| |
 |
Третья стадия освоения космоса, при которой полеты будут длиться годами, откроет перед человеком дальние рубежи Солнечной Системы. Этот процесс может быть пошаговым. Между орбитами Марса и Юпитера кружатся тысячи астероидов. Диаметр некоторых из них превышает сотню километров; самый крупный, Церера, имеет диаметр в 772 километра. Добравшись до Марса, уже несложно будет долететь оттуда до любого из астероидов. Возможно, уже в 2000 году человек высадится на Цереру. Шаг за шагом освоены будут и другие астероиды. Один из самых интересных астероидов носит имя Идальго. У него очень вытянутая орбита – с одной стороны, он подходит на 38 620 000 километров к орбите Марса, а с другой – удаляется от Солнца до уровня орбиты Сатурна. Однако, его орбита находится под углом к орбитам самих планет, так что ни к Юпитеру, ни к Сатурну он не приближается. И все же, если люди высадятся на Идальго, когда он будет проходить мимо Марса, они смогут провести несколько лет в космосе, спокойно изучая условия внешних рубежей Солнечной Системы, зная, что в итоге опять вернутся к орбите Марса.
Космонавты могут осваивать планеты постепенно, сначала прочно обосновавшись на одной, и лишь затем продвигаясь к следующей. Однако, совершая все эти путешествия, даже при лучшем раскладе космонавтам придется проводить в дороге целые годы, если их корабли будут оснащены принципиально теми же двигателями, что и сейчас. Если не будет разработано нового класса ракетных двигателей, человек, скорее всего, никогда не продвинется дальше пояса астероидов.
Не исключено, что помощь придет в виде ядерных двигателей, в которых ракету будет толкать вперед серия атомных взрывов или выхлоп газов, раскаленных в ядерном реакторе. В любом случае, реактивные ракеты будут при этом дольше поддерживать ускорение и достигать более высоких скоростей.
Еще как вариант, ученые разрабатывают сейчас ионный двигатель. Обычные ракеты движутся за счет того, что выбрасывают назад раскаленные газы в огромном количестве. Эта грубая сила является необходимой для того, чтобы разогнать ракету до выхода за пределы атмосферы и вытолкнуть ее на околоземную орбиту. Однако, на орбите космический корабль будет окружать вакуум, и там можно будет извлечь пользу и из электрически заряженных частиц, ионов. Действие электрического поля может заставить их устремиться назад. Тяга, создаваемая ионами, слаба, так что корабль будет ускоряться медленно, однако, на больших расстояниях ионные двигатели могут оказаться гораздо эффективнее, чем обычные реактивные. Производимое с их помощью ускорение может продолжаться сколько угодно, так что теоретически ракета с ионными двигателями может разогнаться до скорости света (300 000 километров в секунду). К 2000 году, когда человек доберется до Цереры, ракеты будут летать и на реактивных, и на ионных двигателях. И, возможно, именно с их помощью человек сможет исследовать дальние рубежи Солнечной Системы.
Поколение спустя, скажем, в 2025 году, вполне возможно, что человек высадится на одном из спутников Юпитера. Через сто лет будет произведена высадка на какой-нибудь из спутников Сатурна, а в планах будет снаряжение экспедиции на спутники Урана и Нептуна. К 2100-му году человек достигнет и края Солнечной Системы – Плутона.
Обратите внимание – я упомянул лишь спутники Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. А как же сами планеты? Дело в том, что условия на этих четырех гигантских планетах разительно отличаются от земных. Они смертельно холодны и обладают огромной плотной ядовитой атмосферой, в которой бушуют страшные ураганы и бури. Давление на дне такой атмосферы должно быть в тысячи раз сильнее, чем на Земле. К тому же, вообще нет никакой уверенности в том, какого рода твердая поверхность находится под атмосферами этих планет.
Если космонавты когда-нибудь и доберутся до твердой поверхности газовых гигантов (наверное, для этого потребуется космический корабль, обладающий свойствами батискафа, с помощью каких сейчас исследуют океанские глубины), то они окажутся в зоне действия сильнейшей гравитации, многократно превосходящей земную. Воздействие столь мощной силы тяжести не только затруднит любые движения самих космонавтов, но и, самое плохое, сделает задачу по подъему корабля обратно в космос практически неосуществимой. Трудности, сопряженные с отправкой на гигантские планеты пилотируемых экспедиций, столь велики, что очень долго ученым придется довольствоваться данными с беспилотных аппаратов, и человек в обозримом будущем не появится на этих планетах. А вот высадка на небольшой Плутон вполне реальна.
Четвертая стадия покорения космического пространства, при которой полеты будут длиться веками, будет эпохой межзвездных перелетов. Как уже говорилось, ближайшая к нам звезда находится на расстоянии, в 7000 раз превышающем расстояние до Плутона. Стоит ли овчинка выделки?
В нашей Солнечной Системе нет ни одной планеты, где человек чувствовал бы себя комфортно. На всех вышеперечисленных небесных телах можно жить лишь под землей или под куполами искусственных сооружений (что само по себе было бы значительным шагом вперед – см. гл. 31). Нигде в нашей Солнечной Системе, за исключением Земли, невозможно существование жизни, за исключением ее самых примитивных растительных форм. Однако в системах других звезд вполне могут обнаружиться планеты земного типа, на которых с большой вероятностью могла зародиться жизнь (см. гл. 22). Некоторые из этих планет даже могут оказаться населенными разумными существами. К сожалению, нельзя быть уверенными в том, что та или иная планета населена, пока человечество, в лице экипажей космических кораблей, не подберется достаточно близко к тем звездам, вокруг которых эти планеты кружат. Так что в поисках другой жизни мы вынуждены действовать вслепую.
Но сможем ли мы добраться до других звездных систем?
Понятно, что достижение даже ближайших из них – задача неимоверно более сложная, чем достижение самых далеких планет нашей Солнечной Системы. Основную проблему при этом будет представлять собой обеспечение защиты против смертоносных высокоэнергетических частиц, которые будут прошивать корабль, угрожая здоровью людей и целостности оборудования. Эта проблема до сих пор еще не решена. Более того, никакие, даже самые быстрые, ракеты не могут двигаться быстрее скорости света, а путешествие до ближайшей звезда и обратно даже со скоростью света займет около девяти лет. Полеты же к более далеким звездам могут занять сотни тысяч лет.
Даже в 2100 году, когда люди уже высадятся на Плутоне, вряд ли будет всерьез рассматриваться идея о снаряжении межзвездной экспедиции. Но значит ли это, что человеку вообще никогда не суждено добраться до звезд?
«Никогда» - это слово для пессимистов. Ученые уже придумали несколько теоретических способов сделать межзвездные путешествия возможными. Во-первых, необходимо научиться достигать околосветовых скоростей. В этом могут помочь ионные двигатели или иные, еще не оформленные технологические достижения.
Согласно теории относительности Эйнштейна, любое движение внутри быстро перемещающихся предметов замирает. Соответственно, за много веков космического путешествия для самих космонавтов пройдет всего несколько лет (см. гл. 18). Человек сможет добраться до самых далеких звезд в течение своей жизни, хотя, конечно, с той обстановкой, из которой он улетал, распрощаться придется навсегда.
Даже если выяснится, что достижение околосветовых скоростей нереально, все равно можно будет уложить полет в срок жизни космонавта. Для этого на время полета тела космонавтов могут быть заморожены и помещены на сотни лет в специальную автоматизированную камеру, которая сама вернет их к жизни по достижении цели. Впрочем, реальность осуществления этой теории тоже пока под вопросом.
Есть и третий вариант. Вместо маленьких космических кораблей, оптимальных для изучения и колонизации Солнечной Системы, специально для межзвездных путешествий можно будет построить огромный корабль, по сути – маленькую планету. На таком корабле должны будут разместиться тысячи людей, при этом так, чтобы осталось еще место для земледелия и скотоводства. Во время полета от звезды к звезде будут сменяться поколение за поколением, люди будут рождаться, вырастать, стареть и умирать. Условия, при которых создание такого корабля станет возможным, рассматриваются в следующей главе.
Посылая экспедиции к другим звездам, неважно, к какой именно системе, не стоит рассчитывать увидеть их возвращение. Даже успешная экспедиция, побывавшая на планете далекой звезды, может вернуться не в том столетии, в котором планировалось. Установить связь с человеческими поселениями на планетах других звездных систем тоже не удастся – по крайней мере, в привычных нам формах. Даже если люди научатся производить достаточно мощные коммуникационные лучи, чтобы добивать до звезд, информация, передаваемая с помощью таких лучей, будет находиться в пути столетиями, плюс еще столько же времени займет ответ (см. гл. 22).
Подведем же итог. Можно предположить, что к 2100 году человечество уже изучит всю Солнечную Систему и люди лично побывают на поверхности всех ее планет, за исключением Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна и Венеры, и множества спутников и астероидов. Человек рассмотрит Солнце с близкого расстояния (но не ближе, чем 30 000 000 километров). Однако попыток добраться до планет вне нашей Солнечной Системы предпринято не будет.
После 2100 года в успехах человечества наступит долгий перерыв. Похоже, что именно на этом сроке человек полностью исчерпает возможности имеющихся в его распоряжении технических средств. Задачи, оставшиеся невыполненными к 2100 году (высадка на гигантские планеты, более тесное приближение к Солнцу, полет к звездам) могут быть теоретически осуществимы, но практически настолько сложны, что человек не возьмется за них еще много веков после 2100 года.
Глава 31. Будущее и вселенная (1)
(1) Впервые представлено в качестве доклада в Американском Химическом Обществе 13 сентября 1965 года.
Позвольте мне начать с произнесения неблагозвучного слова «спом» - и с определения этого слова.
Спом – это любая замкнутая в материальном смысле система, в рамках которой возможно поддержание жизнедеятельности человека в течение неопределенно долгого периода времени.
Земля является спомом, и, строго говоря, это единственный известный спом. Наверное, доказывать факт того, что Земля – это спом, незачем. В условиях Земли существование человечества поддерживается более миллиона лет, если считать все стадии развития вида, включая переходные формы – и будет поддерживаться далее любой обозримый срок, если только человек сам не прервет этот процесс.
Далее, Земля – вполне замкнутая и самодостаточная в материальном смысле система. Объем материи, попадающей на Землю в виде метеоритного дождя, или исчезающей с Земли в виде утечек атмосферы, незначителен. На самодостаточности Земли эти изменения не сказываются, и, наверное, не будут.
Но быть замкнутой в энергетическом смысле системой спом не может.
Жизнь – это процесс, при котором менее организованные составляющие окружающей среды становятся более организованными. То есть, существование жизни подразумевает постоянное снижение энтропии, а значит – может иметь место только за счет столь же постоянного, и даже большего по масштабам, увеличения энтропии во внешней среде в целом.
Если бы Земля была энергетически замкнутой системой, то даже появись на ней временно человек или иное живое существо – за сравнительно короткий период весь кислород и все органические соединения деградировали бы до углекислого газа и прочих отходов жизнедеятельности, и на этом бы все остановилось – Земля вновь превратилась бы в необитаемую пустыню.
Так что главную роль в процессе жизнедеятельности играет энергия Солнца, попадающая на Землю. Она поддерживает движение воздушных масс в атмосфере, благодаря ей океаны присутствуют на Земле в жидкой форме, из-за нее проходят дожди, а главное – именно солнечная энергия используется зелеными растениями для переработки углекислого газа и воды в органические вещества и свободный кислород.
Деятельность живых существ поднимает энтропию окружающей среды, но поступающая извне солнечная энергия вновь опускает ее на прежний уровень. Такое равновесие поддерживается уже несколько миллиардов лет за счет быстро возрастающей энтропии самого Солнца – резервов которого хватит, впрочем, еще на несколько миллиардов лет.
Нет смысла включать в полученную систему что-либо еще, кроме Солнца. Ведь, насколько нам известно, именно процессы снижения энтропии за счет увеличения энтропии Солнца и звезд в целом и поддерживают в вечном стабильно равновесии всю вселенную (к таким глобальным выводам пришли некоторые астрономы, но нас вселенский масштаб сейчас интересовать не будет). Солнце пробудет в своем теперешнем состоянии еще, наверное, с десяток миллиардов лет, а по человеческим меркам это достаточно долго. Следовательно, в течение этого времени Землю можно рассматривать, как спом.
Если бы Земля представляла собой единственно возможный вариант спома, то необходимости в такой науке, как спомология, не возникло бы – хватило бы и географии с геологией. Однако, может быть, Земля – это лишь единственный спом, существующий на данный момент, и что возможно существование множества других спомов. В этом случае уже возникает интерес.
Существует вероятность, вернее, даже уверенность в том, что где-то среди звезд (хотя и не в нашей Солнечной Системе), могут существовать и другие спомы. Имеются в виду планеты, общие свойства которых совпадают с земными, и звезды которых похожи на наше Солнце, а значит – способные служить человечеству в качестве обитаемых планет. Я везде в этой книге (см. гл. 22) привожу примерную оценку в 640 000 000 таких планет только в нашей галактике.
Но даже все эти 640 000 000 планет, вместе взятые, еще не придают спомологии интереса – подумаешь, та же самая Земля, повторенная миллионы раз! С точки зрения спомологии, изучить одну Землю – то же самое, что изучить их все, а раз одну Землю мы все хорошо знаем, то и остальные планеты земного типа интереса для нас не представляют.
Для того, чтобы пробудить интерес к спомологии, нам нужно представить спом, совершенно непохожий на Землю. А лишь пробудив интерес, мы сможем понять, нужна ли нам спомология вообще.
Зададимся вопросом, почему Земля – спом, а Юпитер или Меркурий – нет? Короче всего ответ на этот вопрос можно выразить одним фактором: дело в массе. Юпитер – слишком большой, Меркурий – слишком маленький. Именно в массе выражаются, в той или иной степени, все остальные факторы, делающие (или не делающие) систему спомом.
Если планета недостаточно массивна, она не сможет удержать ни атмосферы, ни жидкого океана. Если она слишком массивна, то она будет удерживать водород с гелием, поддерживая, таким образом, ядовитую атмосферу и в лучшем случае аммиачный океан. Ни в первом, ни во втором случае спома не получится.
Очень массивной планета может стать, скорее всего, в том случае, если формируется вдали от своего светила, а значит – не испытывает особой конкуренции в притяжении материи. Удаленность от звезды обеспечивает и низкую температуру, при которой порхающие молекулы водорода (самого распространенного во вселенной вещества) имеют меньшую скорость, а значит – легче удерживаются гравитационным полем планеты. В таких условиях планета слишком холодна, чтобы быть спомом.
Аналогично рассуждая, можно сказать, что и слишком маленькими получаются, как правило, те планеты, которые образуются близко к своему светилу, которое оттягивает с них большую часть вещества и вдобавок нагревает пространство до такой степени, что атомы самых распространенных веществ набирают большую скорость и становятся трудноуловимыми. Возможен также вариант, когда маленьким небесное тело стало благодаря формированию не возле звезды, а возле крупной планеты, так что само оно представляет из себя скорее не планету, а спутник. В первом случае наше небесное тело будет слишком горячим, чтобы быть спомом, а в последнем – слишком холодным.
Конечно, есть и исключения из этих общих правил, даже в нашей Солнечной Системе. Например, Луна имеет гораздо больший размер, чем «положено», а Плутон – слишком малый. В попытках уложить эти факты в систему ученые выдвигают предположения, что Луна – это «захваченная» планета, а Плутон – «сбежавший» спутник.
Но в целом же, предполагая звезду определенного типа, стоит рассчитывать, что планета соответствующей массы будет находиться на соответствующем расстоянии от этой звезды и иметь соответствующий химический состав.
Так что, можно сказать, что поиск спома – это поиск небесного тела подходящей массы.
Но пока мы говорили только о естественных явлениях. Создается впечатление, что нас интересуют только «природные» спомы, данные нам в готовом виде. Давайте же добавим в картину фактор человеческой воли. Если верить Джойсу Килмеру, лишь Господь может создать дерево, но спомы, возможно, могут создать и дураки вроде нас с вами.
Возможно ли создание «искусственного спома»? Можно ли взять тело совершенно неподходящей массы и сделать и него спом? Ну, о телах массы больше нужной, даже и говорить нечего. Во-первых, их очень мало (в нашей Солнечной Системе таких всего пять, считая само Солнце, в то время, как малых небесных тел – тысячи). Кроме того, со слишком массивными телами шутки плохи, слишком мощны их гравитационные поля и слишком глубоки атмосферы.
Так что давайте рассмотрим тела с массой меньше нужной. Возьмем для примера самое близкое к нам небесное тело – нашу Луну.
Если в общем виде вопрос звучит, как «можем ли мы создавать спомы на основе небольших небесных тел?», то в данном конкретном случае перефразируем его, как «можем ли мы превратить Луну в спом?»
Сейчас Луна – однозначно не спом. Из-за малой массы она не имеет ни атмосферы, ни воды. Но давайте рассмотрим каждую проблему в отдельности: атмосферу можно удержать от рассеивания в космосе с помощью мощного гравитационного поля, но с таким же успехом это можно сделать с помощью физических барьеров.
Другими словами, спомы можно разделить на две категории – открытые и закрытые. Открытый спом – это тот, в котором атмосфера и вода удерживаются гравитационным полем на внешней поверхности тела, и, соответственно, люди могут жить на внешней поверхности, а закрытый – тот, в котором воздух и вода удерживаются внутри герметично замкнутой полости, во внутреннем пространстве которой и живут люди. Понятно, что естественные спомы – открытые, а искусственным придется быть закрытыми.
Итак, предположим, что мы выроем пещеру под поверхностью Луны и заполним ее воздухом, водой, и всем прочим необходимым для жизни. Первичные запасы можно привезти с Земли, но возможно, что в дальнейшем воду можно будет добывать из гидратов лунной коры, а из воды получать и кислород.
При наличии достаточного энергоснабжения и большого количества различных минералов, какие на Луне имеются в достатке (как, впрочем, и на многих меньших небесных телах), можно удовлетворять основные потребности в химических веществах за счет местных ресурсов.
Самое главное здесь – энергия. Мы привыкли рассматривать в качестве основного источника энергии Солнце. В природе, действительно, единственный источник, производящий достаточно энергии, чтобы поддерживать существование естественного спома – это звезда вроде нашего Солнца. Но звезда – любая звезда – это очень нерациональный источник энергии. На планету попадает лишь ничтожная доля вырабатываемой им энергии, и даже из нее используется очень небольшой процент. Так что хватило бы и гораздо менее мощного источника, используемого с большим КПД.
Зимой энергии целого Солнца оказывается недостаточно, чтобы согреть нас, однако с этой задачей вполне справляется небольшой костер. Конечно, энергии одного костра не хватит, чтобы питать целый закрытый спом, но у нас на примете есть кое-что и получше.
Если говорить о крупных спомах, то лишь энергия слияния водорода может служить надежным источником энергии на неопределенный срок. Именно слияние водорода в огромных масштабах порождает солнечную энергию, и именно оно в меньших масштабах будет когда-то снабжать энергией Землю.
Так что мне видится – не в ближайшем будущем, конечно, - картина Луны, под поверхностью которой растет обширная сеть пещер, чье население получает все необходимые вещества из самой лунной породы, а энергию – от водородных электростанций. В этом подземном мире появятся и растения, и животные (и, неизбежно – микроорганизмы), а главное – люди, взрослые и дети, семьи, не знающие и не желающие знать иной жизни.
<<... предыдущая стр. :: следующая стр...>>
п»ї1 :: 2 :: 3 :: 4 :: 5 :: 6 :: 7 :: 8 :: 9 :: 10 :: 11 :: 12 :: 13 :: 14 :: 15 :: 16 :: 17 :: 18 :: 19 :: 20 :: 21 :: 22 :: 23 :: 24 :: 25 :: 26 :: 27 :: 28 :: 29 :: 30 :: 31 :: 32 :: 33 :: 34 :: 35 :: 36 :: 37 :: 38 :: 39 :: 40 :: 41
| |
| |
|
|
|
