Ренат Атаев

Про космос. К дальним берегам

Поговорим о том, что нам мешает покинуть солнечную систему и колонизировать планету где-нибудь в системе Тау Кита.

Время чтения: 9 минут
Про космос. К дальним берегам

Зачем нам в принципе куда-то лететь?

Вопрос, согласитесь, разумный. Определенной части человечества с момента его выхода за пределы Африки свойственна тяга к освоению новых пространств. Земля нам уже достаточно тесна, так что мы энергично осматриваемся в поисках ресурсов и потенциально пригодных для колонизации территорий. Рано или поздно наступит момент, когда человечеству в рамках этой экспансии придется заглянуть за пределы солнечной системы.

Причина тому проста — Солнце не вечно. Через какой-нибудь миллиард лет запасы водорода в термоядерной топочке оскудеют и оно потихоньку начнет расширяться, одновременно тускнея. Со временем ему судьба превратиться в красный гигант. К той поре жить ни на Земле, ни на Марсе, ни на одном из спутников планет-гигантов толком будет нельзя. Наш вид, если он к тому времени не прикончит себя сам, вынужден будет перебраться к другой звезде. 

До начала конца остается примерно миллиард лет.

Источник: Wikipedia


Куда лететь?

На момент написания этой колонки астрономами открыто уже более двух с лишним тысяч экзопланет*. Всего их в нашей галактике примерно 100 миллиардов, из которых от 5 до 20 миллиардов, должны быть «землеподобными», то есть находиться в так называемой «обитаемой зоне» и иметь массу, сравнимую с земной (ни газовые гиганты, ни небесные тела размером с Луну не годятся). 

Выбор, с одной стороны, получается достаточно большим. С другой стороны, далеко не все эти планеты доступны. Мешают расстояния. Всерьез мы можем рассчитывать на колонизацию лишь нескольких достаточно близко от нас расположенных миров. Ближайшая потенциально пригодная для жизни экзопланета находится, по всей вероятности, в системе Тау Кита на расстоянии 12 световых лет от Солнца.  

*Точнее, 2 049 экзопланет в 1 297планетных системах, из которых в 507 имеется более одной планеты.

Потенциально пригодные для жизни экзопланеты. Список постоянно расширяется.

Источник: universetoday.com

 


Что нам для этого нужно?

Научная фантастика, в принципе, давно освоила полеты к отдаленным частям нашей галактики, в чём легко убедиться, пробежавшись глазами по списку фильмов и сериалов, выпущенных в прошлом году. Однако открытым остается вопрос, сможем ли мы всерьёз рассчитывать на подобные путешествия — хотя бы и в отдаленном будущем? 

Давайте пропустим дискуссию о том, доживёт ли наш род до подобных высот духа. Предположим, что доживёт. Ядерный катаклизм так и не случится, падение кометы или пандемия не уничтожит накопленные плоды цивилизации. Йеллоустоунский вулкан не взорвется и не похоронит одну половину человечества под слоем пепла, обрекая вторую на новый ледниковый период. Допустим, что наш вид выжил и цивилизация не дауншифтнулась до уровня раннего средневековья. Более того, она созрела достаточно, чтобы задуматься о глубоком космосе. 

Много это или мало — 12 световых лет до ближайшей пригодной для жизни планеты?

Зависит от того, с какой скоростью двигаться. Из нашего времени перспективы каких-то радикальных способов сократить межзвёздные путешествия (вроде варп-двигателей и гиперпространственных прыжков) выглядят не сказать чтобы абсолютно бесперспективно, но и не обнадеживающе. Поэтому не будет большой дерзостью предположить, что путешествия такого рода будут сопряжены с передвижением на скоростях сильно меньших, чем скорость света.

Скорость света в вакууме (С, примерно 299,7 тысяч км/сек) — по современным представлениям это предельно достижимая скорость во вселенной. Быстрее С двигаться невозможно. В принципе, если разогнать корабль до таких цифр, то путешествие длиной в 12 лет выглядит довольно быстрым. 

Однако не все так просто. Вопреки  расхожему заблуждению открытый космос вовсе не является пустым. Межзвездное пространство наполнено сильно разреженным газом (на 99% водородом) и пылью. При обычных скоростях (десятки и сотни километров в секунду) они не представляют особой угрозы для летательных аппаратов. Но на скоростях, сопоставимых с С это уже далеко не так.

 

 

Реальной оценкой достижимых без использования фантастических вундервафль скоростей в условиях, когда даже наноразмерные пылинки и межзвездный газ превращаются в нечто такое, что способно обнулить и космический корабль, и экипаж, мне представляется цифра в единицы и доли процента от скорости света. Что-то между 0.1% и 5.0%. В противном случае, какую бы мы ни построили защиту вокруг экипажа (километровый слой льда, мощное магнитное поле, экран из сверхплотных материалов), непрерывный поток пыли и межзвездного газа буквально распылит её за довольно короткий (для прыжков между звёздами) отрезок времени.

Следовательно, до Тау Кита колонистам придется лететь от нескольких сотен лет при очень оптимистичном раскладе до нескольких (десятков?) тысяч — при реалистичном. Много это или не очень?

В земных условиях ДНК деградирует довольно медленно. Замороженная туша мамонта, будучи извлечена из вечной мерзлоты, в принципе может быть клонирована даже  спустя несколько десятков тысяч лет. Однако в космосе ситуация меняется. Там балом правит радиация (галактические космические лучи, GCRs), которую в замороженном состоянии особо не пересидишь. «Срок годности» крионированного экипажа, если допустить, что мы уже умеем без проблем замораживать и воскрешать млекопитающих, составит (навскидку) вряд ли сильно больше тысячи лет. По всему выходит, что до Тау Кита в реанимабельной кондиции человеки не доедут.

Зафиксируем промежуточный вывод: мы не можем всерьёз рассчитывать на движение с субсветовыми скоростями. Кораблю придётся ползти как черепахе со скоростями в сотни и тысячи раз меньшими, чем С. Иначе попросту не получится довезти груз «непотресканным».

Главных проблем, которые предстоит преодолеть будущим межзвездным путешественникам, две — время и радиация. Причем, если вникнуть, то выяснится, что это единая проблема. И решать оба ее аспекта нужно параллельно.

О том, как быть по части радиации я уже писал и напишу еще. Давайте теперь, помня о губительных космических лучах, думать как решить проблему со временем.


Про обходные пути

В принципе, фантастика знает сценарии, при которых  экипаж на время сверхдлительного полета не замораживают (например, «Пасынки вселенной» Хайнлайна). Люди сотнями и тысячами лет живут в путешествующей из пункта А в пункт Б закрытой колонии («корабле поколений»), с большим или меньшим успехом передавая потомкам опыт человечества и задачи миссии.

Существенным плюсом является то, что летальные и сублетальные мутации у колонистов будут отсеиваться обычным естественным отбором. Родился с опасным уродством — умер. Благодаря так называемому стабилизирующему отбору вредные мутации не будут накапливаться. В этом ключевое отличие от ковчегов с замороженными колонистами. Указанное обстоятельство позволит экипажу доехать относительно неповрежденным при условии, что, во-первых, людей в колонии достаточно много (в идеале сотни тысяч, миллионы человек), и, во-вторых, они достаточно разнообразны генетически. В противном случае отбор вместо чистки генетического брака просто сократит популяцию с тысячи на входе до пары (в лучшем случае) на выходе из корабля.

Основным недостатком подхода является совершенно чудовищное количество ресурсов, которое такая колония потребит за время пути. Напомню, что основную часть полета черпать энергию от ближайшей звезды, как мы привыкли на Земле, не получится. Значит придется везти с собой прорву ядерного топлива. 

Более изящное решение — ловить водород из открытого космоса и синтезировать гелий, тратя получающуюся энергию на нужды экипажа и корабля.

Еще один недостаток описанного направления космического туризма — страшная дороговизна защиты колонии от радиации. Спящего человека, который не ест, не пьет, не ходит туда-сюда, а следовательно занимает очень мало места, экранировать от космических лучей на многие порядки легче. 

Учтем сказанное и будем думать дальше.

Скорее всего, осваивать экзопланеты как и раньше (в случае с планетами солнечной системы) придется машинам. Предстоит соорудить космический корабль, который сможет оперативно латать повреждения в защите и в собственной структуре, заменять изношенные части, а также тысячи (десятки тысяч?) лет производить энергию для обеспечения всех своих «метаболических процессов». Короче, корабль должен функционировать как полностью автономный организм**.

**Если верить футурологу Курцвейлу, то к описываемой эпохе граница между «биологическим» и «техническим» (между «мокрым» и «кремниевым») будет давно и окончательно стерта.

С другой стороны, этим машинам ничто не мешает взять с собой зиготы людей, чтобы на месте вырастить из них колонистов. 

Для тех, кто забыл школьный курс биологии, зигота — это единственная клетка (яйцеклетка мамы плюс сперматозоид папы), из которой развивается целый многоклеточный организм, читающий эти строки. 

Среди плюсов подобного подхода прежде всего надо отметить его дешевизну. Действительно, куда проще защитить от негативных влияний космоса (радиации и времени) отдельную клетку, чем целую человеческую тушку. Прибыв на место, армия машинков не спеша произведет рекогносцировку на местности, построит помещения, где предстоит жить колонистам, и, наконец, выведет последних из привезенных клеток словно каких-нибудь инкубаторных птенцов.

Каждый из нас когда-то был одной клеткой. Чтобы снизить риски радиационного поражения и удешевить защиту от нее, мы могли бы вместо людей перевозить замороженные зиготы.

Источник: i45.tinypic.com

Это второй возможный обходной путь. Уменьшая в размерах биологический материал, который нужно везти, мы увеличиваем его шансы на выживание по прибытию.

Третий теоретически мыслимый путь хорош тем, что вообще не требует перевозки живой материи. Космическому кораблю вполне достаточно перевезти знания о том, как и из чего колонистов можно синтезировать прямо на месте. Зная специфику местных условий, роботы получат возможность буквально «скроить человечество на заказ» — сразу же адаптируя его под условия будущей колонии. Машины-биотехнологи будут клепать людей, способных жить под водой, дышать разреженным или наоборот слишком плотным воздухом экзотического состава, преодолевать большую гравитацию и даже летать. Не будет невозможного для комбинации умной техники и совершенных знаний о природе живого.

Которые нам, впрочем, еще предстоит накопить.

В оформлении использованы обработанные кадры из сериала «Звёздный путь: оригинальные серии». Источник: kethinov.com.

Мнение автора может не совпадать с позицией редакции.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
25 января 2016, 19:00

Оставайтесь в курсе


У вас есть интересная новость или материал из сферы образования или популярной науки?
Расскажите нам!
Присылайте материалы на hello@newtonew.com
--