А.4. Модель системы прямого полета

На рис. А.З. показана первая часть функциональной схемы, представляющей собой модель системы прямого полета Земля - Луна - Земля при создании лунных баз. Такие функциональные схемы в систематизированной форме показывают различные факторы, учитываемые в анализе, а также связи между ними, зависимости и взаимодействие. Во второй части модели на рис. А.4. приводятся факторы, действующие на Земле. В верхнем левом углу рис. А.4 представлен весь период времени, подлежащий рассмотрению. Этот срок является одним из параметров (двадцать пять лет взяты только для примера). Вторым важным параметром анализа является объем бюджетных ассигнований, которые могут быть выделены на этот период времени. Рассмотреть объем бюджета важно при анализе динамических систем для планирования положения на какой-то период времени. Большие преимущества представляет возможность распоряжения общими средствами, добавляющимися к общему бюджету из года в год, это лучше, чем ожидать ежегодных ассигнований, объем которых может зависеть от случайностей политической обстановки. Конечно, не только политические соображения налагают ограничения на ежегодные расходы. В частности, ускорению темпов исследований и разработок препятствуют расходы на содержание персонала, а также эксплуатацию и совершенствование средств обеспечения. Кроме того, время, проходящее с начала разработки до запуска в производство, также является фактором, влияющим на ежегодные производственные расходы. Однако главное заключается в том, что анализ позволяет изучать различные варианты распределения общего бюджета из года в год и деление расходов между научно-исследовательскими и опытными работами и производством для каждого года.

Ежегодные расходы на производство будут предназначаться не только для изготовления с различными темпами производства пилотируемых и грузовых ракет различных поколений, но и для обслуживания и эксплуатации, связи и управления, а также для производства оборудования, необходимого для лунных баз. Все эти статьи расходов должны быть сбалансированы, и поэтому аналитическая форма модели будет точно определять пропорциональные доли производственных фондов, предназначенных для обеспечения упомянутых статей расходов не только из года в год, но именно в те годы, когда это необходимо. Следует подчеркнуть, что решения, которые здесь предлагаются, не являются решениями, принимаемыми непосредственно исполнителем. Это. скорее, различные возможные варианты распределения средств, которые определяются и вычисляются при проведении беспристрастного анализа.

До этого момента рассматривались технические факторы проблемы и некоторые аспекты распределения бюджета. На рис. А.5 показана эксплуатационная стадия модели, которая также представляет различные варианты возможных решений и результаты, полученные исследователем. Он должен был, например, с учетом имеющихся в наличии ракет, полигонов и времени запуска выбрать скорости, при которых пилотируемые и грузовые ракеты будут стартовать с Земли. Здесь следует учитывать возможные отказы в работе системы и различные потери, которые нельзя не принимать во внимание.

Основной трудностью при планировании полета на Луну с целью создания лунной базы является составление программы полета. Необходимое оборудование должно быть доставлено на Луну в правильной последовательности и в необходимом количестве. Эта задача эквивалентна проблеме планирования вторжения с моря. Корабли нагружаются в обратном порядке для обеспечения правильной разгрузки и отрабатывают графики последовательности их прибытия в зону выгрузки.

Теперь допустим, что программа полета на Луну, выполненная должным образом, обеспечила доставку на Луну людей и груза. На рис. А. 6 показаны факторы, которые должны быть сбалансированы после высадки на Луну, Прежде всего рассмотрим полезный груз, который должен быть доставлен на Луну. Его составляют: продовольствие и расходные материалы, средства жизнеобеспечения запас горючего для возвращения на Землю под установки для исследования поверхности Луны, источники энергии, средства производства ракетного топлива, средства связи и управления, а также оборудование, необходимое для обеспечения полезной отдачи базы. Следует также предусмотреть ремонтные средства и запасные части.

Грузовые ракеты возвращаться на Землю не будут. После разгрузки им необходимо найти полезное применение Из-за высокой стоимости доставки на Луну одного килограмма полезного груза наличие неиспользуемых остатков ракеты будет одним из показателей плохого планирования. Очевидно, что конструкция грузовой ракеты должна предусматривать последующее использование ее элементов в качестве средств жизнеобеспечения и для других целей.

Люди, доставленные на поверхность Луны, должны быть способны в любой момент выполнять функции обслуживающего и производственного персонала. Следует, очевидно, определить оптимальные соотношения между автоматическим или необслуживаемым, оборудованием и оборудованием обслуживаемым людьми. Возможность периодической полностью автоматической работы лунной базы сокращает потребность в оборудовании жизнеобеспечения. Вопрос продолжительности пребывания людей на лунной базе очень важен при анализе в связи с трудностью осуществления дополнительных полетов с Луны на Землю из-за вращения Земли. Кроме того, здесь будут встречаться трудности психологического характера, так как длительное пребывание на Луне снижает эффективность работы людей.

Между степенью автономности базы и объемом доставляемого продовольствия существует прямая зависимость. Следует учитывать возможность гидропонных методов выращивания на Луне некоторых продуктов применения в питании: людей морских водорослей и грибковых продуктов, питания людей на Луне предположительно можно расширить за счет доставки на Луну кроликов, которые будут питаться морскими водорослями и грибковыми продуктами.

При построении модели необходимо также установить соотношение между горючим производимым на Луне, и горючим, доставляемым на Луну. В плане грузопоставок большое место будет занимать оборудование для добычи и обработки горючего. Анализ должен определить его целесообразность с учетом амортизации.

На рис. А.6 вопрос количества баз и расположения их на Луне не рассматривается. Дополнительные базы могут понадобиться не только для расширения полезного результата от освоения Луны, но и для научных исследований и разработки лунных ресурсов. Увеличение числа баз, однако, повлечет за собой трудности в доставке и монтаже средств жизнеобеспечения, энергоснабжения, связи, управления и транспортировки по поверхности Луны. Но это является еще одной необходимой составляющей всей модели системы.

Общая функциональная схема этой частной системы показана на рис. А.7. По ней можно проследить полезную отдачу в результате эксплуатации лунной базы. По истечении определенного периода времени, после того как срок пребывания обслуживающего персонала и амортизации необходимого для них оборудования будет исчерпан, можно оценить степень эффективности базы для нужд Земли.

Эта эффективность, оцениваемая ежемесячно или за ка­кой-то отрезок времени, не является простым слагаемым в оценке общей отдачи рассматриваемой системы. Правильно будет, по-видимому, ввести поправочный коэффициент. Можно сказать, что результаты научных исследований, которые можно будет получить с Луны в ближайшем будущем, более ценны, чем те же результаты, но полученные позднее. Более раннее получение результатов научных исследований может не только снизить в будущем затраты на космическую технику, но и быть экономически выгодным. Это в действительности представляет собой увеличение ценности, которую можно превратить в капитал. Таким образом, ценность этих результатов с точки зрения экономической выгоды сопоставляется с увеличивающимся объемом затрат в начальный период эксплуатации базы, обусловленным еще недостаточно высоким уровнем развития техники. С военной точки зрения такой поправочный коэффициент может оказаться существенным фактором при оценке целесообразности сроков создания лунных баз. Военная ценность будет увеличиваться, если мы сочтем угрозой одностороннюю оккупацию Луны другой державой или придадим большее значение некоторым социально-психологическим моментам обстановки. Во всяком случае очевидно, что поправочный коэффициент для оценки полезной отдачи базы назначается в значительной мере произвольно, и это требует большой осторожности и тщательного рассмотрения разнообразных возможностей. Результаты анализа могут коренным образом изменяться в зависимости от выбора учитываемых факторов.

В приведенной ниже схеме показана последовательность решений, принимаемых исследователем в процессе анализа проблемы, создания лунной базы. Результаты этих решений рассчитываются по рассмотренной модели.

Схема принятия решений

1. Выбрать время, бюджет, систему.

1. Распределить по годам расходы на опытные разработки и производство.

1. Выбрать параметры ракеты для каждого поколения.

2. Определить оптимальное соотношение затрат между средствами материально-технического обеспечения, эксплуатации и связи.

3. Выбрать программу пусков.

4. Определить количество и типы оборудования, необходимого для обеспечения работы лунной базы.

5. Построить вспомогательную модель для выбора рациональной схемы работы базы (соотношение между производством горючего, продовольствия и расходных материалов па месте или их доставкой с Земли; соотношение между автоматическим и обслуживаемым оборудованием).

6. Определить параметры по позициям 2-7, необходимые для достижения максимальной общей полезной отдачи базы.

7. Еще раз повторить все позиции.

Расчеты на таких моделях выполнять очень трудно из-за отсутствия точных данных по большому числу показателей.

Толщина слоя лунной пыли¹¹¹, наличие или отсутствие лунной ионосферы - это только два примера из большого числа неизвестных величин. Тем не менее, доказано, что анализ может принести только пользу. Во многих случаях неизвестные параметры можно вынести за скобки и всегда следует проверить чувствительность результатов расчетов к изменениям этих параметров.

Проведение анализа на ранней стадии изучения системы имеет то преимущество, что позволяет выявить основные доминирующие факторы проблемы. Определение этих факторов важно для выбора правильного направления научно-исследовательских и опытных работ. Ключевые вопросы проблемы часто можно определить даже при наличии большого количества неточных сведений и без необходимости проведения очень подробных и обширных вычислительных операций, что вполне возможно в обсуждаемой здесь проблеме.

Окончательному выбору модели для любой из возможных систем создания лунной базы должен предшествовать их анализ как системы игры с природой (по методу «Робинзона Крузо»), т. е. необходима расчетная имитация всей задачи для выявления возможных неожиданных требований в результате большой или малой катастроф и тому подобного. Такая игра фактически позволит свести воедино знания и опыт различных специалистов, необходимые для выполнения исследований такого рода, и явится лучшим способом построения претендующей на полноту модели в противоположность предшествующим схемам.

Приведенный здесь анализ лунной базы является только частью общей программы освоения космического пространства и анализа таких программ. Вся программа включает предварительное применение пилотируемых и непилотируемых исследовательских ракет, запуск бесчисленного количества искусственных спутников и, возможно, создание космических станций.

Эта программа предусматривает также обширные научно-исследовательские и опытные работы в многочисленных смежных областях науки и техники, в частности: окололунного пространства, поверхности и структуры Луны, космической медицины и биотехнических систем, точной навигации, наведения и связи, добывающего, энергетического и обрабатывающего оборудования, конструкции ракет (с учетом дальнейшего использования и сборки на Луне), гидропоники и приборов управления, включая счетно-решающие устройства и автоматические имитаторы человека.

Кроме того, необходимо по возможности полномасштабное воспроизведение лунной базы «в металле» на Земле для выявления некоторых трудностей механического порядка или с точки зрения пребывания на ней людей. И, прежде всего, для повышения удельной тяги большую важность представляют научно-исследовательские и опытные работы в области двигательных установок.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б