Продолжаем тему межзвездной инициативы Мильнера и Хокинга. На этот раз материал написан для научно-популярного портала «Чердак«.
Британский физик Стивен Хокинг и российский миллиардер Юрий Мильнер объявили о запуске нового проекта стоимостью 100 миллионов долларов: они хотят отправить к Альфе Центавра микроскопический спутник на солнечном парусе. Я попытался рассмотреть какое значение это может иметь для развития человечества.
С точки зрения любой более или менее развитой инопланетной цивилизации наша планета может показаться чем-то вроде общества благоденствия, построенного в «Машине времени» Герберта Уэлса. Сочные, жирные илои, обернутые в углеводородные полимеры с хрустящими кремниевыми гаджетами. Наслаждаются своим скоротечным жизненным циклом, который проводят в бетонных коробках различного типа: «дом», «офис», «олинклюзив»… Морлоков победили и отселили на Ближний Восток, основная популяция занята потреблением и отчуждением потребляемого у своих соседей по планете. Очевидно, цивилизация замкнута на саму себя и не рассматривает космос в качестве среды своей деятельности.
Иными словами, «в основном безвредна».
Что сделает с этой информацией более или менее развитый инопланетянин? Мы не знаем, но если проводить аналогии из нашей истории, то не хотелось бы оказаться в роли индейцев при встрече с конкистадорами.
Космической цивилизацией можно стать, только расширяя нашу активную деятельность за пределы поверхности Земли. Пока освоение космоса остановилось на геостационарной орбите, на высоте 36 тысяч км. Это именно освоение — практическое использование с извлечением выгоды. На этом уровне остановилось и ракетостроение: 3-4 тонны на геостационарной орбите для телевещания и ретрансляции, а больше ничего человечеству и не надо.
К счастью, отдельные ненормальные представители популяции хотят от космоса больше и хотят двигаться дальше. К примеру, основатель компании SpaceX Илон Маск творит совершенное безумство с точки зрения ракетостроительного бизнеса — создает многоразовые ракеты. 9 апреля 2016 года первая ступень ракеты Falcon 9 успешно вернулась после вывода полезной нагрузки и приземлилась на платформу в океане.
С точки зрения современной ракетостроительной отрасли, многоразовая ракета — это нонсенс. Технически такое сделать вполне реально, но вот бизнес… Сегодня активный оператор ракетных запусков отправляет в космос около 10 ракет в год.
Если завод за месяц выпустил одну многоразовую ракету, то кто будет платить зарплату рабочим, если следующую им сдавать только через год? Это главная ракетостроительная тайна, которая объясняет выгоду одноразовых ракет.
Десятиразовая ракета может быть выгодна ракетостроителю только тогда, когда количество полезной нагрузки — спутников и кораблей — тоже вырастет в десять раз.
Многоразовые ракеты могли бы помочь человечеству активнее осваивать космос, но что там делать? На этот вопрос предложил свой ответ американский ученый Филип Лубин, которого поддержало сначала NASA, а потом британский физик-теоретик Стивен Хокинг и российский бизнесмен Юрий Мильнер.
О своей инициативе Breakthrough Starshot они объявили 12 апреля 2016 года. Их программа, на которую уже выделено 100 миллионов долларов, предполагает создание космических аппаратов массой один грамм и запуск их на космическом парусе к ближайшим звездам со скоростью 0,2 от скорости света или 60 тысяч км/с. Разгонять аппарат планируется огромным массивом лазеров площадью 10х10 километров. На реализацию отводится 20 лет.
При всем кажущемся сумасшествии инициатива Breakthrough Starshot выглядит достаточно взвешенной и последовательной. Она опирается либо на существующие технологии, либо на те, которые сейчас активно развиваются в нужную сторону. Дорожная карта проекта предполагает поступательное развитие от ранних разработок, позволяющих получить первый опыт, к более сложным, но перспективным технологиям.
Практически каждый элемент программы Breakthrough Starshot представляет собой революционную технологию, переворачивающую всю отрасль. Взять те же космические аппараты массой один грамм, способные противостоять космической радиации, проводить фотосъемку и передавать данные на четыре и более световых года.
Однако наиболее интересна базовая разработка Breakthrough Starshot — лазерная установка DE-STAR 4, основанная на технологии оптических фазированнх решеток. Требуемой мощности — 70 гигаватт — установка достигнет, когда получится построить комплекс площадью 10 на 10 километров из лазеров киловаттного класса. Именно такое циклопическое сооружение будет способно отправить к соседним звездам однограммовое послание с субсветовой скоростью. Авторы проекта подчеркивают, что начать можно и с более скромных размеров: 10х10 метров и 100х100 метров.
В свободное от рассылки межзвездного спама время DE-STAR 4 применима для многих задач в Солнечной системе. К примеру, поможет быстро избавиться от космического мусора вокруг Земли, сумеет эффективно отразить подлетающие опасные астероиды, позволит отправлять исследовательские зонды по всей Солнечной системе. Разработчики приводят весьма интригующие характеристики: 100 кг можно разогнать до 3000 км/с, а 10 тонн — до 1000 км/с. С такими показателями полет до Марса займет пару дней, а рекорд дальности автоматической межпланетной станции Voyager-1 можно будет повторить за 2,5 месяца.
То есть всего одно устройство отменяет все фундаментальные пределы перелетов в космосе, в которые уперлась современная космонавтика.
Может DE-STAR 4 работать и как телескоп. Именно с его помощью планируется общаться с миниатюрными космическими аппаратами за несколько световых лет. По расчетам авторов проекта, оптическая система сможет поймать сигналы одноваттного лазера и поддерживать скорость передачи данных 1 бит/с. С такими возможностями, может, и не придется посылать спутники к ближайшим звездам — мы сможем рассмотреть их и так.
Если задуматься о будущем, то подобные лазерные системы способны решать задачи планетного масштаба. Например, можно облучать грунт Марса, наполняя его атмосферу покинувшими ее газами. Экспериментально доказано, что, если нагреть марсианский грунт до 400 градусов Цельсия, из него будут выделяться углекислый газ, водяной пар, кислород, азот… Земную атмосферу создать не получится, но приблизить физические условия к более комфортным для нас — вполне реально. С Венерой можно проделать обратное: облучая верхние слои атмосферы, через термическую диссипацию разогнать лишние объемы атмосферы и опять-таки приблизить условия к земным — хотя бы в части атмосферного давления. Хотя эта задача скорее для DE-STAR 5 или 6 (100 километров и 1000 километров соответственно).
Для DE-STAR 4 ключевую роль играет место базирования устройства. Теоретически можно застроить лазерными установками какую-нибудь пустыню, застелить все окрестности солнечными батареями или подключить полсотни атомных электростанций. Но земная атмосфера будет поглощать некоторую, хотя и небольшую, часть излучения, что снизит эффективность. Установить двустороннюю связь с соседними звездами тоже не выйдет. В идеале установку потребуется выводить в космос — там ее возможности реализуются в полной мере. И для этого потребуются сотни запусков многоразовых ракет — как раз то, к чему движется Илон Маск.
Есть у DE-STAR 4 еще одна функция, на которой разработчики не акцентируют внимание, хотя и не скрывают, — оборонная. Об угрозе инопланетной колонизации как раз говорил Стивен Хокниг за полгода до презентации проекта Breakthrough Starshot.
Лазерные лучи прочно вошли во все космические оперы, книжные и киношные, но с практической точки зрения выгоднее использовать лазер не напрямую, а для ускорения снарядов. Простая половинка кирпича, летящая со скоростью 0,3 от скорости света имеет запас кинетической энергии в одну мегатонну — это пятьдесят «хиросим». В таком контексте Starshot в названии проекта читается совсем иначе.
Таким образом, рассылая «почтовые марки»-микроспутники по окрестностям Галактики, мы недвусмысленно намекаем потенциальным гостям, что мы мирные исследователи, но уже не безвредные. Да и сами однограммовые космические аппараты, по сути, не только научные инструменты, но и первые межзвездные спутники-шпионы, позволяющие заглянуть в ближайшие звездные системы и оценить степень угрозы для нашей цивилизации. А если угроза обнаружится, то мы уже найдем чем ответить.
Пока же главная угроза для нашей цивилизации — в нас самих. Сможем ли мы когда-нибудь договориться о строительстве подобного межзвездного орудия? Не станет ли начало строительства DE-STAR 4 поводом для взаимных обвинений в агрессии одной страны по отношению к другой? Человечество полвека не может прийти к консенсусу о едином стандарте электрической розетки и вилки, что уж говорить о контроле за «гиперболоидом инженера Лубина»? Так что создание DE-STAR 4 сможет стать аттестатом зрелости самого человеческого вида, независимо от того, существуют ли инопланетяне или мы одиноки в Галактике.
