Мичио Каку - Будущее человечества. Колонизация Марса, путешествия к звездам и обретение бессмертия

Основатель компании Facebook Марк Цукерберг публично поддержал проект Breakthrough Starshot, а российский инвестор и бывший физик Юрий Мильнер лично пообещал выделить на его реализацию $100 млн. Нанокорабли сегодня уже намного больше, чем просто идея. Но на пути их создания есть несколько препятствий, которые нужно снять, прежде чем приступать к полномасштабной реализации этого проекта.

Чтобы отправить флотилию космических нанокораблей к системе альфы Центавра, лазерная батарея должна будет обеспечить воздействие лазерных лучей суммарной мощностью не менее 100 ГВт на парашюты кораблей в течение примерно двух минут. Давление света этих лазерных лучей выбросит наши корабли в космос. Чтобы корабли полетели в верном направлении и попали в цель, лучи должны быть нацелены с поразительной точностью. Малейшее отклонение траектории погубит экспедицию.

Главным из стоящих перед нами препятствий являются проблемы не фундаментальной науки — все уже известно, — а финансирования, несмотря на участие в проекте нескольких известных ученых и предпринимателей.

Каждая атомная электростанция стоит несколько миллиардов долларов и производит всего 1 ГВт (тысячу миллиардов ватт) мощности. Получение государственного и частного финансирования для строительства достаточно мощной и точной батареи лазеров, безусловно, станет узким местом проекта.

В качестве пробного шара перед отправкой экспедиции к далеким звездам ученые, возможно, решат отправить нанокорабли к более близкой цели в пределах Солнечной системы. На путь до Луны они затратят всего 5 с, до Марса — около 1,5 ч, а до Плутона — несколько суток. Не дожидаясь десять лет, пока обычный космический аппарат доберется до далеких планет, мы могли бы получить о них новую информацию через несколько дней — и наблюдать происходящее в Солнечной системе почти в реальном времени.

На следующем этапе проекта мы могли бы попытаться построить батарею лазерных пушек на Луне [35] R. L. Forward, «Roundtrip Interstellar Travel Using Laser- Pushed Lightsails», Journal of Spacecraft 21, no. 2 (1984): 187–95. . Луч лазера, проходя сквозь атмосферу Земли, теряет около 60 % своей мощности. Лунная пусковая установка помогла бы устранить эту проблему, а солнечные элементы на Луне обеспечили бы ее дешевой электроэнергией в достаточном количестве. Не забывайте, что одни лунные сутки соответствуют примерно 30 земным, так что энергию там можно эффективно собирать и запасать в аккумуляторах. Это сэкономило бы нам миллиарды долларов, ведь, в отличие от атомной энергии, солнечный свет ничего не стоит.

К началу ХХII в. технология самовоспроизводящихся роботов, по идее, будет уже отработана и мы получим возможность доверять машинам задачу строительства солнечных электростанций и лазерных батарей на Луне, Марсе и других объектах Солнечной системы. Мы будем посылать туда стартовую команду автоматов: одни будут добывать реголит, другие — строить завод. Еще одна команда роботов будет заниматься сортировкой, измельчением и выплавкой сырья на заводе с целью получения различных металлов. Их можно будет использовать для сборки лазерных пусковых установок — и новой группы самовоспроизводящихся роботов.

Со временем мы могли бы cоздать в Солнечной системе активную сеть передающих станций от Луны до самого облака Оорта. А поскольку кометы облака Оорта можно обнаружить чуть ли не полпути к альфе Центавра и к тому же они практически стоят на месте, вероятно, они будут идеальным местом для лазерных батарей, способных дополнительно разогнать нанокорабли на пути к соседней звездной системе. При проходе очередного нанокорабля мимо одной из станций лазеры на ней автоматически сработают и дадут кораблю дополнительный импульс в его движении к звездам.

При строительстве далеких форпостов самовоспроизводящиеся роботы могли бы использовать не солнечный свет, а термоядерные источники энергии.

Нанокорабли на лазерной тяге лишь одна из разновидностей категории межзвездных кораблей, известной как солнечные (световые) паруса [36] G. Vulpetti, L. Johnson, and L. Matlofff, Solar Sails: A Novel Approach to Interplanetary Flight (New York: Springer, 2008). . Точно так же, как парусный корабль ловит в паруса ветер и использует его силу, световые паруса используют силу давления света, источником которого может быть Солнце или лазер. Кстати, многие уравнения, используемые для расчета движения парусников, могут быть применены и к световым парусам в открытом космосе.

Свет состоит из частиц, именуемых фотонами. Сталкиваясь с каким-то объектом, фотоны оказывают на него мизерное давление. Давление света так мало, что ученые долгое время даже не подозревали о его существовании. Первым этот эффект отметил Иоганн Кеплер, когда выяснилось, что, вопреки ожиданиям, хвосты комет всегда развернуты прочь от Солнца. Великий астроном верно заключил, что эти хвосты порождаются давлением солнечного света, которое выбивает пылинки и ледяные кристаллы из комет в сторону, противоположную Солнцу.

Прозорливый Жюль Верн предсказал световые паруса в романе «С Земли на Луну». Он писал: «Не сегодня завтра появятся скорости куда более значительные, и достигнуты они будут, вероятно, при помощи света или электричества… Когда-нибудь мы будем путешествовать на Луну, планеты и звезды».

Циолковский развил концепцию светового паруса — космического корабля, использующего для разгона давление солнечного света. Но история солнечного паруса развивалась очень неравномерно. В НАСА этот проект никогда не рассматривался как приоритетный. Экспериментальные аппараты Планетарного общества «Космос-1» (2005 г.) и разработанный НАСА «НаноСэйл-Д» (NanoSail-D, 2008 г.) погибли при неудачных пусках. «НаноСэйл-Д2» в 2010 г. вышел на низкую околоземную орбиту. Единственную успешную попытку отправить солнечный парус за пределы орбиты Земли осуществили в 2010 г. японцы: их аппарат IKAROS развернул парус размером 14×14 м и двигался за счет давления солнечного света. Через полгода он достиг Венеры, доказав таким образом принципиальную возможность использования солнечных парусов.

Тем не менее, несмотря на неуверенное развитие, идея солнечного паруса не умирает. Европейское космическое агентство рассматривает возможность запуска солнечного паруса Gossamer, который должен будет вывести с орбиты часть космического мусора — тысячи искусственных объектов, которые беспорядочно носятся в околоземном пространстве.

Не так давно я брал интервью у Джеффри Лэндиса — ученого НАСА и выпускника Массачусетского технологического института, работающего не только над солнечным парусом, но и над марсианской программой. Он и его жена Мэри Турзилло пишут научно-фантастические романы и получают за них литературные премии. Я спросил, как ему удается совмещать такие разные миры — мир, который населяют скрупулезные ученые с хитроумными формулами, и другой, населенный фанатами космоса и исследователями НЛО. Он ответил, что научная фантастика тем и хороша, что позволяет ему свободно рассуждать и фантазировать о далеком будущем. Физика, сказал он, не позволяет оторваться от земли.