[19] марсохода. Они отправили фотографии иссохшего пустынного ландшафта. Как на Луне, воду и кислород здесь можно будет извлекать из полярных ледяных шапок. На Марсе была вулканическая активность, в результате которой у поверхности могут оказаться металлы и минералы, полезные для будущих колонистов.
Луна и Марс – наиболее подходящие места для создания космических колоний в Солнечной системе. На Меркурии и Венере слишком жарко, а Юпитер и Сатурн – газовые гиганты без твердой поверхности. Спутники Марса очень малы и не имеют преимуществ перед самим Марсом. Но некоторые спутники Юпитера и Сатурна могут оказаться подходящими. Европа, спутник Юпитера, имеет поверхность, покрытую льдом. Подо льдом может находиться вода, и в ней может существовать жизнь. А что, если высадиться на Европе и пробурить скважину?
Титан, спутник Сатурна, крупнее и массивнее нашей Луны и имеет плотную атмосферу. Созданная НАСА и Европейским космическим агентством автоматическая космическая станция «Кассини-Гюйгенс» опустила зонд на Титан. Были сделаны фотографии поверхности. Но там очень холодно, далеко от Солнца, и мне бы не хотелось жить на берегу озера из жидкого метана.
А если смело рвануть за пределы Солнечной системы? Наши наблюдения показывают, что у значительного количества звезд есть планетные системы. Пока мы можем различить только гигантские планеты, типа Юпитера и Сатурна, но есть основания полагать, что с ними соседствуют и более мелкие, подобные Земле, планеты.
Некоторые из них должны находиться в зоне возможной жизни, то есть на расстоянии от звезды, допускающем существование воды в жидком виде на поверхности. В пределах тридцати световых лет от Земли находятся около тысячи звезд. Даже если один процент из них имеет землеподобные планеты в зоне жизни, то у нас есть десять кандидатов на роль Нового Света.
Например, Проксима-b. Эта экзопланета, ближайшая к Земле, но все-таки находящаяся на расстоянии четырех с половиной световых лет, обращается вокруг звезды Проксима Кентавра в звездной системе Альфа Кентавра. Недавние исследования показали, что она имеет с Землей много общего.
Путешествие к этим потенциальным новым мирам при уровне современных технологий невозможно, но кто нам мешает вообразить межзвездные путешествия в далекой перспективе, допустим, лет через двести или пятьсот. Скорость ракеты определяется двумя факторами: скоростью истечения газов и частью массы, которую ракета теряет в процессе ускорения. Скорость истечения газов у ракет на химическом топливе, которыми мы сейчас пользуемся, составляет примерно три километра в секунду. Избавившись от 30 % своей массы, ракета может достичь скорости примерно в полкилометра в секунду. Затем скорость снизится. По расчетам НАСА, полет до Марса может занять 260 плюс-минус 10 суток. Но некоторые специалисты говорят о 130 сутках. Однако путь до ближайшей звездной системы при таких темпах займет 3 миллиона лет. Чтобы лететь быстрее, нам нужна намного более высокая скорость истечения газов, чем та, что могут обеспечить ракеты на химическом топливе, лучше всего – сам свет. Мощный луч света с кормы способен двигать космический корабль вперед. Ядерный синтез может обеспечить 1 % энергии от массы космического корабля и разогнать его до одной десятой скорости света. Если быстрее – понадобится либо аннигиляция материи – антиматерии, либо какая-то совершенно новая форма энергии. На самом деле расстояние до Альфы Кентавра очень велико. Чтобы достичь ее на протяжении одной человеческой жизни, космическому кораблю потребуется взять на борт топливо массой равной массе всех звезд в галактике. Иными словами, при нынешних технологиях межзвездные путешествия крайне непрактичны. Провести уик-энд на Альфе Кентавра, видимо, мне вряд ли удастся.
Но благодаря воображению и изобретательности мы можем изменить ситуацию. В 2016 году мы с предпринимателем Юрием Мильнером анонсировали проект Breakthrough Starshot, долгосрочную научно-исследовательскую программу, цель которой – сделать реальностью межзвездные путешествия. Если получится, мы отправим зонд к Альфе Кентавра уже при жизни нынешнего поколения. Но позволю себе небольшое отступление.
Как родилась эта идея? Сначала наши исследования ограничивались пределами ближайшего космического окружения. Через сорок лет бесстрашный исследователь «Вояджер-1» вышел в межзвездное пространство.[20]
При скорости 17,7 километра в секунду ему понадобится примерно 70 000 лет, чтобы достичь Альфы Кентавра. Звезда находится от нас на расстоянии 4,37 светового года – это примерно 40 триллионов километров. Если сегодня у Альфы Кентавра обитают живые существа, они остаются в блаженном неведении о приходе Дональда Трампа.
Очевидно, мы вступаем в новую космическую эру. Первые негосударственные астронавты будут первопроходцами, первые полеты – чрезвычайно дорогими, но я надеюсь, что со временем космические путешествия станут доступными большему количеству землян. Отправка все новых и новых пассажиров в космос придаст новый смысл нашему существованию на Земле и нашей ответственности за нее как управляющих, а это поможет лучше осознать наше место и будущее в космосе. Надеюсь, именно с космосом связана наша дальнейшая судьба.
Breakthrough Starshot – реальная возможность для человека начать вторжение в космическое пространство с целью оценить и опробовать перспективы его колонизации. Эта миссия направлена на проверку и подтверждение ряда концептуальных идей: миниатюризация космических аппаратов, световой двигатель и фазированная решетка лазерных излучателей. Starchip – полностью автономный космический зонд размером в несколько сантиметров – будет крепиться к световому парусу. Световой парус, изготовленный из метаматериалов, весит не более нескольких граммов. Предполагается, что на орбиту будут выведены тысячи таких зондов, оснащенных световыми парусами. На Земле группа лазеров, расположенных на площади в один квадратный километр, направит сфокусированный световой луч. Луч мощностью в десятки гигаватт пройдет через атмосферу и придаст ускорение парусу.
Эта инновационная идея напоминает мечту шестнадцатилетнего Эйнштейна о полете на световом луче. Зонд разгонится всего до 20 % от скорости света – но это составляет 160 миллионов километров в час. Такая система достигнет Марса менее чем за час, Плутона – в считаные дни, через неделю обгонит «Вояджер», а в районе Альфы Кентавра окажется всего через двадцать лет. Там зонд сможет сделать фотографии планет, обнаруженных в системе, проверить у них наличие магнитного поля и органических молекул и с помощью своего лазерного луча отправить информацию на Землю. Этот сигнал будет принят той же лазерной системой, которая отправила его в полет. Время его прохождения оценивается примерно в четыре года.
Важно отметить, что в траекторию зондов можно включить пролет поблизости от Проксимы-b, землеподобной планеты, расположенной в зоне жизни своей звезды-хозяйки – Альфы Кентавра. В 2017 году проект Breakthrough совместно с Европейской южной обсерваторией заключили соглашение об активизации поиска потенциально обитаемых планет в системе Альфы Кентавра.
Я мечтаю о космическом путешествии. Я готов одним из первых купить билет. Надеюсь, в ближайшую сотню лет мы сможем путешествовать по Солнечной системе, за исключением, наверное, самых удаленных планет. Но путешествий к звездам придется ждать дольше. Полагаю, лет через пятьсот мы сможем навестить какие-нибудь ближайшие звезды. Это не будет похоже на «Звездный путь». Мы не сможем путешествовать с запредельной скоростью. Так что полет туда и обратно может занять как минимум десять лет, а то и больше.
У проекта Breakthrough Starshot есть и побочные цели. Например, исследование Солнечной системы и обнаружение астероидов, пересекающих орбиту Земли. Немецкий физик Клаудиус Грос предложил использовать эти технологии для создания биосферы одноклеточных микробов на временно обитаемых экзо-планетах.
Короче, все возможно. Однако предстоит решить множество проблем. Лазер мощностью в один гигаватт может обеспечить лишь несколько ньютонов тяги.
Но нанозонд компенсирует этот недостаток своей массой, которая составляет всего несколько граммов. Перед инженерами стоят сложнейшие задачи. Зонд должен выдержать экстремальное ускорение, вакуум, космический холод, воздействие протонов и столкновения с космической пылью. Кроме того, сфокусировать группу лазеров общей мощностью в 100 гигаватт на световом парусе очень трудно из-за турбулентности земной атмосферы. Как соединить сотни лазерных лучей, чтобы компенсировать атмосферные помехи, как разогнать зонд, не повредив его, и как и сориентировать его в нужном направлении? К тому же зонд должен сохранить работоспособность в космическом холоде в течение двадцати лет, чтобы послать обратно сигналы, которые будут идти до нас четыре световых года. Но это инженерные проблемы, а они, как правило, со временем решаются. По мере совершенствования технологий можно будет думать и о других, не менее увлекательных миссиях. Даже при лазерных лучах меньшей мощности время путешествия к дальним планетам, к окраинам Солнечной системы или в межзвездное пространство должно существенно сократиться.
Разумеется, такие космические путешествия не предназначены для людей, даже если мы сможем создать корабли соответствующих размеров. Корабль будет просто невозможно затормозить. Но когда мы наконец выйдем в Галактику, это будет момент торжества человеческой культуры. А если проект Breakthrough Starshot сможет найти и передать на Землю изображения обитаемой планеты на орбите одной из наших ближайших соседок, это станет событием гигантского значения для будущего всего человечества.
В заключение вернусь к Эйнштейну. Если мы обнаружим планету в системе Альфа Кентавра, ее изображение, снятое на камеру, несущуюся со скоростью в двадцать процентов от световой, окажется несколько искажено в силу эффектов, описанных в специальной (частной) теории относительности. Космический аппарат впервые разовьет скорость, дающую возможность увидеть эти эффекты. На самом деле теория Эйнштейна и лежит в основе всей миссии. Без нее не было бы ни лазеров, ни самой возможности произвести вычисления, необходимые для ориентировки, фотографирования и передачи данных на расстояние в 40 триллионов километров при скорости, составляющей одну пятую от скорости света.