Чарльз Уолфорт - За пределами Земли: В поисках нового дома в Солнечной системе

Есть кое-какие идеи о том, как заглянуть под оранжевые облака Титана, чтобы получше узнать устройство его сложной погоды и географии, его пригодность для проживания человека и наличие там каких-либо форм жизни. Титан одновременно знаком и странен: этот мир углеводородов — отражение нашего мира воды. Дожди, времена года, волны, дюны, коренные породы — все это есть на Титане, но состоит он из других соединений. Простое любопытство требует, чтобы мы узнали, что там происходит.

Ведущей идеей была отправка грандиозного, сложного космического комплекса под названием «Миссия в систему Титан — Сатурн» (Titan Saturn System Mission, TSSM), состоящего из орбитального спутника с восемью инструментами на борту, аэростата с еще восемью инструментами и судна, предназначенного для плавания в северном полярном озере, еще с пятью. Питание у аэростата и самого спутника предполагалось атомное, с получением тепла и электричества из плутония. До Титана аппарат должен был добраться с помощью новых технологий: на электрической тяге, на так называемом холловском двигателе, запитываемом солнечной энергией.

Также замышлялась миссия из одной только лодки под названием «Исследователь морей Титана» (Titan Mare Explorer), которая обошлась бы куда дешевле — как проект класса «Открытие». Еще одна идея заключалась в отправке группы спускаемых аппаратов, которые понаблюдали бы за поверхностью Титана в нескольких климатических и геологических зонах, загадочно друг от друга отличающихся.

Все эти планы далеки от реализации, и, конечно, не все они осуществятся [33] Проект Titan Mare Explorer не смог победить в конкурсе на очередной раунд финансирования в рамках программы «Открытие». Проект TSSM в 2009 г. уступил в конкурентной борьбе аналогичной по задачам и сложности миссии в систему Юпитера EJSM, которая после множества резких поворотов эволюционировала в принятый к реализации флагманский проект Europa Clipper. — Прим. науч. ред. . Большие, сложные миссии склонны расти и усложняться, пока их не приходится уменьшать, разрабатывать заново или отменять. Это процесс политический, бюрократический, соревновательный и неопределенный. Но где-то есть инженеры, разрабатывающие идеи и приближающие их воплощение.

«Мы всегда знали, что здесь сильная конкуренция, — говорит Джулиан Нотт, спроектировавший аэростат для атмосферы Титана. — Будут ли именно твои идеи выбраны для миссии к Титану? Отвечаю: шансы примерно 1/10. Невелики шансы. Но, может быть, ты предложишь идеи, а кто-то сможет их продвинуть».

«Кассини» все еще передает ценные сведения на Землю — он должен закончить работу в сентябре 2017 г. Была надежда на запуск нового аппарата «по следам» «Кассини» в 2023 г., однако сейчас это кажется маловероятным. Если подобный аппарат будет запущен в 2030 г., то он достигнет цели к 2037 г. (разве только длительность путешествия сократится благодаря более мощной ракете). К этому времени ученые, начавшие свои карьеры на «Вояджере» юными выпускниками, уже выйдут на пенсию. Аманда же все еще будет работать, и она надеется увидеть, какие будут получены данные через двадцать с лишним лет, если подобная миссия удастся.

При нынешних темпах NASA поиски возможного нового дома идут куда медленнее ухудшения состояния Земли. Но эти темпы диктуются не наукой. Как и в случае пилотируемых миссий, прогресс NASA в планетологии был быстрее в 1960-х и 1970-х гг., когда тратилось больше денег, а аппараты запускались чаще [34] Важно осознавать, что это были аппараты первоначальной разведки Солнечной системы. Они выполнили поставленные задачи, и любой следующий шаг означал выбор более сложной цели, которой труднее достигнуть. — Прим. науч. ред. . Чтобы ускорить прогресс, нам нужно больше денег и амбиций. Исследовательские планы можно воплощать за годы, а не за десятилетия. Новую миссию можно запустить еще до того, как предыдущая достигнет своей цели. Более мотивированная Земля могла бы ускорить этот процесс сейчас и получить ответы с Титана куда раньше.

В Солнечной системе только Титан буквально завален топливом, которое мы могли бы добывать и сжигать, пользуясь технологиями едва ли сложнее газовых печей, встречающихся в типичных американских домах. Земной природный газ в основном состоит из метана, как озера и моря Титана. Прибрежные дюны Титана — тоже углеводородные, в основном из более тяжелых и сложных органических соединений, которые называются полициклическими ароматическими углеводородами. Учитывая атмосферную углеводородную фабрику Титана и низкие температуры, все это логично.

Так почему же Титан не взорвется, если зажечь там спичку? Потому что там нет кислорода. На Земле мы сжигаем ископаемое топливо, поджигая сочетание богатого углеродом топлива и кислорода. При этом в виде пламени или взрыва высвобождаются связанная в топливе солнечная энергия, а также углекислый газ и вода. Атмосфера Титана состоит в основном из азота, как и на Земле, но без кислорода.

Но большую часть массы Титана составляют водяной лед или шуга, находящиеся под его углеводородной поверхностью на глубине до 100 км, а возможно, и куда меньше. Вода содержит много кислорода. Его можно высвободить, просто пропуская через воду электрический ток — это называется элетролизом. Кислород для дыхания на МКС производится методом электролиза. Так могли бы поступать и колонисты, а еще сжигать в кислороде метан и производить достаточно энергии для поддержания электролиза.

Первопроходцы могли бы прибыть на Титан с собственным источником энергии, скажем, с небольшим ядерным реактором, и первым делом заняться разработкой подземных источников воды и отделением кислорода электролизом. Энергии, полученной при сжигании метана в кислороде, с лихвой хватило бы на дальнейшую добычу льда, электролиз и обогрев жилища, а также удовлетворение остальных нужд колонии.

Имея на Титане электростанции, питаемые углеводородным топливом, колонисты могли бы строить большие, освещенные теплицы, выращивать в них пищу и перерабатывать углекислый газ, выделяющийся при сгорании, обратно в кислород. Почти все можно было бы делать из пластика, произведенного из местного сырья. Для добычи металлов и других тяжелых элементов, необходимых для питательных веществ и производства электроники, колония могла бы заняться разработкой астероидов с помощью космических аппаратов. Располагая неограниченной энергией и доступом к ресурсам, колонисты в итоге смогли бы построить дома по берегам озер, ходить по ним на лодках и летать на личном авиатранспорте.

Многие ученые воображали, каково было бы жить на Титане, ведь кажется, что это было бы так просто. Ральф Лоренц из Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса написал о Титане пару книг. Он предлагал разнообразные исследовательские миссии, в том числе судно, похожее на буй, и ряд метеостанций. Когда мы общались с ним, он говорил о подлодке. «Любой земной транспорт можно осмысленно использовать где-то на Титане», — сказал Ральф.