Если всерьез встанет вопрос об осуществлении марсианской экспедиции, то в самом начале работ придется решать еще одну проблему: проблему аварийного спасения. Длительный полет экспедиции вдали от Земли, без возможности оказания непосредственной помощи с Земли, диктует необходимостью полета не одного, а эскадры из двух-трех кораблей, которые могли бы оказывать помощь друг другу и в то же время не дублировали бы программы своих работ.
Наверное, когда-нибудь возникнет и задача полета людей к Венере. Из-за плотной атмосферы, в результате парникового эффекта давление близ поверхности Венеры составляет около 100 атмосфер, а температура около плюс 500 градусов по Цельсию. Вполне реален, однако, полет на орбиту вокруг Венеры и зондирование верхних слоев ее атмосферы аэродинамическими средствами.
Принципиально ничего невозможного нет и для полета человека к Юпитеру. Хотя он намного дальше, чем Марс и Венера, и лететь туда с обычной энергетикой около двух лет, а на возвращение потребуется лет пять. В отличие от пустынных поверхностей Луны, Марса и Венеры, напоминающих какие-то земные районы, Юпитер ни на что земное не похож. Скорее он напоминает погасшее Солнце. Думаю, что посадить корабль на эту планету никогда не удастся. Другое дело спутники этой планеты. Побывать на них как будто реально, но когда? Безусловно, эти задачи не представляются задачами сегодняшнего дня.
С идеями о полетах на другие планеты связаны и мысли, высказывавшиеся еще пионерами ракетной техники о космических поселениях. Причем расселение людей в космическом пространстве мотивировалось необходимостью.
Действительно, экологические проблемы, вставшие перед человечеством в XX веке, явились не только следствием безответственного расточительства природных ресурсов и безрассудного ведения промышленной и сельскохозяйственной деятельности, но и того, что Земля уже сегодня катастрофически перенаселена. По оценкам некоторых биологов для мирного сосуществования человека с природой необходимо было бы, чтобы население Земли не превышало 100-200 миллионов человек. А нас уже более 6 миллиардов, и народонаселение увеличивается.
Что нас ожидает?! Судьба саранчи, поедающей собственный дом? Как быть? Мысль о том, что космическая техника позволит решить проблему роста населения Земли, казалась мне в начале наших космических работ очевидной и одной из причин необходимости их развития. Приезжая на космодром на очередные запуски, я выступал перед местными инженерами с лекциями на тему "Зачем нужны полеты в космос" и пытался обосновывать их необходимостью решения проблемы перенаселения Земли. Позже, проведя для себя приблизительные расчеты стоимости космической эмиграции, и придя к мысли, что люди вряд ли захотят провести свою жизнь, по существу, в добровольной ссылке, я перестал выступать с такой аргументацией.
Мысли о возможности и необходимости создания космических колоний высказывал Циолковский еще в начале XX века.
Одно из наиболее ярких предложений по космическим поселениям принадлежит американскому физику Джерарду О'Нилу. Он разработал его с группой энтузиастов из Принстонского университета. О'Нил предложил несколько типов космических поселений - с населением от 10 тысяч человек до 20 миллионов. В последнем случае поселение должно было бы представлять собой два параллельных цилиндра, соединенных рамой, каждый из которых имеет диаметр 6,4 километра и длину 12 километров. Каждый цилиндр вращается вокруг своей оси со скоростью 0,53 оборота в минуту, что приводит к появлению на внутренней поверхности цилиндров, где обитают жители поселения центробежного ускорения, равного нормальному ускорению силы тяжести на поверхности Земли.
Цилиндры вращаются в противоположных направлениях для компенсации их кинетического момента, с тем чтобы он не мешал ориентировать поселение. Оси цилиндров ориентируются на Солнце. Часть стенок (примерно половина) прозрачна, и косо поставленные цилиндрические зеркала направляют свет от Солнца внутрь цилиндров. Длина зеркал равна длине цилиндра, а ширина соответствует ширине окон. Энергоснабжение поселения осуществляется с помощью тепловых электростанций, получающих энергию от Солнца с помощью двух параболических зеркал, расположенных на концах цилиндров, противоположных направлению на Солнце. На торцах цилиндров со стороны Солнца имеются причалы для кораблей.
Внутри цилиндров - нормальная земная атмосфера. На внутренней поверхности проложены основные транспортные магистрали, жилые помещения, заводы, общественные здания, магазины, здания с оборудованием, обеспечивающим функционирование поселения. Все это размещается как бы под единой холмистой крышей (крыша со стороны оси цилиндра: для жителей верх - ось цилиндра). Крыша покрыта грунтом, на котором растут деревья, трава, ведутся сельскохозяйственные работы, проложены прогулочные дороги, размещены пруды и озера. Одним словом, над жилыми и производственными помещениями воспроизводится земной ландшафт. В поселении осуществляется замкнутый кругооборот жизненного цикла с использованием как биологических, так и химико-механических методов. Строительные материалы, сырье, азот, углерод, водород доставляются с Земли, Луны или астероидов. Плотность населения составляет порядка 40 000 человек на квадратный километр, что примерно в четыре раза больше плотности населения в Москве! Иначе говоря, каждый цилиндр такого поселения - это город типа Нью-Йорка или Москвы с населением 10 миллионов каждый, но практически все жилые и производственные здания убраны под поверхность "земли".
Масса поселения может составить порядка 10 миллиардов тонн. Эта грандиозная величина сразу ставит вопрос: откуда взять такое количество строительных материалов? Авторы предлагают брать материал с Луны. Это предложение в какой-то степени связано с предлагаемым местом для поселения. Космические города предлагается разместить в четвертой или пятой точках Лагранжа системы Земля-Луна, расположенных на орбите Луны на равном расстоянии от Земли и от Луны. Французский математик Лагранж еще в ХVIII веке показал, что тело, помещенное в одну из этих точек, будет сохранять устойчивое положение в системе Земля-Луна. Эта особенность точек Лагранжа может, по мысли авторов, несколько облегчить доставку материалов с Луны к месту строительства.
Добыча, доставка и переработка материалов представляется авторами следующим образом. На Луне создается горнодобывающая и горно-обогатительная промышленность с высоким уровнем автоматизации. Добытая полезная порода перерабатывается до нужной кондиции и засыпается в стандартные ковши. Ковши поступают на электромагнитную катапульту. Поскольку на Луне нет атмосферы, то весь разгон происходит на поверхности Луны. Линейный синхронный электрический двигатель (который и является катапультой) разгоняет ковши с породой до нужной скорости (более двух километров в секунду!), а затем переключается в режим торможения. В сторону движения ковш открыт, и поэтому при переходе двигателя в режим торможения подготовленная порода вылетает в направлении разгона. Направление и скорость подбираются таким образом, чтобы порода прилетела во вторую точку Лагранжа (расположенную по линии Земля-Луна со стороны, противоположной Земле). Там ее собирают перехватчики и на грузовых кораблях доставляют к месту строительства. На Луне же двигатель тормозит ковши до практически нулевой скорости, они направляются за очередным грузом и приступают к очередному циклу разгона.
Если исходить из того, что срок строительства одного поселения - 10 лет, то с Луны за год нужно отправлять около одного миллиарда тонн обработанной породы (30 тонн в секунду, при непрерывном выбросе!). А если решать таким образом задачу перенаселения Земли, стабилизировав его непрерывной эмиграцией в космос, то при приросте населения в 50 миллионов человек в год потребуется отправлять с Луны около 40 миллиардов тонн в год (и, соответственно, 1300 тонн в секунду!). Но это существенно больше, чем все добываемые полезные ископаемые на Земле сейчас.
В районе строительства, в вакууме, должны быть созданы склады для сырья, для полуфабрикатов, для готовой продукции, горно-обогатительные и металлургические заводы и прочее. Производительность этой промышленной страны в космосе (всего лишь только для того, чтобы своевременно вводить в строй жилье для растущего человечества) должна будет составлять примерно 30-40 миллиардов тонн продукции в год: это почти столько, сколько может перерабатывать и производить промышленность всей Земли.