Поднять паруса!

Для данной статьи я позаимствовал идею из научно-фантастического произведения, написанного американцем Филипом Хосе Фармером. Это удивительная история о том, как Колумб путешествовал по плоской Земле на корабле, в который электричество подавалось без проводов. На самом деле дух научной фантастики тесно связан с эпохой географических открытий. Путешествия по вселенным, придуманным фантастами, — это трехмерные версии старых историй о морских путешествиях. Маленький космический корабль, словно металлическая пуля, плывущая по космосу, — вот сцена, на которой разворачивается сюжет фантастических произведений, посвященных межзвездным перелетам.

Но истинное межзвездное путешествие может быть совершенно иным, ведь в этих путешествиях в море выходят не парусники, направляющиеся из Ливерпуля в Роттердам, а сам Ливерпуль или Роттердам.

Путешествие во вселенных научной фантастики чаще всего основано на развитых технологиях, позволяющих быстро преодолевать расстояния в многие световые годы; к числу таких технологий относятся сверхсветовые двигатели и квантовые скачки через пространство-время. На этот момент существование сверхсветовых скоростей, не говоря уже о квантовых скачках, не доказано — ни в теории, ни на практике. Сила науки и техники очевидна, однако есть минимальный предел законов природы, а это значит, что мы не можем получить все, что пожелаем. Возможно, и в 20 000-м году теория относительности Эйнштейна все еще будет действовать, скорость света так и не удастся превзойти, а нашим самым мощным источником энергии останется термоядерная реакция. Но если люди по-прежнему останутся людьми, то они наверняка отправятся к звездам.

Поэтому давайте возьмем за основу современные теории и предположим, что технологии сделали пару шагов вперед, а затем вообразим, какими будут межзвездные перелеты.

Представьте себе, что наши корабли могут развивать от двух-трех тысячных (это очень много) до одной сотой от скорости света: тогда полет до ближайшей звезды и обратно все равно займет тысячу лет. Если бы корабль отправился в путь в правление династии Сун [Государство в Китае, существовавшее с 960 по 1279 год.], то скоро он уже должен был вернуться обратно. Вряд ли экипаж корабля смог бы взять с собой достаточное количество пищи и воды, как это сделал Колумб. Конечно, можно подумать об анабиозе (соответствующие технологии уже есть); маленький корабль, на борту которого двое-трое человек находятся в анабиозе, прибудет на место через пятьсот лет и, возможно, доставит их домой тоже в анабиозе. В этом случае можно взять с собой достаточно пищи и воды (если она не должна быть слишком свежей). Но в ходе такого полета можно лишь провести разведку, а главные цели человечества, как и в эпоху Великих географических открытий, состоят в том, чтобы освоить далекие новые миры. Кроме того, в дальних звездных системах нет аборигенов, которых можно обманом заставить работать на нас в обмен на стеклянные бусы. Поэтому число строителей нового мира должно быть велико. И даже если они будут лететь, находясь в анабиозе, после прибытия на место назначения этим людям придется проснуться и осваивать новый фронтир, и прежде чем планеты станут пригодны для жизни, первым поселенцам нужно будет жить на корабле, а этот период может затянуться на несколько столетий. В рассказе Аллена Стила The Days Between [ «Промежуточные дни»], который стал финалистом премии «Небьюла» в 2002 году, космический корабль с сотнями пассажиров на борту летит к звезде, находящейся в сорока восьми световых годах от места старта, чтобы основать колонию в системе. Полет продлится двести лет, и все это время пассажиры должны находиться в анабиозе. Но из-за неожиданного события один пассажир проснулся вскоре после старта и уже никак не мог снова погрузиться в анабиоз и поэтому был вынужден провести остаток жизни в одиночестве на борту корабля. Он прожил еще шестьдесят лет, съел значительную часть припасов, предназначавшихся для межзвездных мигрантов, и за это просил прощения у них в предсмертной записке. Но даже если бы спящий не проснулся, сколько могли храниться пайки для сотни или более поселенцев? Писатель об этом умалчивает. Таким образом, метод путешествия с зерном на борту годится только для Солнечной системы, а для межзвездных перелетов у корабля должна быть своя собственная автоматизированная экосистема.

Для создания подобной закрытой экосистемы требуются крайне сложные инновационные технологии, и об этом ярко пишет Ким Стэнли Робинсон в романе Icehenge [ «Айсхендж»]:

Решение проблем в биологической системе жизнеобеспечения похоже на игру. На самом деле это одна из лучших интеллектуальных игр. Во многом она напоминает шахматы… И чем больше я об этом думал, тем больше появлялось маленьких проблем, дополнявших крупные, и все эти проблемы громоздились друг на друга, создавая большую, взаимосвязанную сеть причин и следствий — в основном доступных для оценки, но не всегда… Игра. Самая сложная игра. И на сей раз люди решили играть наверняка.

На самом деле человечество уже предприняло такую попытку, запустив в 1991 году проект «Биосфера-2». Но этот эксперимент с искусственной экосистемой был прекращен менее чем через год, и ученые, которые находились внутри, были вынуждены выйти наружу. Из-за высокой концентрации углекислого газа в атмосфере закрытой экосистемы исследователи чувствовали снижение интеллектуальных способностей и ощущали слабость, словно просидели целый год в темнице. Более того, позднее выяснилось, что сами организаторы проекта участвовали в финансовых махинациях.

Было много причин, которые привели «Биосферу-2» к провалу, и главной из них оказались недостаточные размеры комплекса. «Только экосистема, сравнимая по размерам с Землей и обладающая соответствующими мощными и сложными экологическими циклами, способна поддерживать жизнь в долгосрочной перспективе», — написал я в «Блуждающей Земле». Это означало, что межзвездные перелеты, вполне возможно, будут осуществляться в больших масштабах.

Если мы рассматриваем крупномасштабный космический полет, то прежде всего думаем о том, чтобы превратить в корабль всю планету. Это грандиозная идея, но также самая нелепая, ведь в таком сценарии значительная часть тяги будет использована, чтобы придать ускорение материи, ускорять которую бессмысленно — материю в ядре планеты. Она нужна только для того, чтобы создать силу тяжести, но ведь на корабле ее можно заменить центробежной силой. Это быстрое и дешевое решение; да, центробежная сила — не настоящая гравитация, но она позволит кораблю сохранить атмосферу.

Второй план, естественно, заключается в том, чтобы построить огромный корабль. Мы можем представить себе корабль размером с Нью-Йорк или Шанхай, но если учесть время, в течение которого экосистема корабля должна поддерживать экипаж, а также вспомним про огромное количество растительности и жидкой воды, то станет ясно, что корабль станет больше этих городов — он должен быть небольшим миром, таким как «Рама» из одноименного романа Артура Кларка. Но для того чтобы создать такой корабль, понадобятся продвинутые технологии. Насколько нам известно, структура тонких корпусов соответствует одному правилу: чем больше тело, тем менее прочна поверхность. Грецкий орех — твердый объект, но если увеличить его диаметр в сто тысяч раз, то толщину его скорлупы нужно увеличить пропорционально, но при этом он, скорее всего, утратит прочность, если находится в поле тяготения Земли. И действительно, ученые и инженеры уже давно работают над проектами подобных больших космических городов, но у космических городов есть одно важное отличие от кораблей: корабли должны ускоряться, а при этом у них возникает та же самая проблема, что и у грецкого ореха в поле тяготения Земли. Как бы равномерно ни была приложена движущая сила, гигантский корабль должен создавать соответствующую гигантскую силу противодействия. Если брать в расчет технологии, которые можно вообразить на этот момент, становится ясно, что ни один материал не выдержит воздействия такой силы. Кроме того, этот план нарушает одно из главных табу подобных рискованных проектов: в соответствии с ним мы должны «положить все яйца в одну корзину», и, если произойдет катастрофа, которую не удастся избежать (как это часто бывает в космосе), все погибнет.

Недавно американский астронавт Джерри М. Линенджер написал книгу о своем пребывании на космической станции «Мир». Эта книга — классический образец надменности и предвзятого отношения, она наполнена злостной клеветой на русскую космическую программу. В ней, в частности, есть такой эпизод: когда космический шаттл «Атлантис» пристыковался к «Миру», атмосфера «Атлантиса» улучшила плохую атмосферу «Мира». Само по себе это не является доказательством, позволяющим очернять «Мир», ведь эта станция уже долго работала в независимом режиме. Но как бы то ни было, эта мысль подводит нас к третьему плану широкомасштабных космических перелетов: создание космического поезда. Представьте себе огромную группу, состоящую из большого числа кораблей стандартного размера; все они оснащены независимыми экосистемами и двигателями и могут летать самостоятельно. Конечно, каждая из этих маленьких экосистем обладает ограничениями и поэтому не способна поддерживать саму себя в долгосрочном периоде. Но в ходе путешествия все эти корабли организуются в единое целое, формируя огромную общую экосистему, которая может поддерживать себя в течение длительного времени. В то же время каждый корабль при необходимости может быстро отсоединиться от комплекса и лететь самостоятельно. Кроме того, корабли могут присоединяться в разных сочетаниях, больших и малых. Таким образом, если произошла катастрофа, она повлияет только на часть комплекса. И обратите внимание, что эта структура исключительно полезна для ведения боевых действий в космосе. Это совсем как воображаемый галактический поезд, но от обычного он отличается тем, что каждый вагон может стать локомотивом. И его части необязательно должны быть составлены в цепь; скорее всего, он будет иметь форму сферы или кольца. Можно предположить, что при длительных перелетах будет применен принцип тотальной респирации. Чтобы каждый корабль мог обеспечивать своих пассажиров в течение долгого времени, у него должны быть сложнейшие системы безопасности. При такой системе организации общая поверхность структуры может быть не меньше, чем у планеты, но благодаря структуре, похожей на улей, ее масса будет значительно меньше. Внутренняя структура комплекса, вероятно, не будет широкой и просторной, как у огромного корабля, а, скорее, должна напоминать большой лабиринт. Как смогут объединиться мини-экосистемы и как корабли будут координировать работу своих двигателей — интересная и сложная тема, но если мы обратим внимание на то, в каком направлении развиваются технологии в этот момент, станет ясно, что именно этот план, скорее всего, будет реализован.