруте по одному не ходят)).

• Нестабильная орбита

Вторая проблема заключается в том, что реальный космос это вам не Kerbal Space Program, с его зонами влияния — во Вселенной гравитация действует постоянно повсюду, а орбита, потребная для работы циклера будет довольно нестабильной, если не предпринимать некоторые ухищрения. Но, любые ухищрения ещё больше затягивают полёт.

• Ремонтопригодность

Циклер должен иметь высокий запас прочности и ремонтопригодности, потому что космический мусор и разные ЧП на борту в состоянии за два года полёта ушатать станцию до состояния летающего мусора. Таким образом вместе с пассажирами на корабль обязательно будут доставляться ремонтные комплекты, а экипаж половину полёта будет заниматься работами по заделке дыр, замене солнечных панелей и тому подобное. Впрочем, не всё так плохо — вероятность того, что циклер напорется на что-то по настоящему опасное невелика.

• Сложности с доставкой полезной нагрузки.

Поскольку до циклера переть дальше чем до Луны, при текущем состоянии дел придётся делать очень сложную логистику — если просто запускать ракеты с Земли, стоимость каждого запуска будет просто запредельной, потому что ракете придётся вытаскивать на орбиту не только людей и грузы, но и топливо для разгона, чтобы уравнять скорости с циклером. Чтобы этой фигни не было, ракетой доставляются на орбиту только люди и груз. Дальше следует пересадка на корабль до Луны, ввиду того, что основная составляющая нужной скорости уже набрана (я имею ввиду здесь, что вы не рискуете упасть на Землю из-за недостатка скорости во время разгона на ионниках), это будет довольно просто сделать. До Луны в обычном состоянии лететь несколько дней, но на экономичных двигателях полёт становится долгим; впрочем, существуют технологии, позволяющие немножко ускорить дело, но проблема не в этом.

Пока пассажиры наслаждаются курицей по-аэрофлотски в интерпетации Роскосмоса, Очень Большую Ракету заправляют топливом где-то в поясе астероидов, поскольку сила тяжести там меньше чем на Земле, старт отнимает меньше энергии. Ракета летит к Земле с выходом на лунную орбиту, летит она долго, поэтому запускают её заранее, и запускают их часто, поскольку перебоев с топливом на станции быть не должно (это вызывает потребность в создании программы разработки астероидов, что тема для отдельной статьи, ибо там есть свои сложности — преодолимые, интересные и увлекательные — но налагающие кое-какие ограничения на любителей провести отпуск на Марсе).

Прибыв на место, а точнее, затормозив, потратив довольно большую часть топлива (количество топлива на торможение зависит от массы ракеты — по формуле Циолковского), ракета заправляет челнок, задачей которого является распрыжка — серия гравитационных маневров между Землёй и Луной, необходимая для экономичного набора нужной скорости для рандеву с циклером. При этом следует заметить, что Солнце всегда находится внутри орбиты циклера, а потому его перицентр должен быть сильно ближе к Солнцу чем хотелось бы — иначе скорость, потребная для рандеву будет слишком большая. Да она и без того будет немалая.

С другой стороны в качестве бонуса — в этом круизе ценители пейзажей смогут посмотреть на Венеру, если повезёт (но это вряд ли), а если не повезёт — то на картинке. Далее у нас в программе поимка циклера на возвратном курсе, когда он теряет скорость, посадка в него и … Вы наверно думаете что всё? Да хрен там было, впереди ещё рандеву с Марсом, где делается ровно то же самое что и на орбите Земли, но дело осложняется ещё и тем, что нужно как-то тормозить — и мы возвращаемся к тому, с чего начали.

• Вот только у циклера орбита своя, к орбите Земли она никакого отношения не имеет.

Делает ли это невозможным создание такой транспортной системы? Конечно нет. Эффективна ли эта система? Смотря в каком смысле. Эта система создаст кучу рабочих мест и обеспечит простор творчества для инженеров и ученых — это плюс. Туристы полжизни будут копить денежки на этот круиз, и совершать его будут уже после выхода на пенсию из-за долгого времени пути и высокой стоимости билета — это минус.

Компания-владелец циклера будет иметь солидный капитал, измеряемый в имиджевости проекта (или, попросту говоря, понтах: «мы возим людей на Марс, Fuck Yeah!») — это плюс. Скорее всего, программа будет нерентабельна, и будет держаться на плаву только за счет стратегической важности её для науки и как плацдарма для пути к звёздам — это такой минус, что аж плюс. EMS скорее всего предпочтёт запускать скоростные «прямые» рейсы, чем связываться с циклером — это минус. Почта России будет пользоваться только циклерами (для марсиан это определённо минус).

Иными словами, создать циклер, используя текущий уровень науки и техники — возможно. Но по вышеописанным причинам этого никто не будет делать — так что циклер останется на долгое время элементом научной фантастики, будучи научно обоснованным, защищённым и проработанным проектом. Который, тем не менее, не востребован.

Альтернативные методы воплощения

Астероиды вроде Эроса являются природными циклерами — Эрос сближается с Землёй раз в два с гаком года.

Резонно возникает вопрос — на кой ляд тащить в космос кучу металлолома чтобы построить циклер, когда можно взять астероид и выдолбить его как следует, добыв нужные материалы для постройки всего, что потребуется, завести топливо, жратву и двигатели, оборудовать жилые помещения и всё необходимое, построить доки для шаттлов и — вуаля, готово. Резонный ответ-по тем же самым причинам, по которым мебельные магазины не занимаются производством диванов. Хотя казалось бы деревьев то в соседнем лесу пруд пруди. Крупный завод уделывает по качеству мелко-кустарное производство. И попытки всерьез заменить первое вторым кончаются печально, вспоминаем китайскую «малую металлургию».

Касаемо нестабильной орбиты — Эрос имеет массу в несколько триллионов тонн, этого хватает чтобы изменения массы не влияли на стабильность орбиты. Есть, правда, мнение, что через несколько миллионов лет этот астероид может врезаться в Землю, но за это время его так выдолбят, что он похудеет. Другого такого кандидата на роль межпланетного транспорта не найти. Прекрасная идея, верно?

• Но есть и минусы этой идеи: для того, чтобы подписать на дело беспризорный космический булыган, сначала надо этот булыган отловить, а затем изменить его траекторию на менее шибанутую — в долгосрочной перспективе это дешевле, чем каждый раз тратить лишнюю тонну топлива на маневре. Что потребует энергии. Если есть энергия, на астероид можно поставить рельсотрон и выстреливать с него чугунными гирями. Гиря летит в одну сторону, нас толкает в другую. Причем, гири ни откуда везти не надо, мы их из отходов выдалбливания астероида сделаем. Можно конечно и на ракетных двигателях лететь, но только если вы где-то достанете горючее для них. И энергия сгорания этого горючего будет больше энергозатрат на его добычу и производство. Иначе эффективнее не тратить энергию на производство, а поставить еще один рельсотрон. Масса Эроса-порядка 10^15 килограмм. Вся земная цивилизация за год потребляет порядка 10^14 кВт·ч. При этом она полагается на ископаемое топливо, а залежей угля и нефти на астероидах пока что не нашли. Но кто знает, может вы найдете огромный урановый рудник и сможете развить такую ядерную промышленность, которая заткнет за пояс энергопроизводство всей Земли.
• Главный минус этой гениальной идеи в том, что обживать и выдалбливать астероид придется в его первом же рейсе, захватив с собой бурильную приспособу и пару бутербродов на черный день. Или вы думаете, астероид будет дожидаться завершения «апгрейда» в обитаемом человеком космосе околоземной орбиты? Он спокойно полетит себе дальше по своим космическим делам.
• главный минус критиков астероидов-циклеров - критики не знают сколько околоземных астероидов уже открыто, сколько еще точно есть неоткрытых, и сколько можно их подготовить, если использовать способ Маска и Старлинка.

Где встречается

Литература

• Роберт Ибатуллин «Роза и Червь» — астероиды-циклеры активно используются в качестве пассажирского и грузового транспорта, а также как боевые корабли.
• «Галактические морпехи» — в первом романе цикла, главные герои прибывают на Марс на циклере. Полёт занимает довольно долго, правда некоторые научились его коротать с помощью одного относительно просторного модуля, где парочка запросто может уединиться на полчаса-час (правда лучше привязаться друг к другу, ведь всё-таки в невесомости).
• «Permanence» Karl Schroeder’а — межзвездные(!) циклеры. Добавлена хитрая система небольшой коррекции курса при подлете к звезде, за несколько десятков лет облетаем все звезды на маршруте. (В сеттинге человечество изначально начинало расселятся около коричневых карликов и нужен был транспорт а сверхсвета не было). Пассажиров доставляем на борт на челноках, по которым работают стационарные разгонные лазеры. Торможение аналогично. Структура которая поддерживает работу тех самых лазерных комплексов вообще полурелигиозная. Как и сама Cycler Compact. Вот сам циклер разогнать до нужной можно к сожалению только при старте c системы нормальной звезды G-класса или выше (иначе не запитать). К сожалению — потому что когда сверхсвет таки изобрели, выяснилось что он…требует гравитационного поля звезды G-класса или выше и старт из систем коричневых карликов — не возможен. На самом деле возможен но нужен маленький, на несколько человек, аппарат который войдет практически под фотосферу коричневого карлика а дальше или получится совершить прыжок или он будет разрушен до прыжка. Обычно везет.
• Роберт Хайнлайн — эпоха до изобретения факельных кораблей: «Логика империи», «Марсианка Подкейн», «Небесный фермер», «Испытание космосом».
• Сергей Лукьяненко, рассказ «Купи кота» — маятниковый (он же резонансный) звездолёт. Не совсем циклер (межзвёздный транспорт, использующий тирьямпампацию), но похож на него по характеру своего движения — строго по установленному маршруту от Земли до колонии возле звезды Барнарда, «подчиняясь не расписанию, а законам физики». Похоже, работает на каких-то квантовых эффектах: сказано, что технически он существует одновременно на всём пути своего следования, просто с разной вероятностью в каждый момент времени.

Телесериалы

• «Мастера научной фантастики» (англ. Masters of Science Fiction, также в русском прокате «Хроники будущего») — действие истории четвёртой («Мутанты») происходит на космической резервации-циклере, в которую превращен некогда весьма комфортабельный и фешенебельный объект трансорбитальной логистики.

Настольные игры

• Настольный ролевой hard-SF сеттинг GURPS Terradyne: циклеры на описываемый момент являются уже постепенно устаревающим видом транспорта, но основная масса переселенцев на терраформируемый Марс прибыла именно с помощью их. Один из циклеров захвачен мафией и используется как база контрабандистов. Идея безусловно идиотская, потому что циклер — отличная мишень. Правда, сеттинг на то и hard, что там не носятся Звездные Разрушители: флот безопасности у космической корпорации Terradyne скромный, и посылать его для расстрела циклера, при том, что разнести циклер в клочья можно только ядерным оружием, которого у Terradyne официально нет (запретили после рискованной авантюры по терраформированию Марса с помощью сброса на него ледяного тела мирным ядерным взрывом) — игра, не стоящая свеч.