В этом плане не исключением является и космонавтика. Выступая катализатором всего нового, чем будет располагать общество будущего, эта совсем молодая область человеческой деятельности использует достижения современной научно-технической революции для решения перспективных и все более сложных задач науки и практики. Не случайно, что многие страны уже сегодня рассматривают космонавтику как важный объект научно-технического и социального прогнозирования и планирования. В СССР, где с самого начала ракетно-космическая техника целенаправленно и эффективно используется для освоения космоса и решения многих практических задач, прогнозирование и управление ее развитием базируется на общегосударственных интересах и неразрывно связано с потребностями науки и всего народного хозяйства.

Космонавтика завтрашнего дня — это предмет коллективных исследований и размышлений не только ученых, инженеров, экономистов, но и социологов, писателей и художников-фантастов, своеобразный синтез научно-технических прогнозов и мыслей, «выстраивающих» космическое завтра из успехов космонавтики сегодняшнего дня и целей ее развития в будущем. И хотя с момента начала космической эры прошло не более четверти века, тем не менее, добившись за этот период поистине гигантских успехов, человечество неизменно и впредь будет расширять свою деятельность по изучению и освоению космоса, уверенно выполняя программу работ, прозорливо предначертанную в начале XX века основоположником космонавтики К. Э. Циолковским.

Наш материал посвящен второму этапу развития космонавтики — индустриализации и широкому кругу научных и практических работ в околоземном космосе, созданию постоянно действующих орбитальных станций, завершению первичного исследования планет Солнечной системы с помощью автоматических космических аппаратов, созданию второго поколения космических летательных аппаратов и средств для их транспортно-технического обслуживания и ремонта, началу функционирования мощных энергетических систем в космосе и созданию в итоге первых космических поселений. Завершением этого нового периода космонавтики мы будем условно считать середину XXI века, то есть время, когда по прогнозам многих ученых будет возможно начать третий этап развития космонавтики — этап межзвездных полетов человека за пределы Солнечной системы, в космические дали, к другим мирам.
Итак, космонавтика на рубеже уходящего и в начале нового тысячелетия. Каковы же характерные черты и особенности этого периода, осознаваемые сегодня на основе научных прогнозов отечественных и зарубежных разработок по космонавтике? Рассмотрим их более подробно.

Для такого анализа выделим важнейшие предполагаемые области полетов человека и космических аппаратов. К ним можно отнести: околоземное космическое пространство, Луну и ее окрестности, Солнце, планеты и другие небесные тела, а также межпланетное космическое пространство в пределах Солнечной системы (другие области нам пока будут недоступны, и их освоение начнется еще не скоро). Рассмотрим возможные полеты космических аппаратов более подробно.

Прежде всего в будущем, как и сегодня, большое применение найдут автоматические искусственные спутники Земли. Новые системы метеорологических спутников охватят весь земной шар. Надежные предсказания погоды на месяц и более продолжительное время позволят более точно определять сроки проведения сельскохозяйственных, строительных и других работ. Подробные метеосводки помогут рационально использовать водные ресурсы, повышать экономичность транспортных перевозок. Экономический эффект от надежного двухнедельного прогноза уже сегодня оценивается до 11 миллиардов долларов в год. Доступ к метеоинформации из космоса, получаемой с помощью всемирной космической системы метеорологии, смогут иметь все государства.

Небывалое развитие получит космическая связь и телевидение, практическую ценность которых мы уже все оценили достаточно высоко. Развитие нового вида спутников связи с большей мощностью бортовых передатчиков даст возможность повсеместно принимать телесигналы непосредственно на антенны телевизоров. Это позволит знакомить сотни миллионов людей с новейшими научно-техническими, социально-экономическими и культурными достижениями.

В ближайшие годы предполагается еще шире использовать спутники для навигации и геодезии. Навигационные и геодезические спутники дают возможность создать регулярную диспетчерскую службу морского флота и авиации, службу прокладки трасс трансконтинентальных электропередач и нефтепроводов, по выбору и привязке мест для строительства новых предприятий, городов и поселков. Так, система из навигационных спутников в сочетании с наземной системой обеспечения и бортовой аппаратурой самолетов и кораблей позволит устанавливать точное местоположение этих объектов в любое время суток при любых метеоусловиях, обеспечит ретрансляцию радиотелефонных переговоров. На основании данных, получаемых такими спутниками, можно рекомендовать оптимальные маршруты воздушных и морских лайнеров. Оптимальный выбор океанских маршрутов для торговых и пассажирских судов уже к 1990 году может дать ежегодный экономический эффект в 450 миллионов долларов.

Важные задачи стоят и перед геодезическими спутниками, которые способны в перспективе обеспечить большую точность привязки материков или отдельных пунктов (до нескольких метров!) и уточнять фигуру Земли.
В качестве примера проектов новых спутников можно указать на разработки новой космической техники, сделанные Маршаллским научным центром США, которые рассчитаны на ближайшие 15—20 лет:

• стационарный связной спутник (масса 4200 кг) с антенной диаметром 45 м (мощность излучения 21 кВт), который позволит осуществлять связь одновременно по 25 тыс. телефонных каналов с использованием наручных приемопередатчиков;
• стационарный навигационный спутник (масса 590 кг) с антенной длиной 1850 м (мощность излучения 1 кВт), который обеспечит определение координат наземных объектов с точностью 30 м каждые 10 секунд;
• стационарный спутник связи (масса 1550 кг, мощность системы электропитания 12 кВт) с антенной размером 1500x3 м для ретрансляции сигналов от сейсмометров, которые будут установлены вдоль государственной границы для регистрации случаев ее нарушения;
• система из 100 спутников (массой до 910 т!), находящихся на круговых орбитах. На борту спутников должны быть установлены зеркала диаметром 5175 м для отражения электромагнитного излучения лазеров, с помощью которых будет передаваться энергия наземных ядерных реакторов на самолеты. Эта энергия должна использоваться в турбореактивных двигателях для нагрева воздуха и привода турбин.

Все это увеличивает потребности народного хозяйства в отыскании, разумном использовании и приумножении естественных богатств природы нашей страны. И в этом вопросе далеко не последнюю роль сыграют искусственные спутники Земли и орбитальные космические станции. Оснащенные разнообразной аппаратурой, они помогут наблюдать за ледовитостью северных морей, морскими течениями, движениями льдов, температурой и соленостью в Мировом океане, регистрировать перемещение планктона, вести контроль за лесными массивами, сельскохозяйственными работами, обнаруживать полезные ископаемые. Все это дает большой экономический эффект. Так, по прогнозам специалистов, выполненным в середине 70-х годов, организация инспекции раннего обнаружения болезней растений позволит сэкономить 400 миллионов долларов в год, наведение рыболовных флотилий в районы скоплений рыбы — 50, выявление залежей полезных минералов и нефти — 70 миллионов долларов в год и т. д.

В программу исследовательских работ на спутниках и орбитальных станциях войдет дальнейшее изучение верхней атмосферы Земли, магнитосферы, разнообразные астрономические и астрофизические исследования.
Например, для космической обсерватории будет доступно исследование всех длин волн, и потому на ней смогут изучаться объекты самой различной природы, существующие в космосе и еще мало или почти совсем не известные: например, источники, испускающие гамма- и рентгеновские лучи, как это свойственно, например, нейтронным звездам, а также источники с незначительной температурой поверхности — темные карлики, по-видимому, изобилующие в нашей Галактике и, возможно, встречающиеся по соседству с Солнечной системой.

В то же время качественное содержание самой астрономии,за последнее время  сильно изменившееся в результате открытия ряда совершенно необычных объектов, таких, например, как квазары и пульсары, позволяет подойти к более аргументированному решению проблемы о возникновении Вселенной в целом.

Говоря о возможной программе космической астрономической обсерватории, следует указать, что она будет иметь большое значение также для лучшего изучения нашей родной планеты.

Кроме того, можно будет раскрыть природу некоторых загадочных явлений, связанных с нашей Землей, таких, как противосияние — овальное светлое пятно на фоне ночного неба в стороне, противоположной Солнцу. Далее может открыться связь между зодиакальным светом и внешней солнечной короной, появится возможность сбора космического вещества, заполняющего Солнечную систему, и выявление его физических свойств.

Трудно сейчас прогнозировать все возможности использования космических аппаратов и перечислить тот комплекс задач, которые смогут решать с их помощью наука и техника недалекого будущего. Оценки в деталях излишни. Однако уже сегодня ясно, что космические исследования внесут лепту в дальнейшее развитие человечества.
Что же касается орбитальных станций, то продолжительность их полета, масса, оснащенность оборудованием и численность экипажа постоянно будут расти. Так, уже сейчас есть проекты долговременных станций с экипажем 10—12 человек. В дальнейшем можно представить еще более мощные орбитальные станции, целые научно-исследовательские комплексы на околоземных орбитах. Экипаж — десятки и сотни человек, люди самых разных земных и космических профессий. 

Такая станция рассчитывается на функционирование в течение десятилетий. Поэтому в ней предусмотрены и съемное оборудование, и универсальная аппаратура, и мощная атомная электростанция, и многие другие устройства. Специфические особенности космической среды позволят организовать на орбитальных станциях работы по созданию разнообразнейших материалов с ранее неизвестными свойствами, новых химических и биологических препаратов, эффективнейших медикаментов. Так, согласно имеющимся прогнозам, промышленное производство в космосе будет включать получение материалов для радиоэлектроники, специальных стекол и фармацевтических препаратов и осуществление металлургических процессов. Производство ценных материалов в коммерческих целях, по оценкам американских специалистов, ожидается уже в конце 80-х годов. 

В соответствии с расчетами только для производства кристаллов, используемых в радиоэлектронике, потребуется до 24 полетов транспортных космических кораблей вплоть до 2000 года. Стоимость кристаллов, производимых ежегодно в космосе, может достичь 325 миллионов долларов. До 2000 года в космосе предполагается получить различные биологические и фармацевтические препараты на сумму около 17 миллиардов долларов. Запланирован монтаж целой космической верфи, где будут обслуживаться транспортные системы и корабли, совершающие свои автономные научные исследования. По мере необходимости они сменят экипаж, доставят на борт станции компоненты систем жизнеобеспечения, оборудование, аппаратуру. Эти же корабли возвращают на Землю грузы и материалы научных исследований. Не такими ли эффективными и внушительными сооружениями представлял «эфирные поселения» наш великий соотечественник К. Э. Циолковский? И действительно, сейчас уже есть проекты первых космических поселений и на 10, и на 100 тысяч, и даже на 1 и 10 миллионов человек.

С созданием на Луне постоянно действующей автоматической службы Луны станут проводиться систематические измерения космического излучения, корпускулярных потоков и других явлений, искажаемых вблизи Земли ее магнитным полем. Такая станция позволит уточнить также ряд физических характеристик Луны в разных районах ее поверхности и окололунном пространстве. С Луны можно изучать солнечно-земные связи и процессы, происходящие в верхних слоях земной атмосферы. Так, например, с нее можно проводить одновременное наблюдение синоптических процессов, организовывать ретрансляционную связь с Землей.

Со временем на Луне могут быть созданы различные технические средства, заводы, лаборатории, предназначенные для проведения технологических процессов, затрудненных или невозможных в земных условиях.

Для широкого освоения Луны необходимо будет прежде всего создать лунные транспортные аппараты (ЛТА) для доставки грузов с окололунных орбит на поверхность Луны и обратно. В состав лунного транспортного аппарата для посадки на поверхность Луны должны, очевидно, входить отсек экипажа, приборный и грузовой отсеки, двигательные установки, баки горючего и окислителя, стыковочные узлы и др. Для развертывания лунных баз, возможно, целесообразным окажется заранее создать лунные орбитальные станции (ЛОС), с помощью которых можно производить уточнение мест для размещения лунных баз, обзор поверхности Луны и исследования в окололунном пространстве, обеспечение связи с Землей лунных поселений. Лунные орбитальные станции могут служить также в качестве опорных баз космонавтов при полетах на Луну и для их спасения в случае аварий. Один из проектов предусматривает создание ЛОС с экипажем 7—8 человек, которая должна функционировать на полярной селеноцентрической орбите высотой 111 км.

Первоначальные лунные базы с экипажем до 10—12 человек, очевидно, будут представлять временные сооружения, изготовленные из модульных блоков. Доставка этих блоков на Луну будет производиться по этапам: на низкие околоземные орбиты — с помощью транспортных космических кораблей, на окололунные орбиты — межорбитальными буксирами, на поверхность Луны — специальными лунными транспортными аппаратами.
Для тепловой, радиационной и метеорной защиты будущих постоянных лунных поселений и баз, а также для создания сельскохозяйственных ферм потребуется широкое применение лунных строительных материалов.

По мнению некоторых ученых, к созданию космических поселений человечество будут побуждать возможности использования практически неиссякаемых ресурсов солнечной энергии и перспективы развертывания в широких масштабах производства ценных материалов, которые невозможно или очень сложно получить на Земле. Так, ученые считают, что капитальные затраты на создание солнечных электростанций в космосе будут в 10 раз меньше, чем на Земле. Основой для развертывания капитального строительства в космосе в широких масштабах может послужить использование лунных материалов, стоимость доставки которых может оказаться в 20 раз ниже стоимости доставки материалов с Земли. Известно, что в состав лунных пород в среднем входят: кислород (40%), кремний (19,2%), железо (14,3%), кальций (8,0%), титан (5,9%), алюминий (5,6%) и магний (4,5%). Избыток электроэнергии, получаемой на будущих космических поселениях за счет энергии Солнца, должен облегчить получение из лунных пород необходимых веществ. 

В качестве основного конструкционного материала самих поселений и электростанций можно будет использовать алюминий. Кислород потребуется для создания искусственной атмосферы поселений и предприятий и для получения окислителя для транспортных космических кораблей. С Земли придется доставлять в основном углерод, азот и жидкий водород. В дальнейшем источниками этих элементов могут стать астероиды. Ученые многих стран уже давно интересуются точками либрации системы Земля—Луна, где также можно будет создать удобные поселения. Летом 1975 года в Эймском научно-исследовательском центре НАСА проходила конференция по этому вопросу, на которой предложен был новый проект орбитальной станции с массой около 500 тысяч тонн для размещения 10 тысяч человек. 

Предполагается, что такая станция должна стать базой для строительства более крупных космических поселений и серийного изготовления спутниковых солнечных электростанций, предназначенных для обеспечения Земли электроэнергией. С целью снабжения станции необходимыми материалами на Луне должен быть создан рудник и построен линейный электромагнитный ускоритель для доставки грузов в околоземный космос с поверхности Луны. Эти предприятия смогут доставлять на борт орбитальной станции до 1 миллиона тонн лунных пород в год. Численность персонала составит около 150 человек. 

Транспортировку материалов предусматривается проводить поэтапно: сначала их собирают в точке либрации, находящейся за Луной на удалении около 80 тысяч километров, затем доставляют на орбитальные станции в точке либрации между Луной и Землей. На орбитальных станциях лунные породы должны расплавляться для извлечения из них алюминия, титана, кремния и кислорода. Эти орбитальные станции, называемые авторами проекта «Подсолнечник», имеют форму тора диаметром около полутора километров для выращивания сельскохозяйственных культур, рефлектор бортовой солнечной электростанции диаметром около 700 м, лепестковые отражатели для освещения Солнцем внутренних объемов поселения диаметром около 1,2 км. Согласно прогнозам считается, что уже к 2025 году может быть создано космическое поселение для размещения нескольких миллионов человек.

Таковы гипотетические грандиозные перспективы освоения околоземного космоса, Луны и ее окрестностей. Конечно, масштабы «космической стройки» подлежат уточнению и время покажет целесообразность тех или иных свершений, внесет свои коррективы в прогноз. Но нет сомнений, что, как и сегодня, каждый новый полег будущих автоматических или пилотируемых аппаратов к Луне приумножит сведения о ней, принесет новые данные о Вселенной.

Новые автоматические посланцы к Венере и Марсу проведут радиолокацию и картографирование их поверхностей. Многие ученые считают, что создание дрейфующих в атмосфере Венеры зондов-аэростатов — одна из ближайших задач космической техники. На повестку дня нужно ставить уже задачу доставки грунта с Марса, его спутников и с других небесных тел. Космонавтика вплотную подошла к изучению Солнца, дальних планет, астероидов. Пролеты мимо астероидов и даже посадка на них, фотографирование с близких расстояний комет — все это предстоит осуществить в недалеком будущем. О более дальних полетах самого человека (за пределами Солнечной системы) приходится пока лишь мечтать, ибо если ракете даже и сообщить скорость, близкую к скорости света, то для полета (с возвращением аппаратов) до ближайших звезд нашей Галактики понадобится не менее 10 лет.

Большой научный интерес представляют исследования районов Солнечной системы, лежащих в плоскости эклиптики. Запуск же космических аппаратов на траектории, образующие большой угол с плоскостью эклиптики, по-видимому, еще долгое время будет затруднен по энергетическим соображениям. Таким образом области космического пространства, расположенные «над» и «под» плоскостью эклиптики, еще некоторое время будут для нас труднодостижимыми. Более того, даже полеты в плоскости эклиптики к окрестностям Солнца в связи с большими техническими трудностями представляют собой достаточно сложные проблемы. Однако систематическое исследование более удаленных от Солнца областей, например, лежащих внутри орбиты Меркурия, будет, по-видимому, возможно уже в скором времени.

Автоматические аппараты являются авангардом, первыми разведчиками, за которыми рано или поздно последует человек. Планеты Солнечной системы еще достаточно долго останутся «царством» автоматов. При этом не вызывает сомнений, что исследования, проводимые на поверхности или с поверхности других планет до конца этого тысячелетия, будут осуществляться главным образом автоматическими станциями-лабораториями, а сами планеты еще некоторое время будут оставаться для космонавтов «труднодоступными районами».

Не изучив в достаточной мере возможностей плодотворной деятельности человека в околоземном космосе и на Луне, нельзя приступить к работе его на других планетах. И даже при наличии всех необходимых для жизнедеятельности условий вряд ли в рассматриваемый период будет оправдано проведение длительных исследований на поверхности планет с непосредственным участием людей.

К этим рассуждениям всегда примешиваются соображения случайной опасности, подстерегающей человека в космических путешествиях. С другой стороны, как бы ни возрастали мощности ракет для запусков с Земли космических объектов, существует определенный предел «полезной нагрузки», который космический аппарат может доставлять на межпланетные трассы и орбиты. Понятно, что когда в эту «полезную нагрузку» включается дополнительно вес экипажа корабля и всех систем его жизнеобеспечения, то сужается объем научной программы, так как ограничивается число применяемых для этой цели исследовательских приборов. 

Таким образом (к сожалению для романтиков и фантастов!) возможности человека в осуществлении межпланетных экспедиций пока ограничены и приходится ждать нового бурного скачка в развитии энергетических систем для средств ракетно-космической техники. И тем не менее активное участие человека в систематическом изучении околоземного космического пространства, а затем и Луны следует признать необходимым. Ибо как бы ни были совершенны средства автоматики, как ни высока была бы их надежность, все же они полностью не могут заменить совершеннейшее творение природы — человеческий мозг. Только человек в состоянии произвести полный и детальный анализ наблюдаемых явлений, принять решение об изменении или продолжении эксперимента в необходимых случаях. Непосредственное участие человека в космических экспериментах на орбитальных околоземных (а в будущем и окололунных) орбитальных станциях, на поверхности Луны, а затем и планет дает возможность выбирать наиболее интересные объекты наблюдения, комплексного анализа, определения направлений дальнейших исследований и работ по освоению космоса.

Время — лучший судья прогнозам. И, может быть, скоро нам самим суждено будет рассматривать на объемных цветных телеэкранах загадочные кольца Сатурна или панорамы Урана, Нептуна, Плутона, быть свидетелями новых побед мировой космонавтики.

И в заключение о прогрессе самой ракетно-космической техники. Одно из главных направлений космонавтики — повышение эффективности создаваемых космических средств. Это фундамент и залог наших будущих успехов в освоении космического пространства. Подход к решению проблем ракетно-космической техники с экономической точки зрения требует создания прежде всего новых пилотируемых и автоматических аппаратов, позволяющих в условиях космического полета более эффективно выполнять необходимые ремонтные и профилактические работы. Применение новых систем транспортировки грузов даст возможность более эффективно эксплуатировать используемые полезные нагрузки, которые могут эксплуатироваться в космосе с меньшей суммарной относительностью стоимости операций ремонтно-технического обслуживания на орбитах и возвращения из космоса. Транспортные корабли недалекого будущего значительно изменят свой внешний вид по сравнению с современными аппаратами.

Каковы же другие пути совершенствования космической техники? Если очень кратко их охарактеризовать, то они таковы: создание принципиально новых схем унифицированных конструкций аппаратов, ракетных двигателей, микроминиатюризация аппаратуры, снижение веса приборов и систем, увеличение ресурса работы определяющих элементов космических аппаратов, повышение информативности систем сбора и передачи данных. Это, в свою очередь, требует совершенствования смежных с космонавтикой областей техники — энергетики, радиоэлектроники, материаловедения, вычислительной техники, приборостроения. Конечно, дальнейшие успехи развития ракетно-космической техники определяются применением наиболее совершенных методов автоматизированного машинного проектирования, поисками новых решений, дающих максимальный научный и экономический эффект. 

Очевидно, что развитие космической техники от сложившихся на сегодня форм перейдет к новым, более совершенным. Дальнейшему совершенствованию подвергнется организация работ на Земле и в космосе, чему, в частности, будет способствовать широкое использование новых технических средств, построенных по модульному принципу, а также межпроектная унификация основных систем, агрегатов, аппаратуры и элементов. Вместе с бурным развитием самих космических аппаратов и средств для их выведения и возвращения из космоса, дальнейшей разработки потребуют и системы подготовки запусков, наземные средства транспортировки, топливная база, средства управления полетом, научно-производственная и экспериментальная базы для выполнения работ и многое другое. Таким образом термины «космизация науки», «космизация техники», «космизация производства» должны в итоге стать нормой и программой будущих работ.