Гипотетическая планета системы Альфа Центавра в представлении художника
Ну и наконец – первое место! Наш достойный победитель – Альфа Центавра (a Centauri, а Cen, Ригель Центавра, Толиман). Хотя ее принято называть звездой, но в действительности это система из трех звезд: Проксима Центавра (Proxima Centauri, V645 Centauri), Альфа Центавра А (Alpha Centauri A, HD 128620) и Альфа Центавра B (Alpha Centauri B, HD 128621). Ближайшая к Солнцу и, пожалуй, самая популярная звездная система практически не видна в наших широтах, поэтому первые ее систематические наблюдения велись арабскими астрономами, от которых она и получила название Толиман. Являясь четвертой по яркости звездой ночного неба и ярчайшей звездой Южного полушария, Альфа Центавра была известна с глубокой древности, но только в 1752 году установили, что она состоит из двух близкорасположенных компаньонов: солнцеподобной Альфы Центавры А (спектральный класс – G2V) и оранжевой звезды Альфы Центавры В (спектральный класс – K1V). Они обращаются вокруг общего центра масс по эллипсу на среднем расстоянии 23 астрономические единицы (это немного больше расстояния от Солнца до Урана) с периодом обращения 79,9 лет. Компаньоны Альфы Центавра находятся от нас на расстоянии 4,365 световых года. Долгое время считалось, что они ближайшие к нам, однако в 1915 году шотландский астроном Роберт Иннес открыл третью звезду-компаньона этой необычной системы – красного «карлика», получившего название Проксима («Ближайшая») Центавра (спектральный класс – M5.5Ve). Она находится на расстоянии 4,22 световых года, что в 270 тыс. раз больше расстояния от Земли до Солнца. Считается, что Проксима Центавра вращается вокруг системы Альфа Центавра с периодом около полумиллиона лет, однако вопрос, действительно ли она входит в систему, остается открытым. В пользу этой гипотезы говорит только направление движения Проксимы, которое практически совпадает с направлением движения Альфы Центавра.
Фантасты, пишущие о космических полетах, разумеется, знают, что Проксима и Альфа Центавра являются ближайшими звездами, а потому редкое произведение жанра обходится без упоминания о них. Айзек Азимов, Ларри Нивен, Фрэнк Герберт, Мюррей Лейснер, Владимир Савченко, Мэри Рассел – вот далеко неполный список тех, кто описывал эту систему в своих романах. Рядом с Альфой Центавра А находится гипотетическая Пандора из знаменитого фильма «Аватар» (“Avatar”, 2009). Но, пожалуй, наиболее подробно ее описал Станислав Лем в романе «Магелланово облако» (“Oblok Magellana”, 1955). Добравшись туда, земные космонавты обнаруживают две маленькие пустынные планетки у Проксимы, развитую планетную систему у звезды А и мощный пояс астероидов у звезды В. На второй «белой» планете системы А, закрытой плотным слоем облаком, существует высокоразвитая цивилизация, однако направленные к планете пилотируемые ракеты были уничтожены, а экипажу звездолета «Гея» понадобилось довольно много времени, чтобы убедить местных жителей в своем миролюбии.
Реконструкция польского писателя оказалась очень близка к тем гипотетическим моделям, которые астрономы строят вокруг Альфы Центавра. Ученые утверждают, что в системе Альфы Центавра мы можем надеяться обнаружить планеты с биосферой. Во-первых, давно известно, что компонента А имеет такой же возраст, как и наше Солнце. Во-вторых, уже в середине 1960-х годов математически показано, что, несмотря на существование еще двух звездных компонент, вокруг А могут вращаться как минимум четыре землеподобные планеты внутри сферы радиусом в три астрономические единицы (т. е. в «поясе жизни»). Вряд ли в окрестностях Альфы Центавра имеется хотя бы один газовый гигант, подобный нашему Юпитеру. В его наличие не верили астрономы-теоретики, а современные практики подтвердили однозначно: планет-гигантов в системе Альфы Центавра нет. Зато в октябре 2012 года астрономы Европейской южной обсерватории объявили об открытии небольшой планеты Альфа Центавра Bb. Она находится слишком близко к своему светилу (0,04 астрономической единицы), поэтому жизнь на ней невозможна, однако в данном случае важен сам факт наличия землеподобного мира в кратной звездной системе. Сегодня мы с большой долей уверенности можем говорить, что если в такой системе найдена хотя бы одна планета, то, скорее всего, их там может быть несколько. Кстати, по итогам наблюдений Альфы Центавра В орбитальным телескопом «Хаббл» ученые высказали предположение, что рядом с этой звездой-компаньоном есть как минимум еще одна «суперземля», однако для уточнения ее характеристик требуются дополнительные измерения.
Телескоп космической обсерватории «Darwin»
У Проксимы Центавра тоже подозревали наличие планеты – достаточно крупной и близко расположенной, чтобы оказывать влияние на свою звезду. Но современные методы обнаружения массивных планет эту гипотезу не подтверждают. Даже если какие-то мелкие планеты поблизости от Проксимы Центавра имеются (как в вышеупомянутом романе Станислава Лема), вряд ли на них возможна органическая жизнь. Проксима отличается суровым «нравом»: время от времени наблюдаются вспышки, при которых температура ядра этого красного «карлика» скачком повышается в пять раз, а светимость – в два раза. И даже в периоды «затишья» смертельное рентгеновское излучение Проксимы в десять раз сильнее, чем у Солнца.
Получается, что при всем богатстве выбора альтернативы системе Альфа Центавра нет. Она и самая близкая к нам, и достаточно разнообразная, чтобы удовлетворить интерес искушенных астрономов. Кроме того, компонента А является «двойником» Солнца, поэтому в ее окрестностях не должно быть каких-то особых факторов, которые могут помешать изучению этого далекого, но притягательного мира.
Сегодня человечество не располагает инструментами, позволяющими непосредственно увидеть землеподобные экзопланеты у ближайших звезд. Два проекта орбитальных телескопов, создававшихся для этой цели – американский TPF (Terrestrial Planet Finder) и европейский «Дарвин» (“Darwin”) – заморожены на неопределенный срок из-за экономического кризиса. Тут было бы логичным подсуетиться отечественным ученым, благо соответствующая разработка есть и у нас: ИКИ РАН предлагает программу «Звездный патруль», включающую создание сравнительно небольших и недорогих космических обсерваторий для поиска ближайших к нам экзопланет с использованием трех методов: транзитного, звездной коронографии и ахроматической интерференционной коронографии. К сожалению, этот многообещающий проект не поддержан правительством.
Возможно, соответствующее оборудование будет включено в состав японского аппарата JTPF (Japanese Terrestrial Planet Finder), который планируют запустить в 2018 году. Будет обидно, если такой выдающийся приоритет, как первые снимки землеподобных планет у соседней звезды, запишут себе японцы, а не россияне, но изменить здесь что-либо невозможно. В любом случае времени на «разведку местности» предостаточно. И тут можно не спешить, ведь мы пока не знаем, как добираться до звезд.
6.3. Коллекция звездолетов
Когда Альберт Эйнштейн впервые опубликовал свои формулы, мир был заворожен их красотой и теми следствиями, которые из них выводились. Популяризаторам и фантастам нравилось обсуждать проблематику релятивистских скоростей и «парадокс близнецов», который служит отличной иллюстрацией разного течения времени в различных системах в зависимости от их скорости. Все это выглядело очень пикантно. Лишь немногие сообразили, что Эйнштейн своими формулами сильно ограничивает возможности космической экспансии за пределы Солнечной системы. Получалось, что не существует и в принципе не может существовать никакого способа преодолеть световой барьер и долететь до ближайшей звезды раньше, чем за пять лет. Еще столько же уйдет на обратную дорогу. Немного утешал факт замедления времени на звездолете: по крайней мере экипаж не успеет сильно состариться.
В какой-то момент к мысли о необходимости потратить годы на полет к соседней звезде привыкли, а энтузиазм начала космической эры породил несколько технически обоснованных проектов релятивистских кораблей на известных нам физических принципах. В качестве цели рассматривались Альфа Центавра, Звезда Барнарда, реже – Эпсилон Эридана и Тау Кита.
Было ясно, что ни двигатели на химическом топливе, ни электроракетные двигатели не способны обеспечить разгон до скоростей, хоть сколько-нибудь сопоставимых со скоростью света в вакууме, равной 299 792 км/с. Прежде всего ученым пришло в голову использовать так называемую «фотонную тягу» («квантовую тягу»). Если наша задача состоит в том, чтобы приблизиться к скорости света, то выглядит логичным использовать сам свет в качестве движущей силы. Физики подсказывают, что при встрече частицы вещества с частицей антивещества произойдет аннигиляция с превращением массы в излучение, которое можно отразить особым зеркалом, создавая импульс движения.
Основоположником теории фотонных звездолетов считается немецкий ученый Эйген Зенгер (мы упоминали его в связи с пределами возможностей химических топлив). Он написал фундаментальный труд «К механике фотонных ракет» (“Zur Mechanik der Photonen-Strahlantriebe”), изданный на русском языке в 1958 году. Ключевой идеей Зенгера было создание «абсолютного отражателя», который был бы способен отражать гамма-кванты высокой энергии, образующиеся при аннигиляции и способные глубоко проникнуть в толщу вещества. Хотя фантасты и популяризаторы с удовольствием описывали в своих текстах фотонные звездолеты как дело ближайших лет (достаточно вспомнить творчество Аркадия и Бориса Стругацких, которые относили создание первых космических кораблей на фотонной тяге ко второй половине 1980-х годов), никто в принципе не мог сказать, как изготовить такой «абсолютный отражатель». Кроме того, физики отмечают, что при аннигиляции выделяются не только гамма-кванты, но и заряженные частицы и нейтрино, причем значительная часть энергии теряется безвозвратно. И еще одно: где взять антивещество, которое потребуется, чтобы разогнать звездолет до субсветовой скорости? Самый оптимистический расчет для разгона корабля массой в 100 т до скорости 0,9 световой дает потребность в 25 млн т антивещества (еще столько же потребуется нормального вещества для аннигиляции). В достижимом пространстве достаточных запасов природного антивещества не наблюдается, поэтому его нужно как-то синтезировать. По современным оценкам, один грамм антивещества будет стоить 10 трлн (десять триллионов!) долларов. И технологий, которые снизили бы цену хотя бы на порядок, пока в принципе не существует. Приходится признать, что «фотонолеты» Стругацких так и останутся фантастикой.