Космический цветок Мартина Нарозника
В качестве побочного продукта «цветы» выделяют уникальные лекарства, стимулирующие препараты, нектары и парфюмерию. В мечтах Нарозника вокруг «вакуумных цветов» будет сформирована целая космическая индустрия: люди, словно пчелы, полетят к ним сквозь пространство, чтобы собрать бесплатный урожай.
Со стороны может показаться, что канадский художник – безнадежный оптимист и утопист. Но синтетическая жизнь уже существует, и подвижники этой новой технологии всерьез присматриваются к астероидам как к возможному месту обитания экзотических существ, которые будут когда-нибудь созданы биоинженерами. С 1996 года функционирует проект Biota.org, объединяющий усилия десятков специалистов, пытающихся воссоздать в цифровом виде сложные эволюционные процессы. Участники проекта надеются с помощью соответствующих программ не только понять, как зарождается жизнь и появляются первые протоклетки, но и смоделировать развитие синтетических существ, конструируемых под жесткие условия обитания, в том числе под условия открытого космоса. Понятно, что это дело не ближайших лет, а десятилетий, однако и ракеты не сразу строились, а полеты на Луну пятьдесят лет назад встречались лишь в фантастических романах.
Итак, мы вспомнили, что в Солнечной системе существует множество объектов, которые представляют не меньший интерес, чем Луна, Марс и Венера. Астероиды, спутники планет, точки Лагранжа. Они столь же привлекательны с научной точки зрения, их разнообразие велико, но знаем мы о них куда меньше – сказалось многолетнее пренебрежение, обусловленное завышенными ожиданиями и ошибочными представлениями о природе соседних планет.
Изменение космической стратегии в связи с экономическим кризисом заставляет по-новому взглянуть на малые тела, находящиеся в пределах орбиты Марса. В принципе они достижимы даже при том уровне техники, которыми располагают развитые страны. Мы можем запускать к ним исследовательские аппараты, совершать мягкие посадки, брать пробы грунта и возвращать их на Землю. Мы можем смонтировать пилотируемый космический корабль, используя готовые модули Международной космической станции, и отправить его к астероиду. И все это необходимо сделать в ближайшем будущем – прежде всего для того, чтобы выяснить, насколько богатыми ресурсами обладают астероиды, что они могут дать для расширения человеческого присутствия в космосе.
Однако освоение этих ресурсов пока не может быть начато, поскольку нет соответствующих средств: эффективных энергоустановок, механизмов по переработке космического грунта, автономных химических фабрик. Все это можно получить, организовав полигон на Луне.
Есть и другой путь – вкладываться в развитие биотехнологий, которые в будущем способны преодолеть сразу две трудности, стоящие перед космической экспансией: проблему создания замкнутой биосферы межпланетного корабля и проблему эффективной переработки месторождений астероидов. К сожалению, мы не можем обсуждать конкретные проекты, все пока сводится к намерениям, «сырым» программам и красивым картинкам, за которыми не стоит ничего, кроме фантазии художников. Посему эксплуатация астероидов – мечта того же уровня, что и человеческая колония на Марсе.
Кстати, о Марсе. Критики концепции «Гибкого пути» указывают, что ее авторы, отказавшись (хотя и не категорически) от Луны, не учли особенностей технологии освоения планет. Это замечание резонно, ведь Луна выглядит более подходящим полигоном для подготовки экспедиции к Марсу, нежели астероиды, на которых царит микрогравитация. На Луне и Марсе главная проблема – как сесть и взлететь; на астероиде – как удержаться у поверхности. Совершенно противоположные по смыслу задачи! Таким образом, создавая транспортные средства для покорения астероидов, мы по факту тормозим марсианский проект, а ведь он остается приоритетным в глазах правительства и общественности.
Критики совершенно правы! Два равноценных направления в развитии космонавтики будут тормозить друг друга, отнимая скудные ресурсы. Так случилось с орбитальными станциями, которые изначально создавались как «промежуточные пункты» на дороге к другим мирам, а затем обрели статус самостоятельной цели, под которую пилотируемая космонавтика «затачивалась» целых тридцать лет без особого успеха. Поэтому нужно выбрать: Марс или малые тела. И совершенно ясно, что если ставить вопрос ребром, то выбор останется за Марсом – хотя бы потому, что он больше, выглядит эффектнее, имеет бурное прошлое, мощные привязки к человеческой культуре, и на нем, возможно, будут найдены инопланетные формы жизни.
Увы, но сами по себе малые тела не могут служить главной стратегической целью космической экспансии. Они – лишь средство, которым мы пока не умеем пользоваться. Но неужели в обозримой Вселенной для человечества нет более достойной цели, чем Марс?.. Об этом мы поговорим в следующей главе.
Глава 6Звездные корабли
Я хорошо помню времена, когда ученые считали Солнечную систему уникальной. В ходу была теория советского математика Отто Шмидта, который утверждал, что все известные планеты, включая Землю, возникли в результате «счастливой случайности». То есть по ходу своего движения вокруг центра Галактики наше светило вошло в облако «темной материи», состоящее из метеороидов, и увлекло его за собой; потом из этого вещества за счет гравитационного «стягивания» сформировались планеты, спутники и астероиды. Теорию оспаривали многие астрономы, ведь она противоречила здравому смыслу и была по сути развитием гелиоцентризма, устаревшего еще в XVIII веке. Но сторонники Шмидта требовали твердых доказательств: предъявите планеты у других звезд, тогда и поговорим. А вот предъявить было нечего, ведь астрономические инструменты не позволяли увидеть относительно малые объекты на фоне яркой звезды с такого огромного расстояния. Революция в этой сфере произошла только в середине 1990-х годов, опять же благодаря новым методам обработки информации, которые дали нам современные компьютеры. И сегодня счет найденных экзопланет (так называют планеты у звезд) идет на тысячи. Сторонники «уникальности» посрамлены, а ученые открывают столь удивительные миры, что рядом с ними меркнут самые разнузданные фантазии.
6.1. В поисках новой Земли
Для обнаружения экзопланет чаще всего используется эффект Доплера. Звезда, имеющая планету, испытывает под ее гравитационным воздействием колебания скорости «к нам – от нас», которые можно измерить, наблюдая доплеровское смещение спектра. На первый взгляд, это представляется весьма трудной задачей. К примеру, под действием Земли скорость Солнца колеблется на сантиметры в секунду. Под действием Юпитера – на метры в секунду. При этом заметное расширение спектральных линий звезды само по себе соответствует разбросу скоростей в 1000 км/с. То есть даже в случае с Юпитером следует измерять смещение спектральных линий на тысячную долю от их ширины! И все же эта сложнейшая задача была блестяще решена.
Новейший метод поиска планет основан на наложении спектра звезды на сильно изрезанный линиями калибровочный спектр. Для калибровки используются пары йода в ячейке, помещаемой перед спектрометром. Температура ячейки поддерживается строго постоянной. Спектрометр выдает суперпозицию двух сильно изрезанных спектров поглощения – звезды и йода. Небольшие смещения спектра звезды приводят к изменениям суперпозиции на всех частотах, что значительно увеличивает точность измерения. В результате удалось получить точность определения колебаний скорости до 3 м/с, а сейчас она приближается к 0,3 м/с.
Именно этим методом воспользовались швейцарские астрономы Мишель Майор и Дидье Квелоц, обнаружив в 1995 году изменение спектра у звезды 51-й Пегаса (51 Pegasi b, 51 Peg b), очень похожей на Солнце и расположенной на расстоянии 50 световых лет. Расчеты показали, что периодические изменения радиальной скорости имеют амплитуду 120 м/с и, скорее всего, вызваны планетой с массой, которая вдвое меньше, чем у Юпитера. Вращается эта планета необычайно близко от своей звезды – на расстоянии всего 0,05 астрономической единицы (в двадцать раз ближе, чем Земля от Солнца!). Такая дистанция вызвала недоумение астрономов. На столь малом расстоянии, согласно современным теориям формирования планетных систем, не может образоваться ни гигантская газовая планета, подобная Юпитеру, ни каменная, имеющая соответствующую массу.
Пытаясь привести практические наблюдения в соответствие с теорией, исследователи выдвинули предположение, что некогда планета 51 Peg b, получившая неофициальное название Беллерофонт (Bellerophon), сформировалась на расстоянии в сто раз большем. Но потом ее могло сместить с законного места столкновение с каким-либо небесным телом (например, с гигантским астероидом) или гравитационное влияние еще одного спутника 51-й Пегаса – звезды, имеющей сравнительно небольшие размеры.
Позднее были найдены другие массивные планеты поблизости от своих звезд. Их выделили в отдельный класс «горячих юпитеров» (hot jupiters). Планет подобного типа оказалось столь много, что возникла версия, будто бы такая система, с «горячим юпитером», является типичной, а наша – опять же уникальной. Но серьезные ученые понимали, что дело лишь в приборной селекции: возможностей нового метода пока не хватало, чтобы легко находить небольшие планеты на значительном удалении от родительских звезд.
Колебания радиальной скорости звезды 51 Pegasi, указывающее на присутствие массивной планеты
Почти сразу после швейцарцев открытие подтвердила группа из Сан-Франциско, которая впоследствии вырвалась в лидеры по числу открытых планет. Первые кривые измерений радиальной скорости были простыми синусоидами, что соответствует круговым орбитам планет. Однако вскоре обнаружились более сложные кривые – с быстрым подъемом и медленным спуском. Джефф Марси, лидер группы исследователей из Сан-Франциско, рассказывал про впечатление, которые произвела на них первая из этих асимметричных кривых. Хоть планетная гипотеза колебаний скорости и выглядела убедительной, оставались сомнения: может быть, так проявляется «дыхание» звезды – периодические расширения и сжатия ее оболочки. Но после того как несинусоидальная кривая отлично «подогналась» под вытянутую орбиту планеты, рассчитанную по законам Кеплера, последние сомнения отпали.