Знание-сила, 2001 №03

По заказу НАСА сотрудники Jet Propulsion Laboratory, расположенной в Калифорнии, изготовили наномикрофон, который подслушает недоступные для нашего слуха шумы. Кто слышал, как плещутся в воде бактерии? Кто замечал, как переливается жидкость в клетках человеческого тела? Прежде никто. А ведь по этим звукам можно открыть жизнь на Марсе, если она существует! «Если на Марсе есть бактерии, они движутся. Если движутся, то производят какой-то шум. По этому шуму мы обнаружим их. Если мы уловим подобные сигналы, значит жизнь на Марсе есть»,-заявляет руководитель проекта Флавио Нока.

Новый микрофон не напоминает привычные сенсоры с мембранами. Флавио Нока взял за эталон чувствительнейшие волоски, расположенные во внутреннем ухе человека. По их образцу он изготовил крохотные углеродные нити длиной в миллионную долю миллиметра. Эти нити воспринимают звуки так же, как и их естественный прототип.

Всего за столетие неуклюжие, медлительные аэропланы превратились в могучие лайнеры, готовые домчать нас в любой район планеты. К концу XXI века столь же разительно должны измениться и космические корабли. Они превратятся в заурядный вид транспорта, связывающий между собой различные планеты и спутники Солнечной системы. Очевидно, они будут оснашены двигателями нового типа – более мощными, чем сейчас.

Все реальные двигатели действуют по одному и тому же принципу – реактивному. Если мы выбираем традиционное («тяжелое») топливо, то корабль развивает небольшую скорость. А вот выбор легкого топлива, такого, как ионы или фотоны, позволяет увеличить скорость движения. Однако до сих пор легкое топливо использовалось лишь в экспериментах, хотя и довольно удачных.

Первые испытания ионного двигателя прошли еще в 1959 году. Его рабочим телом является ионизованный инертный газ (или ионизованные пары щелочного металла, например цезия). В магнит- I ном поле поток ионов начинает двигаться в одном направлении, разгоняясь до 100 тысяч километров в час и создавая тягу. Однако КПД ионного двигателя пока не очень высок. Отправляясь в полет, придется брать с собой еще и обычное топлива.

Плазменный двигатель работает на самом легком из химических элементов – на водороде. Под действием радиоволн ионизованный газ разогревается, как в микроволновой печи. Сверхпроводящие магниты фокусируют ионы в струю. Истекающая струя создает движущую силу. Корабль мчится вперед. Значит, надо брать с собой большие запасы водорода?

Еще в шестидесятые годы астроном Роберт Бассард предложил иное решение. Надо разместить на носу корабля огромный пылесос, который будет всасывать водород, рассеянный в космическом пространстве. Однако на поверку идея оказалась неубедительна: в космосе слишком мало водоролд, в одном кубическом сантиметре встречается в среднем лишь один его атом. КПД двигателя невысок. А если в «топке» ракеты водород случайно смешается со своим изотопом – дейтерием, то может произойти ядерный взрыв. Экипаж заметит беду лишь за считанные секунды до взрыва, когда спастись будет уже слишком поздно.

Эта авария напоминает нам еще об одном космическом двигателе – термоядерном. Лучшим топливом для него стала бы смесь дейтерия и редкого изотопа гелия – Не-3. Наладить производство такого изотопа на Земле было бы слишком накладно, но ведь огромные запасы его имеются в атмосфере Юпитера. Там можно было бы запастись топливом.

Впрочем, термоядерный реактор на космическом корабле – тоже не выход. Во-первых, нужно защищать экипаж от радиоактивного заражения, а во-вторых, реактор – это еще не сам двигатель. Он лишь вырабатывает тепловую энергию. Ее надо преобразовать, сделав ее источником движения.

Как видите, работы впереди много, а ученые уже строят новые планы. Когда вся Солнечная система будет освоена, нам неминуемо предстоит выбраться за ее пределы. Пространство манит нас. Даль – извечная наша цель. Полеты среди ближайших планет наскучат. Мы будем относиться к ним, как сегодня относимся к подвигам летчиков, готовых лететь хоть в Австралию, хоть в Аргентину. В этих перелетах нет для нас ничего удивительного. Романтика первых космических странствий тоже забудется.

Однако сделать следующий шаг будет гораздо труднее. Фраза «мы затеряны среди космоса» на удивление точна. Очень велико расстояние, отделяющее нас от других звезд. Чтобы преодолеть его, понадобятся корабли, оснащенные совершенно необычными двигателями.

С 1996 года сотрудники НАСА всерьез обсуждают фантастические идеи. Так, в рамках проекта «Breakthrough Propulsion Physics Project» (руководит им Марк Дж. Миллис) исследуют, можно ли, например, использовать в мирных целях энергию, выделяемую при аннигиляции материи и антиматерии. В данном случае КПД равнялся бы почти ста процентам. Но как раздобыть антиматсрию и уберечь ее от контакта с материальной средой, за которым сразу последует взрыв и мощный выброс гамма-лучей? Хранить запасы антиматериального топлива на корабле было бы смертельно опасно, если бы… было что хранить. Во Вселенной пока не найдено каких-либо скоплений антиматерии, поэтому все разговоры о ней относятся к области утопии.

Впрочем, в излишнем оптимизме американским ученым не откажешь. Мы делали былью Кафку, они взялись воплощать сказку Они не жалеют времени, чтобы анализировать самые фантастичные проекты. Журнал «Знание – сила» уже писал недавно о самых популярных способах «путешествовать среди звезд» (см. № 5 за 2000 год, А. Семенов, «Норы в пространстве и энергия из ничего…»). Поэтому я лишь вскользь напомню о них.

* Корабль сжимает (to warp) пространство-время впереди себя, стремительно уносясь вдаль. Так движется обычно корабль «Энтерпрайз» в сериале «Star trek».

* Корабль отыскивает (или создает) туннель в пространстве-времени, ведущий в отдаленную часть Вселенной. Такой туннель можно сравнить со скоростным лифтом, предназначенным для космических путешественников. Им пользуются герои романа Карла Сагана «Контакт».

* Корабль использует безграничные запасы энергии, таящиеся в вакууме.

Обсуждая принципы межзвездных полетов, обычно забывают, что они все- таки будут длиться очень долго – сотни и даже тысячи лет. Космонавты, их дети, их внуки обречены провести всю жизнь на корабле, так и не достигнув цели. Они станут заложниками принятого когда-то решения о полете, превратятся в «винтики» единого механизма. Лишь кому-то из их потомков посчастливится разнообразить свое унылое заточение зрелищем неизвестной планеты. Стоит ли обрекать несколько семей космонавтов на эту жалкую и тяжелую участь, превращая их в особую касту «неприкасаемых изгнанников»?