Долететь до звезд

Реально ли полететь к другим звёздам?

Допустим, Земле конец. Солнце готово вот-вот взорваться, к планете приближается астероид размером с Техас. Крупные города населены зомби, а в сельской местности фермеры усиленно сажают кукурузу, потому что другие посевы гибнут. Нужно срочно покидать планету, но вот беда — в районе Сатурна никаких червоточин не обнаружено, а сверхсветовых двигателей из далёкой-далёкой галактики не завезли. До ближайшей звезды — больше четырёх световых лет. Сможет ли человечество достичь её, располагая современными технологиями? Ответ не столь очевиден.

Вряд ли кто-то станет утверждать, что глобальная экологическая катастрофа, которая поставит под угрозу существование всей жизни на Земле, может случиться лишь в кино. На нашей планете не раз происходили массовые вымирания, во время которых гибло до 90% существующих видов. Земля переживала периоды глобального оледенения, сталкивалась с астероидами, проходила через всплески вулканической активности.

Конечно, даже во время самых страшных катастроф жизнь никогда не исчезала полностью. Но того же не скажешь о господствовавших на тот момент видах, которые вымирали, освобождая дорогу другим. А кто сейчас господствующий вид? Вот-вот.

Вполне вероятно, что возможность покинуть родной дом и отправиться к звёздам в поисках нового сможет когда-нибудь спасти человечество. Однако вряд ли стоит уповать, что какие-нибудь космические благодетели откроют нам дорогу к звёздам. Стоит прикинуть, каковы наши теоретические возможности добраться до звёзд своими силами.

Космический ковчег

В первую очередь на ум приходят традиционные двигатели на химической тяге. В настоящий момент четырём земным аппаратам (все они были запущены ещё в 1970-х) удалось развить третью космическую скорость, достаточную для того, чтобы навсегда покинуть Солнечную систему.

Наиболее быстрый из них, «Вояджер-1», за прошедшие с момента запуска 37 лет удалился от Земли на расстояние в 130 а.е. (астрономических единиц, то есть 130 расстояний от Земли до Солнца). Каждый год аппарат преодолевает примерно 3,5 а.е. Расстояние до Альфы Центавра — 4,36 световых лет, или 275 725 а.е. С такой скоростью аппарату потребуется почти 79 тысяч лет, чтобы добраться до соседней звезды. Мягко говоря, ждать придётся долго.

Фото Земли (над стрелочкой) с расстояния 6 миллиардов километров, сделанное «Вояджером-1». Это расстояние космический аппарат прошёл за 13 лет.

Можно найти способ лететь быстрее, а можно просто смириться и лететь несколько тысяч лет. Тогда конечной точки достигнут лишь далёкие потомки тех, кто отправился в путешествие. Именно в этом заключается идея так называемого корабля поколений — космического ковчега, представляющего собой рассчитанную на длительное путешествие замкнутую экосистему.

В фантастике есть множество различных сюжетов о кораблях поколений. О них писали Гарри Гаррисон («Пленённая Вселенная»), Клиффорд Саймак («Поколение, достигшее цели»), Брайан Олдисс («Без остановки»), из более современных писателей — Бернард Вербер («Звёздная бабочка»). Довольно часто далёкие потомки первых обитателей вообще забывают о том, откуда они вылетели и в чём цель их путешествия. Или даже начинают считать, что весь существующий мир сводится к кораблю, как, например, рассказывается в романе Роберта Хайнлайна «Пасынки Вселенной». Другой интересный сюжет показан в восьмом эпизоде третьего сезона классического «Звёздного пути», где экипаж «Энтерпрайза» пытается предотвратить столкновение корабля поколений, чьи обитатели забыли о своей миссии, и обитаемой планеты, к которой он направлялся.

Плюс корабля поколений заключается в том, что этот вариант не потребует принципиально новых двигателей. Однако нужно будет разработать самодостаточную экосистему, которая сможет существовать без поставок извне в течение многих тысяч лет. И не стоит забывать о том, что люди могут попросту поубивать друг друга.

Проведённый в начале 1990-х под замкнутым куполом эксперимент «Биосфера-2» продемонстрировал ряд опасностей, которые могут подстерегать людей при таких путешествиях. Это и быстрое разделение коллектива на несколько группировок, враждебно настроенных друг к другу, и неконтролируемое размножение вредителей, которое вызвало недостаток кислорода в воздухе. Даже обычный ветер, как оказалось, играет важнейшую роль — без регулярного раскачивания деревья становятся хрупкими и ломаются.

«Мир под куполом» в проекте «Биосфера-2».

Решить многие проблемы длительного полёта поможет технология, погружающая людей в длительный анабиоз. Тогда ни конфликты не страшны, ни скука, да и система жизнеобеспечения потребуется минимальная. Главное — обеспечить её энергией на длительный срок. Например, с помощью ядерного реактора.

С темой корабля поколений связан весьма интересный парадокс под названием Wait Calculation («Расчётное ожидание»), описанный учёным Эндрю Кеннеди. Согласно этому парадоксу, в течение некоторого времени после отправки первого корабля поколений на Земле могут быть открыты новые, более быстрые способы передвижения, что позволит стартующим позже кораблям обогнать первоначальных поселенцев. Так что не исключено, что к моменту прибытия пункт назначения уже будет перенаселён далёкими потомками колонизаторов, которые отправились позднее.

Установки для анабиоза в фильме «Чужой».

Верхом на ядерной бомбе

Предположим, нас не устраивает, что до звёзд долетят потомки наших потомков, и мы хотим сами подставить лицо лучам чужого солнца. В этом случае не обойтись без космического корабля, способного разогнаться до скоростей, которые доставят его к соседней звезде за время меньше одной человеческой жизни. И тут поможет старая добрая ядерная бомба.

Идея подобного корабля появилась ещё в конце 1950-х. Космический аппарат предназначался для полётов внутри Солнечной системы, однако его вполне можно было бы использовать и для межзвёздных путешествий. Принцип его работы таков: за кормой устанавливают мощную бронированную плиту. Из космического аппарата в направлении, противоположном полёту, равномерно выбрасываются маломощные ядерные заряды, которые подрываются на небольшом (до 100 метров) расстоянии.

Заряды сконструированы таким образом, чтобы большая часть продуктов взрыва направлена в хвост космического корабля. Отражающая плита принимает на себя импульс и передаёт его кораблю через систему амортизаторов (без неё перегрузки будут губительны для экипажа). От повреждения световой вспышкой, потоками гамма-излучения и высокотемпературной плазмой отражающую плиту защищает покрытие из графитовой смазки, которое заново распыляется после каждого подрыва.

Проект NERVA — пример ядерного ракетного двигателя.

На первый взгляд подобная схема кажется безумной, но она вполне жизнеспособна. Во время одного из ядерных испытаний на атолле Эниветок в 9 метрах от центра взрыва были размещены покрытые графитом стальные сферы. После испытания они были найдены неповреждёнными, что доказывает эффективность графитовой защиты для корабля. Но подписанный в 1963 году «Договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, космическом пространстве и под водой» поставил крест на этой идее.

Артур Кларк хотел оснастить космический корабль Discovery One из фильма «Космическая одиссея 2001 года» чем-то вроде ядерно-взрывного двигателя. Однако Стэнли Кубрик попросил его отказаться от идеи, испугавшись, что зрители сочтут это пародией на его фильм «Доктор Стрейнджлав, или Как я перестал бояться и полюбил атомную бомбу».

«Орион» разрабатывался во времена, когда всё человечество жило в ожидании атомной войны.

Схема направленного ядерного заряда, который мог бы использоваться в качестве топливного элемента для «Ориона».

Какую же скорость можно развить с помощью серии ядерных взрывов? Больше всего сведений существует о проекте взрыволёта «Орион», который разрабатывался в конце 1950-х в США при участии учёных Теодора Тейлора и Фримена Дайсона. 400 000-тонный корабль планировалось разогнать до 3,3% скорости света — тогда полёт до системы Альфы Центавра продлился бы 133 года. Однако, согласно нынешним оценкам, подобным способом можно разогнать корабль до 10% скорости света. В таком случае полёт продлится примерно 45 лет, что позволит экипажу дожить до прибытия в пункт назначения.

Конечно, постройка такого корабля — весьма недешёвое дело. По оценке Дайсона, на создание «Ориона» потребовалось бы примерно 3 триллиона долларов в современных ценах. Но если мы узнаем, что нашей планете будет грозить глобальная катастрофа, то, вероятно, именно корабль с ядерно-импульсным двигателем станет последним шансом человечества на выживание.

Газовый гигант

Дальнейшим развитием идей «Ориона» стал проект беспилотного корабля «Дедал», который разрабатывался в 1970-х годах группой учёных из Британского межпланетного общества. Исследователи задались целью спроектировать беспилотный космический аппарат, способный в течение человеческой жизни достичь одной из ближайших звёзд, провести научные исследования и передать на Землю полученную информацию. Главным условием исследования было использование в проекте либо существующих, либо предвидимых в ближайшее время технологий.

Целью полёта была выбрана находящаяся от нас на расстоянии 5,91 светового года звезда Барнарда — в 1970-е годы считалось, что вокруг этой звезды вращается несколько планет. Сейчас мы знаем, что в данной системе нет планет. Разработчики «Дедала» нацелились на создание двигателя, который мог бы доставить корабль до пункта назначения за время, не превышающее 50 лет. В итоге они пришли к идее двухступенчатого аппарата.

«Орион» послужил прообразом для корабля из мини-сериала Ascension.

Необходимое ускорение обеспечивала серия маломощных ядерных взрывов, происходящих внутри специальной двигательной установки. В качестве топлива использовались микроскопические гранулы из смеси дейтерия с гелием-3, облучаемые потоком высокоэнергетических электронов. Согласно проекту, в двигателе должно было происходить до 250 взрывов в секунду. Соплом служило мощное магнитное поле, создаваемое силовыми установками корабля.

По плану первая ступень корабля работала в течение двух лет, разгоняя корабль до 7% скорости света. После этого «Дедал» сбрасывал отработанную двигательную установку, избавляясь от большей части своей массы, и запускал вторую ступень, которая позволяла ему разогнаться до окончательной скорости в 12,2% световой. Это позволило бы достичь звезды Барнарда через 49 лет после запуска. Ещё 6 лет ушло бы на передачу сигнала на Землю.

Полная масса «Дедала» составляла 54 тысячи тонн, из которых 50 тысяч приходилось на термоядерное горючее. Однако предполагаемый гелий-3 чрезвычайно редко встречается на Земле — зато его полно в атмосферах газовых гигантов. Поэтому авторы проекта предполагали добыть гелий-3 на Юпитере с помощью «плавающего» в его атмосфере автоматизированного завода; на весь процесс добычи ушло бы примерно 20 лет. На той же орбите Юпитера предполагалось осуществить окончательную сборку корабля, который бы затем стартовал к другой звёздной системе.

«Дедал» — концепт-арт Британского межпланетного общества

Самым сложным элементом во всей концепции «Дедала» была именно добыча гелия-3 из атмосферы Юпитера. Для этого нужно было долететь до Юпитера (что тоже не так-то легко и быстро), основать базу на одном из спутников, построить завод, где-то хранить топливо… И это уже не говоря о мощных радиационных поясах вокруг газового гиганта, которые дополнительно усложнили бы жизнь технике и инженерам.

Ещё одна проблема состояла в том, что «Дедал» не имел возможности погасить скорость и выйти на орбиту звезды Барнарда. Корабль и выпущенные им зонды просто бы прошли мимо звезды по пролётной траектории, преодолев всю систему за несколько дней.

Сейчас международная группа из двадцати учёных и инженеров, действующая под эгидой Британского межпланетного сообщества, работает над проектом корабля «Икар». «Икар» — своеобразный «римейк» Дедала, учитывающий накопленные за последние 30 лет знания и технологии. Одно из основных направлений работы — поиск других видов топлива, которое можно было бы добыть и на Земле.

«Икар» — концепт-арт.

Со скоростью света

Можно ли разогнать космический корабль до скорости света? Эту задачу можно решить несколькими способами. Наиболее перспективный из них — аннигиляционный двигатель на антиматерии. Принцип его действия заключается в следующем: антиматерия подаётся в рабочую камеру, где она входит в соприкосновение с обычным веществом, порождая управляемый взрыв. Ионы, возникшие в процессе взрыва, выбрасываются через сопло двигателя, создавая тягу. Из всех возможных двигателей аннигиляционный теоретически позволяет достичь наибольших скоростей. Взаимодействие материи и антиматерии высвобождает колоссальное количество энергии, а скорость истечения образующихся в ходе этого процесса частиц близка к световой.

Но тут встаёт вопрос добычи топлива. Само по себе антивещество уже давно перестало быть фантастикой — учёным впервые удалось синтезировать антиводород ещё в 1995 году. Но добыть его в достаточных количествах невозможно. В настоящее время антиматерию можно получить лишь с помощью ускорителей частиц. При этом количество создаваемого ими вещества измеряется мизерными долями граммов, а его стоимость составляет астрономические суммы. На одну миллиардную грамма антивещества учёным из Европейского центра ядерных исследований (того самого, где создали Большой адронный коллайдер) пришлось потратить несколько сотен миллионов швейцарских франков. С другой стороны, стоимость производства будет постепенно уменьшаться и в будущем может достичь куда более приемлемых значений.

Кроме того, придётся придумать способ, позволяющий хранить антивещество — ведь при соприкосновении с обычной материей оно мгновенно аннигилируется. Одно из решений — охлаждать антивещество до сверхнизких температур и использовать магнитные ловушки, не позволяющие ему соприкасаться со стенками бака. На данный момент рекордное время хранения антивещества составляет 1000 секунд. Не годы, конечно, но с учётом того, что в первый раз антивещество удалось удержать лишь на 172 миллисекунды, прогресс есть.

Ускорители частиц могут стать источником антивещества для звездолётов, а также множества слухов о грядущем конце света. (Alpinethread / Flickr. CC BY-SA 2.0)

И даже быстрее

Многочисленные фантастические фильмы приучили нас к тому, что добраться до других звёздных систем можно куда быстрее, чем за несколько лет. Достаточно включить варп-двигатель или гиперпространственный привод, откинуться поудобнее в кресле — и уже через несколько минут оказаться на другом краю галактики. Теория относительности запрещает путешествия со скоростями, превышающими скорость света, но в то же время оставляет лазейки, позволяющие обойти эти ограничения. Если бы могли разорвать или растянуть пространство-время, то смогли бы путешествовать быстрее света, не нарушая никаких законов.

Разрыв пространства более известен как кротовая нора, или червоточина. Физически она представляет собой тоннель, связывающий две удалённые области пространства-времени. Почему бы не использовать такой тоннель для путешествия в дальний космос? Дело в том, что создание подобной кротовый норы требует наличия в разных точках вселенной двух сингулярностей (это то, что находится за горизонтом событий чёрных дыр, — фактически гравитация в чистом виде), которые смогут разорвать пространство-время, создав тоннель, позволяющий путешественникам «срезать» путь через гиперпространство.

Кроме того, для поддержания подобного тоннеля в устойчивом состоянии необходимо, чтобы он был заполнен экзотической материей с отрицательной энергией, — а существование подобной материи до сих пор не доказано. В любом случае, создать кротовую нору по силам лишь сверхцивилизации, которая на много тысяч лет будет опережать нынешнюю в развитии и чьи технологии с нашей точки зрения будут похожи на волшебство.

Такой могла бы быть кротовая нора на Земле (CorvinZahn / Wikimedia).

Второй, более доступный вариант — «растягивание» пространства. В 1994 году мексиканский физик-теоретик Мигель Алькубьерре предположил, что можно изменить его геометрию, создав волну, сжимающую пространство впереди корабля и расширяющую его сзади. Таким образом звездолёт окажется в «пузыре» искривлённого пространства, которое само будет двигаться быстрее света, благодаря чему корабль не нарушит фундаментальных физических принципов. По словам самого Алькубьерре, идея пришла ему в голову после просмотра одного из эпизодов «Звёздного пути».

Правда, сам учёный счёл, что реализовать подобную технологию на практике будет невозможно, так как для этого потребуется колоссальное количестве массы-энергии. Первые вычисления давали значения, превышающие массу всей существующей Вселенной, последующие уточнения уменьшили её до «всего лишь» юпитерианской.

Мигель Алькубьерре, как и многие учёные, вдохновлялся классикой научной фантастики (Movistar Campus Party México / Flickr)

Но в 2011 году Гарольд Уайт, возглавляющий исследовательскую группу Eagleworks при NASA, провёл расчёты, которые показали, что если изменить некоторые параметры, то для создания пузыря Алькубьерре может потребоваться куда меньше энергии, чем считалось ранее, и перерабатывать целую планету уже не потребуется. Сейчас группа Уайта прорабатывает возможность «пузыря Алькубьерре» на практике.

Если у экспериментов будут результаты, то это станет первым маленьким шажком к тому, чтобы создать двигатель, позволяющий путешествовать в 10 раз быстрее скорости света. Разумеется, космический аппарат, использующий пузырь Алькубьерре, отправится в путешествие через много десятков, а то и сотен лет. Но сама перспектива того, что такое действительно возможно, уже захватывает дух.

Полёт «Валькирии»

Практически все предлагаемые проекты звездолётов имеют один существенный недостаток: они весят десятки тысяч тонн, и их создание требует огромного количество запусков и сборочных операций на орбите, что увеличивает стоимость постройки на порядок. Но если человечество всё же научится получать большое количество антиматерии, у него появится альтернатива этим громоздким конструкциям.

В 1990-х годах писатель Чарльз Пелегрино и физик Джим Пауэлл предложили проект звездолёта, известный как «Валькирия». Его можно описать как нечто вроде космического тягача. Корабль представляет собой связку из двух аннигиляционных двигателей, соединённых между собой сверхпрочным тросом длиной 20 километров. В центре связки находятся несколько отсеков для экипажа. Корабль использует первый двигатель, чтобы набрать скорость, близкую к световой, а второй — чтобы погасить её при выходе на орбиту вокруг звезды. Благодаря использованию троса вместо жёсткой конструкции масса корабля составляет всего 2100 тонн (для сравнения, масса МКС — 400 тонн), из которых 2000 тонн приходятся на двигатели. Теоретически такой корабль может разогнаться до скорости в 92% от скорости света.

Модифицированный вариант данного корабля, названный Venture Star, показан в фильме «Аватар» (2011), одним из научных консультантов которого был как раз Чарльз Пелегрино. Venture Star отправляется в путешествие, разгоняясь при помощи лазеров и 16-километрового солнечного паруса, после чего тормозит у Альфы Центавра с помощью двигателя на антиматерии. На обратном пути последовательность меняется. Корабль способен разогнаться до 70% скорость света и долететь до Альфа Центавра менее чем за 7 лет.

Venture Star в фильме «Аватар». Что интересно, почти такое же название (только без пробела) носил проект многоразового космического корабля, предложенный Lockheed Martin в начале 1990-х.

Без топлива

Как существующие, так и перспективные ракетные двигатели имеют одну проблему — топливо всегда составляет большую часть их массы на старте. Однако есть проекты звездолётов, которым вообще не нужно будет брать с собой топливо.

В 1960 году физик Роберт Бассард предложил концепцию двигателя, который использовал бы находящийся в межзвёздном пространстве водород в качестве горючего для термоядерного двигателя. К сожалению, несмотря на всю привлекательность идеи (водород — самый распространённый элемент во Вселенной), у неё есть ряд теоретических проблем, начиная от способа сбора водорода и заканчивая расчётной максимальной скоростью, которая вряд ли превысит 12% световой. А значит, до системы Альфа Центавра придётся лететь минимум полвека.

По принципу работы двигатель Бассарда схож с реактивными двигателями, только вместо воздуха он использует водород.

Другая интересная концепция — применение солнечного паруса. Если построить на земной орбите или на Луне огромный сверхмощный лазер, то его энергию можно было бы использовать, чтобы разогнать оснащённый гигантским солнечным парусом звездолёт до достаточно больших скоростей. Правда, по расчётам инженеров, чтобы придать пилотируемому кораблю массой 78 500 тонн скорость в половину световой, потребуется солнечный парус диаметром в 1000 километров.

Ещё одна очевидная проблема звездолёта с солнечным парусом заключается в том, что его нужно как-то затормозить. Одно из её решений — при подлёте к цели выпустить позади звездолёта второй, меньший по размерам парус. Основной же отсоединится от корабля и продолжит самостоятельное путешествие.

Двадцатиметровый солнечный парус, разработанный NASA.

***

Межзвёздное путешествие — очень сложное и дорогостоящее предприятие. Создать корабль, способный за относительно небольшой срок покрыть космическое расстояние, — одна из самых грандиозных задач, стоящих перед человечеством в будущем. Конечно, это потребует усилий нескольких государств, если не всей планеты. Сейчас это кажется утопией — у правительств слишком много забот и слишком много способов потратить деньги. Полёт на Марс в миллионы раз проще полёта к Альфе Центавра — и тем не менее вряд ли сейчас кто-то рискнёт назвать год, когда он всё же состоится.

Оживить работы в этом направлении может или глобальная опасность, грозящая всей планете, или же создание единой планетарной цивилизации, которая сможет преодолеть внутренние склоки и захочет покинуть свою колыбель. Время для этого ещё не пришло — но это не значит, что оно не придёт никогда.

Вопрос ученому: что мешает межзвездным полетам?

Наш читатель Никита Агеев спрашивает: в чем основная проблема межзвездных перелетов? Ответ, как и в прошлый раз, потребует большой статьи, хотя на вопрос можно ответить и единственным символом: c.

Скорость света в вакууме, c, равна примерно тремстам тысячам километров в секунду, и превысить ее невозможно. Следовательно, нельзя и добраться до звезд быстрее, чем за несколько лет (свет идет 4,243 года до Проксимы Центавра, так что космический корабль не сможет прибыть еще быстрее). Если добавить время на разгон и торможение с более-менее приемлемым для человека ускорением, то получится около десяти лет до ближайшей звезды.

В каких условиях лететь?

И этот срок уже существенное препятствие сам по себе, даже если отвлечься от вопроса «как разогнаться до скорости, близкой к скорости света». Сейчас не существует космических кораблей, которые позволяли бы экипажу автономно жить в космосе столько времени — космонавтам постоянно привозят свежие припасы с Земли. Обычно разговор о проблемах межзвездных перелетов начинают с более фундаментальных вопросов, но мы начнем с сугубо прикладных проблем.

Даже спустя полвека после полета Гагарина инженеры не смогли создать для космических кораблей стиральную машину и достаточно практичный душ, а рассчитанные на условия невесомости туалеты ломаются на МКС с завидной регулярностью. Перелет хотя бы к Марсу (22 световые минуты вместо 4 световых лет) уже ставит перед конструкторами сантехники нетривиальную задачу: так что для путешествия к звездам потребуется как минимум изобрести космический унитаз с двадцатилетней гарантией и такую же стиральную машину.

Воду для стирки, мытья и питья тоже придется либо брать с собой, либо использовать повторно. Равно как и воздух, да и еду тоже необходимо либо запасать, либо выращивать на борту. Эксперименты по созданию замкнутой экосистемы на Земле уже проводились, однако их условия все же сильно отличались от космических хотя бы наличием гравитации. Человечество умеет превращать содержимое ночного горшка в чистую питьевую воду, но в данном случае требуется суметь сделать это в невесомости, с абсолютной надежностью и без грузовика расходных материалов: брать к звездам грузовик картриджей для фильтров слишком накладно.

Стирка носков и защита от кишечных инфекций могут показаться слишком банальными, «нефизическими» ограничениями на межзвездные полеты — однако любой опытный путешественник подтвердит, что «мелочи» вроде неудобной обуви или расстройства желудка от незнакомой пищи в автономной экспедиции могут обернуться угрозой для жизни.

Решение даже элементарных бытовых проблем требует столь же серьезной технологической базы, как и разработка принципиально новых космических двигателей. Если на Земле изношенную прокладку в бачке унитаза можно купить в ближайшем магазине за два рубля, то уже на марсианском корабле нужно предусмотреть либо запас всех подобных деталей, либо трехмерный принтер для производства запчастей из универсального пластикового сырья.

В ВМС США в 2013 году всерьез занялись трехмерной печатью после того, как оценили затраты времени и средств на ремонт боевой техники традиционными методами в полевых условиях. Военные рассудили, что напечатать какую-нибудь редкую прокладку для снятого с производства десять лет назад узла вертолета проще, чем заказать деталь со склада на другом материке.

Один из ближайших соратников Королева, Борис Черток, писал в своих мемуарах «Ракеты и люди» о том, что в определенный момент советская космическая программа столкнулась с нехваткой штепсельных контактов. Надежные соединители для многожильных кабелей пришлось разрабатывать отдельно.

Кроме запчастей для техники, еды, воды и воздуха космонавтам потребуется энергия. Энергия будет нужна двигателю и бортовому оборудованию, так что отдельно придется решить проблему с мощным и надежным ее источником. Солнечные батареи не годятся хотя бы по причине удаленности от светил в полете, радиоизотопные генераторы (они питают «Вояджеры» и «Новые горизонты») не дают требуемой для большого пилотируемого корабля мощности, а полноценные ядерные реакторы для космоса до сих пор делать не научились.

Советская программа по созданию спутников с ядерной энергоустановкой была омрачена международным скандалом после падения аппарата «Космос-954» в Канаде, а также рядом отказов с менее драматичными последствиями; аналогичные работы в США свернули еще раньше. Сейчас созданием космической ядерной энергоустановки намерены заняться в Росатоме и Роскосмосе, но это все-таки установки для ближних перелетов, а не многолетнего пути к другой звездной системе.

Возможно, вместо ядерного реактора в будущих межзвездных кораблях найдут применение токамаки. О том, насколько сложно хотя бы правильно определить параметры термоядерной плазмы, в МФТИ этим летом прочитали целую лекцию для всех желающих. Кстати, проект ITER на Земле успешно продвигается: даже те, кто поступил на первый курс, сегодня имеют все шансы приобщиться к работе над первым экспериментальным термоядерным реактором с положительным энергетическим балансом.

На чем лететь?

Для разгона и торможения межзвездного корабля обычные ракетные двигатели не годятся. Знакомые с курсом механики, который читают в МФТИ в первом семестре, могут самостоятельно рассчитать то, сколько топлива потребуется ракете для набора хотя бы ста тысяч километров в секунду. Для тех, кто еще не знаком с уравнением Циолковского, сразу озвучим результат — масса топливных баков получается существенно выше массы Солнечной системы.

Уменьшить запас топлива можно за счет повышения скорости, с которой двигатель выбрасывает рабочее тело, газ, плазму или что-то еще, вплоть до пучка элементарных частиц. В настоящее время для перелетов автоматических межпланетных станций в пределах Солнечной системы или для коррекции орбиты геостационарных спутников активно используют плазменные и ионные двигатели, но у них есть ряд других недостатков. В частности, все такие двигатели дают слишком малую тягу, ими пока нельзя придать кораблю ускорение в несколько метров на секунду в квадрате.

Проректор МФТИ Олег Горшков — один из признанных экспертов в области плазменных двигателей. Двигатели серии СПД — производят в ОКБ «Факел», это серийные изделия для коррекции орбиты спутников связи.

В 1950-е годы разрабатывался проект двигателя, который бы использовал импульс ядерного взрыва (проект Orion), но и он далек от того, чтобы стать готовым решением для межзвездных полетов. Еще менее проработан проект двигателя, который использует магнитогидродинамический эффект, то есть разгоняется за счет взаимодействия с межзвездной плазмой. Теоретически, космический корабль мог бы «засасывать» плазму внутрь и выбрасывать ее назад с созданием реактивной тяги, но тут возникает еще одна проблема.

Как выжить?

Межзвездная плазма — это прежде всего протоны и ядра гелия, если рассматривать тяжелые частицы. При движении со скоростями порядка сотни тысяч километров в секунду все эти частицы приобретают энергию в мегаэлектронвольты или даже десятки мегаэлектронвольт — столько же, сколько имеют продукты ядерных реакций. Плотность межзвездной среды составляет порядка ста тысяч ионов на кубический метр, а это значит, что за секунду квадратный метр обшивки корабля получит порядка 1013 протонов с энергиями в десятки МэВ.

Один электронвольт, эВ, ― это та энергия, которую приобретает электрон при пролете от одного электрода до другого с разностью потенциалов в один вольт. Такую энергию имеют кванты света, а кванты ультрафиолета с большей энергией уже способны повредить молекулы ДНК. Излучение или частицы с энергиями в мегаэлектронвольты сопровождает ядерные реакции и, кроме того, само способно их вызывать.

Подобное облучение соответствует поглощенной энергии (в предположении, что вся энергия поглощается обшивкой) в десятки джоулей. Причем эта энергия придет не просто в виде тепла, а может частично уйти на инициацию в материале корабля ядерных реакций с образованием короткоживущих изотопов: проще говоря, обшивка станет радиоактивной.

Часть налетающих протонов и ядер гелия можно отклонять в сторону магнитным полем, от наведенной радиации и вторичного излучения можно защищаться сложной оболочкой из многих слоев, однако эти проблемы тоже пока не имеют решения. Кроме того, принципиальные сложности вида «какой материал в наименьшей степени будет разрушаться при облучении» на стадии обслуживания корабля в полете перейдут в частные проблемы — «как открутить четыре болта на 25 в отсеке с фоном в пятьдесят миллизиверт в час».

Напомним, что при последнем ремонте телескопа «Хаббл» у астронавтов поначалу не получилось открутить четыре болта, которые крепили одну из фотокамер. Посовещавшись с Землей, они заменили ключ с ограничением крутящего момента на обычный и приложили грубую физическую силу. Болты стронулись с места, камеру успешно заменили. Если бы прикипевший болт при этом сорвали, вторая экспедиция обошлась бы в полмиллиарда долларов США. Или вовсе бы не состоялась.

Нет ли обходных путей?

В научной фантастике (часто более фантастической, чем научной) межзвездные перелеты совершаются через «подпространственные туннели». Формально, уравнения Эйнштейна, описывающие геометрию пространства-времени в зависимости от распределенных в этом пространстве-времени массы и энергии, действительно допускают нечто подобное — вот только предполагаемые затраты энергии удручают еще больше, чем оценки количества ракетного топлива для полета к Проксиме Центавра. Мало того, что энергии нужно очень много, так еще и плотность энергии должна быть отрицательной.

Вопрос о том, нельзя ли создать стабильную, большую и энергетически возможную «кротовую нору» — привязан к фундаментальным вопросам об устройстве Вселенной в целом. Одной из нерешенных физических проблем является отсутствие гравитации в так называемой Стандартной модели — теории, описывающей поведение элементарных частиц и три из четырех фундаментальных физических взаимодействий. Абсолютное большинство физиков довольно скептически относится к тому, что в квантовой теории гравитации найдется место для межзвездных «прыжков через гиперпространство», но, строго говоря, попробовать поискать обходной путь для полетов к звездам никто не запрещает.

Что такое лонгшот? Что значит слово лонгшот?

Не хватало, чтобы и этот термин тащили в футбол. Комментаторы могут… Хотя я такого пока не слышал на профессиональном уровне.

Лонгшот — long shot — это два слова, в буквальном переводе означают длинный удар (выстрел). Несложно понять, что в футболе можно назвать длинным ударом — это удар по воротам с дальних дистанций.

Хотя тут можно немного отойти от рамок и назвать лонгшотом еще и длинную и сильную передачу (пас) вперед, ибо по сути, это тоже будет длинный удар.

Таким образом, лонгшот в футболе — это дальний удар.

Однако на сленге букмекеров категория лонгшот означает вообще другое. Это рискованное пари, ставка на явного аутсайдера с самыми маленькими шансами на победу. Вообще не в кассу перевод, но вот так.

Ну, и в разных шутерах, а также применяемо просто к разным видам огнестрельного оружия, лонгшот означает почти как в футболе — длинный выстрел, отражая характеристику либо конкретного оружия, либо сам факт дальнего выстрела.

Что такое «уклон фаворит-лонгшот»?

Тенденция переоценивать лонгшоты (маловероятное событие), и недооценивать фаворитов, широко известна в мире спортивных ставок, как проблема уклона «фаворит-аутсайдер». Каждый букмекер использует маржу для своей ставки, чтобы гарантировать прибыль. Делается это путём сокращения ставки относительно справедливого ожидания, связанного с каждым результатом.

Для 2-х игроков, например, где шансы игрока А на выигрыш «а» и шансы на победу игрока Б «b», маржа рассчитывается по формуле:

Маржа = х 100%

Более подробную информацию о расчёте ставок можно найти в статье «Как поднять свой уровень беттинга». Математически, эта сумма всегда будет 100%, являясь отражением суммы вероятностей всех потенциально возможных исходов ситуации. Для букмекера эта сумма всегда будет более 100%. Разница между этими значениями известна как маржа. Маржа оказывает серьезное влияние на ставку.
Все понятно, когда маржа распределяется поровну на каждого игрока. Например, если шансы двух игроков равны, справедлив коэффициент 2,00. Применяя 2,5% маржи поровну на каждого игрока, коэффициенты сокращаются до 1,95. Но как насчет ситуаций с явными фаворитами и аутсайдерами, например, ставки 1,20 и 6.00? Распределение маржи равномерно сократит шансы до 1,17 и 5,85. Однако, так обычно не происходит. Вместо этого, мы, скорее всего, увидим шансы, которые близки к 1,19 и 5,41. Шансы аутсайдера были сокращены гораздо сильнее, чем фаворита. В плане маржи в процентах, аутсайдер получил 11% перевеса, в то время как фаворит всего 1%. Это и есть уклон «фаворит-аутсайдер» или «фаворит-лонгшот уклон».

Сейчас существует немало свидетельств из мира ставок на спорт, способных показать, что лонгшоты имеют непропорционально короткие позиции по отношению к их справедливой цене, независимо от вида спорта. В 1997 году в Экономик Джёрнал Лейтон вон Уильямс и Дэвид Патон из Ноттингемского университета нашли сильный уклон в распределении коэффициентов при выборке 4689 бегунов в 481 гонках в Британском сезоне 1992 года. Ставки на бегунов по котировкам меньше, чем 2,00 – сокращения от справедливой котировки не превышали 7%. Ставки на логшоты – и тут же ставки сокращались на 40%. В статье, опубликованной Майклом Кейном, Дэвидом Ло и Дэвидем Пилом в шотландском журнале политической экономии в 2000 году, они нашли четкие доказательства для «фаворит-лонгшот уклонов» в выборке британских футбольных матчей, сыгранных в течение сезона 1991/92. Только 2% потерь ставки в матчах с котировками меньше 1,66, и 15% потери ставок с котировками более 5,00.

Такой перекос бывает не только у малоизвестных букмекерских контор. В таблице ниже показаны теоретические возвраты от уровня ставки по ходу матча заключительного коэффициента для ATP и WTA матчей с 2011 по 2015 год у топовых контор. Типичная маржа хороших букмекерских компаний на теннисные коэффициенты матча составляет порядка 2,4%.

Букмекеры с большими маржами, как правило, «загружают» с запасом главным образом аутсайдера. Например, когда Джокович играл с Чоричем во 2-ом раунде мадридского «Мастерса» в этом году, топовые БК выставили на этот матч порядка 1,06 и 13,00 соответственно. В отличие от этого, более агрессивные или более молодые букмекерские компании выставляли 1,05 и 8,00. Отчётливо видно, что большая часть разницы между букмекерами находится именно в ставке на аутсайдера.

Рекомендуем:≡ Рекомендуем:

Пари-Матч запустила официальный сайт для интерактивных ставок в России

Список лицензированных в России букмекерских контор, которые имеют право принимать интерактивные ставки (через интернет) пополнился еще одним известным букмекером. Как известно, компания

БК Леон объявила о начале приема интерактивных ставок

На сайте букмекерской конторы Леон было подтверждено, что компания начала прием интерактивных ставок. «Букмекерская контора Леон с радостью объявляет о начала приема на своем официальном сайте

Молодые открытия сезона в АПЛ: версия экспертов ВВС

В Премьер-Лиге Англии слишком много денег крутится, и из-за этого местные клубы просто не могут не выполнить обязательства перед спонсорами и телетрансляторами — пусть и только летом, но все должно

Обамеянг становится все ближе к уходу из лондонского Арсенала

Лондонскому «Арсеналу» не привыкать к потерям лучших игроков. Практически все ведущие футболисты, рано или поздно, но решают сменить клуб, чтобы все же завоевать трофеи. Не всегда у них получается,

Юная звезда из Валенсии привлекает немало интереса со стороны западноевропейских грандов

Одним из самых перспективных игроков с испанским паспортом по праву считается Ферран Торрес. Полузащитнику только в конце февраля исполнилось 20 лет. К этому времени у него более шести десятком

Тоттенхэм отпустит Кейна, если кто-то согласится ради него обновить мировой рекорд

В Англии страдают от нынешней ситуации даже топовые клубы. Особенно непростое положение у «Тоттенхэма». Ведь эта команда недавно завершила масштабный проект по строительству арены. И вынуждена

Полная лента новостей

Наука

Если все пойдет по плану, то где-то в середине ХХI века Ральф Макнатт (Ralph McNutt) покинет пределы Солнечной системы.

Точнее, Солнечную систему покинет его детище, корабль НАСА, условно названный «Межзвездный зонд». Макнатт занимается разработкой такого полета последние полвека — с тех пор как он, будучи мечтательным школьником, думал о том, какой следующий гигантский скачок совершит человечество после прогулки астронавтов с «Аполлона» по Луне. Сегодня Макнатт — 65-летний физик, работающий в лаборатории прикладной физики университета имени Джонса Хопкинса. Будучи главным исследователем этого проекта, Макнатт стал основой движущей силой в подготовке полета «Межзвездного зонда». По его подсчетам, в настоящее время почти 200 ученых и инженеров со всего мира активно работают над тем, чтобы сделать такой полет реальностью. Многих людей Макнатт подбирал лично.

«„Межзвездный зонд» может стать „первым шагом в тысячемильном путешествии», если выражаться языком Лао-цзы, — говорит Макнатт, цитируя знаменитые строки из трактата „Дао Дэ Цзин». — Это может стать нашим первым целенаправленным шагом к звездам. Выбор за нами».

Все начнется в 2030-х годах, когда в космос на самой большой в мире ракете отправят 500-килограммовый космический корабль с ядерной силовой установкой. Этот корабль полетит дальше и быстрее всех рукотворных объектов, когда-либо отправлявшихся в космическое пространство. Зонд должен будет пролететь мимо Юпитера, а позднее подойти на опасно близкое расстояние к Солнцу. В обоих случаях он получит часть кинетической энергии каждого из объектов и разгонится, чтобы выйти за пределы Солнечной системы. Затем, оставив позади Солнце и его крупные планеты, зонд преодолеет пелену первозданной пыли, окружающей нашу звездную систему, что позволит ему безо всяких фильтров посмотреть на слабое свечение звездного неба, которое создается бесчисленными далекими галактиками. Продвигаясь вперед, он может пролететь мимо одного или более ледяных неисследованных миров, существующих, как теперь всем известно, за Плутоном. Оглянувшись назад, зонд постарается рассмотреть бледно-голубую точку Земли, ища признаки жизни на нашей планете, которые видны с близлежащих звезд.

Но все это будет только прелюдией к главной научной миссии зонда, о которой рассказал Макнатт и другие разработчики этого космического полета. Спустя десятилетие после старта Межзвездный зонд пронзит край гелиосферы, как называют похожий на кокон участок вокруг нашей Солнечной системы, созданный «ветрами» частиц, летящих прочь от Солнца. После этого он начнет исследовать космические лучи и облака плазмы, составляющие «межзвездную среду», которая заполняет темное пространство между звездами. Продолжая свой полет, зонд к 2080-м годам может улететь на 1 000 астрономических единиц (это среднее расстояние от Земли до Солнца) от Солнечной системы и в конечном итоге достигнет своей основной цели. Он сможет снаружи целиком охватить своим взглядом гелиосферу, и не исключено, что это радикально изменит наши представления о нашем месте в космосе.

«Мы видели гелиосферы, а вернее, „астросферы» вокруг других звезд, но мы не знаем структуру нашей собственной гелиосферы, — говорит исследователь лаборатории прикладной физики Елена Проворникова, занимающаяся гелиофизикой и руководящая планированием полета зонда. — Представьте себе, что вы сидите у себя дома, а кто-то спрашивает вас, как он выглядит снаружи. Вам придется выйти из дому и посмотреть. Межзвездный зонд станет нашей первой попыткой отправить специальные приборы за пределы Солнечной системы и получить ее изображение».

Визит в астросферу

Это будет не первый космический корабль, отправляющийся в межзвездное пространство. В 2012 году гелиосферу покинул космический аппарат НАСА «Вояджер 1», а в 2018 году за ним последовал его близнец «Вояджер 2». Но корабли «Вояджер»1970-х годов постройки были лишь случайными свидетелями, поскольку предназначались они для изучения дальних планет Солнечной системы, а не того, что лежит за ее пределами. Только большая удача да изобретательность их создателей позволила этим аппаратам выжить и достичь рубежей гелиосферы. При этом большая часть бортовых приборов отключилась из-за отсутствия энергии.

Скромная аппаратура «Вояджеров» показала сложную и динамичную структуру, являющуюся результатом взаимодействия выбросов с нашего Солнца с более сильными встречными ветрами межзвездной среды. Сначала оба аппарата прошли через переходный пограничный регион «гелиопаузу», где давление солнечного ветра и межзвездной среды находится в неустойчивом и динамичном равновесии. За пределами гелиопаузы их ждала в основном неисследованная территория. Сформировавшись под воздействием галактических магнитных полей и потоков частиц, образовавшихся в результате древних взрывов звезд, наша гелиосфера больше всего может походить на ветровой конус с аэродрома, который в процессе движения нашей Солнечной системы по Млечному пути вытягивает свой длинный виляющий «хвост». С другой стороны, она может напоминать простой пузырь или нечто среднее между ними, имея форму рогалика с двумя тянущимися за ней конусовидными концами. Никто этого пока не знает. Но вполне определенно можно говорить о том, что гелиосфера защищает нас от мощных космических лучей высокой энергии, заполняющих наш угол галактики. Если такие лучи нанесут удар по нашей хрупкой планете, это может привести к изменению климата и даже нашей ДНК, в клочья разорвав сложные клеточные структуры, составляющие основу земной биосферы.

«Все эти связи каким-то образом объединяются и формируют нашу пригодную для жизни астросферу», — говорит Проворникова. В определенном смысле частично разгадать загадку возникновения и сохранения жизни на одной маленькой планете, обращающейся вокруг ничем не примечательной желтой звезды, можно на непостижимо большом расстоянии от нее, попав на неизвестные нам внешние рубежи Солнечной системы.

«Вояджер 1», которому принадлежит рекорд скорости среди улетающих от Земли космических аппаратов, за год преодолевает 3,6 астрономических единицы пространства. Макнатт уверен, что Межзвездный зонд полетит как минимум вдвое быстрее. Это нижний предел, который позволит ему за 50 лет полета преодолеть чуть больше трети пути из амбициозного расстояния в 1 000 астрономических единиц. «Всем хочется, чтобы расстояние было больше», — говорит Макнатт. Вместе с тем, он подчеркивает, что если скорость у аппарата будет скромнее, это даст ему больше времени для ведения научных наблюдений в процессе полета.

«Если сравнивать, то „Межзвездный зонд» доберется до того места, где сейчас находится „Вояджер 1″, примерно за 12 лет, а не за полвека, как „Вояджер 1″», — говорит инженер космических систем из лаборатории прикладной физики Майкл Пол (Michael Paul), участвующий в проекте «Межзвездного зонда». Ну, это если зонд вообще полетит.

Большие ракеты, больше рисков

Впервые идею межзвездного космического полета выдвинула в 1958 году Национальная академия наук. Но изучающие космос ученые никак не могли создать межзвездный космический корабль из-за несовершенства техники и в первую очередь из-за недостаточно мощных ракет. Макнатт без особых понуканий может рассказать вам длинную и печальную историю о несбывшихся планах космических межзвездных миссий, перечисляя одно исследование за другим, которые проводились на протяжении десятилетий (во многих он и сам участвовал), но в конечном итоге ни к чему не привели.

Ситуация начала меняться, когда в НАСА разработали сверхтяжелую ракету-носитель (Space Launch System). Это ужасно дорогая мегаракета, первый испытательный пуск которой запланировали на 2021 год. По прогнозам, тяга у нее будет почти вдвое больше, чем у всех прочих имеющихся на сегодня ракет-носителей. В основном эта ракета предназначена для доставки астронавтов на Луну и Марс, но она также может на высокой скорости доставлять изрядную полезную нагрузку в любую точку Солнечной системы — если, конечно, ученые приведут убедительные доводы в пользу столь дорогостоящего предприятия (по последним оценкам, эти ракеты можно будет запускать только раз в год, а их предпусковая цена составит более двух миллиардов долларов).

Главное научное применение сверхтяжелой ракеты-носителя — это полет автоматической межпланетной станции НАСА «Европа Клипер», цель которой — поиск признаков жизни и пригодности для жилья на загадочном, покрытом океанами спутнике Юпитера. Но сроки изготовления ракеты постоянно сдвигаются, и не исключено, что зонд «Европа Клипер» придется отправлять в полет на коммерческой ракете-носителе, которая будет меньше, медленнее и дешевле. Для «Межзвездного зонда» такой вариант вряд ли подойдет, поскольку потребность в скорости у него такова, что даже мощная Система космических запусков будет работать на пределе (но это поможет оправдать сам проект).

«Очень опасно думать о том, что позже появится нечто более совершенное, и надеяться, что все идеально совпадет, — говорит специалист по использованию полезной нагрузки Системы космических запусков из Центра космических полетов имени Маршалла Роб Стаф (Rob Stough). — Если появится сверхтяжелая ракета, которую можно использовать, это будет великолепно. И этим надо будет обязательно воспользоваться».

Пока Макнатт и его коллеги с ним согласны. «Это находится на грани технических возможностей, и до „Стартрека» здесь далеко, но я не знаю, куда можно поехать, чтобы купить эти корабли, — говорит он. — У Системы космических запусков высокая цена, но в данном случае мне известно, куда ехать за этими чертовыми покупками».

В этих целях отдел гелиофизики, который вместе с отделами науки о Земле, науки о планетах и астрофизики составляет основу Управления научных полетов НАСА, выделил Макнатту и его коллегам на предстоящие три года 6,5 миллиона долларов, чтобы они смогли подвести научную основу и разработать технические детали будущего полета. Их исследование будет включено в выходящий в 2021 году «Обзор гелиофизики», который публикуется научным сообществом раз в 10 лет и имеет целью дать федеральному правительству рекомендации и ориентиры для постановки задач космической науке и составления бюджетов. Эти рекомендации станут самым важным шагом к тому, чтобы «Межзвездный зонд» стал реальностью. Если не перевести работу в практическую плоскость, она зависнет еще как минимум на десятилетие на уровне планирования.

Но даже если в обзоре «Межзвездный зонд» получит заветное благословение, Макнаттту и его коллегам надо будет заручиться поддержкой других заинтересованных сторон в НАСА, в том числе, отдела науки о планетах и отдела астрофизики, чтобы повысить шансы на реальный полет зонда. Поэтому программа полета чрезвычайно насыщена междисциплинарными научными наблюдениями, которые будут проводиться на пути из Солнечной системы. Зонд будет выполнять широкий диапазон задач, от исследования карликовых планет до сбора информации о далеких галактиках. В идеале для каждого из таких наблюдений должны быть свои приборы и аппаратура, да и траектория полета в каждом из случаев должна быть своя, уникальная. Но это невозможно на борту такой высокоскоростной ракеты, покидающей пределы Солнечной системы. Там все должно быть многоцелевым и многофункциональным. И даже небольшое отклонение от траектории полета может иметь самые серьезные последствия.

Хвост, который виляет собакой

В результате между различными научными коллективами возникают разногласия, так как каждый надеется извлечь максимум из этого полета. Это стало очевидно на недавнем семинаре, посвященном научным исследованиям «Межзвездного зонда» и состоявшемся в Нью-Йорке. По мнению некоторых участников, в ходе междисциплинарных дискуссий гелиофизика, которая должна быть в центре внимания этой миссии, отошла на второй план.

«Если главная цель в том, чтобы узнать форму гелиосферы, то это должно превалировать над всем остальным», — сказал участник семинара Том Кримигис (Tom Krimigis), много лет проработавший в лаборатории прикладной физики главным исследователем по программе «Вояджера» и готовивший полеты к Меркурию, Плутону и всем прочим планетам, что между ними. «Мы не должны превращать „Межзвездный зонд» в рождественскую елку, — заявил он. — Если каждый начнет вешать на нее свои игрушки и украшения, то она станет слишком тяжелой и дорогой. Ее придавит собственным весом, и никакого полета не получится».

Ключевой пункт разногласий — куда должен полететь этот космический аппарат. Если он последует за «Вояджерами», покинув гелиосферу в ее передней тонкой полусфере, это предположительно обеспечит зонду самый короткий путь в межзвездную среду и позволит внимательнее изучить загадочное явление в виде перекрывающей эту часть гелиопаузы полосы возбужденных атомов, которая впервые была замечена в 2009 году. Если выходить из Солнечной системы сбоку, по «флангу» гелиосферы, это обеспечит возможность лучше наблюдать за формой гелиосферы и даст дополнительный материал для изучения межзвездной пыли, расположенной вдоль ее завихряющихся краев. Еще один довод в пользу выхода по флангу состоит в том, что космическое агентство Китая разрабатывает собственный план гелиосферного полета, который предложил Цюган Цзун (Qiugang Zong) из Пекинского университета. Цзун предлагает запустить два межзвездных зонда-близнеца: один в направлении лобовой части гелиосферы, а второй в сторону хвоста. Эту миссию он намерен начать уже в 2024 году, чтобы к 2049 году зонды преодолели расстояние в 100 астрономических единиц.

«Было бы интересно увидеть эти результаты, — говорит заместитель научного руководителя проекта Межзвездного зонда Кэтлин Мандт (Kathleen Mandt), работающая в лаборатории прикладной физики. — Если мы будем выходить по флангу, то все три направления у нас будут изучены».

Единственными, кому на семинаре было безразлично направление траектории полета зонда, стали те ученые, которые изучают скопления карликовых планет и прочие ледяные обломки за пределами Плутона. «Куда бы гелиофизики ни захотели отправить космический аппарат, у него на пути окажется несколько очень интересных объектов», — говорит планетолог Уильям Маккиннон (William McKinnon) из Университета им. Вашингтона в Сент-Луисе. Но этому безразличию не будет места, если астрономы скоро обнаружат пятую гигантскую планету на далекой окраине Солнечной системы. Косвенные улики свидетельствуют о том, что она существует. Теоретические модели, основанные на предполагаемом влиянии планет на орбиты более мелких объектов, говорят о том, что масса такой планеты может в пять раз превышать земную массу, а находиться этот гигант может в 400-500 астрономических единицах от Солнца в направлении хвоста гелиосферы.

«Если будет открыта пятая гигантская планета, у нас появятся серьезные основания лететь в ее сторону, — говорит Керби Раньон (Kirby Runyon), работающий в лаборатории прикладной физики и занимающийся вопросами планирования планетных исследований во время полета Межзвездного зонда. — Но решать вопрос о траектории все равно будут гелиофизики. Хотя есть смысл позволить хвосту вилять собакой».

Если зонд полетит в направлении нового открытого гиганта, это наверняка приведет к активному участию в миссии отдела науки о планетах НАСА, что поможет увеличить бюджет и даст гарантию запуска. Но при этом возникает новая опасность для основной движущей силы космической межзвездной миссии, которой является гелиофизика. «Если гелиосфера имеет форму ветрового конуса, то сможем ли мы вообще добраться до межзвездной среды, отправившись в сторону хвоста?— спрашивает Проворникова. — Согласно некоторым моделям, длина хвоста может составлять несколько тысяч астрономических единиц. Если это соответствует действительности, космический аппарат со временем все равно туда доберется, но никто из ныне живущих этого уже не увидит».

Путешествие в пространстве — и во времени

Откровенно говоря, даже если запуск состоится, из-за продолжительности полета в открытый космос целиком его увидят только самые молодые исследователи из миссии «Межзвездного зонда». Но это обстоятельство тоже было учтено. В прошлом году Мандт официально пригласила принять участие в проекте «Межзвездного зонда» социолога из Принстонского университета Джанет Вертези (Janet Vertesi), которая занимается исследованиями космических экипажей.

«Большинство людей, планирующих полет, к моменту его завершения будут мертвы, — говорит Вертези. — Мы еще ни разу при проведении полетов не учитывали продолжительность такого рода. Но при планировании миссии „Межзвездного зонда» с самого начала надо учитывать то, что проект затянется на несколько поколений, что ему нужна преемственность. Сейчас проектом занимается поколение беби-бума, а потом им на смену придет поколение икс. Когда зонд достигнет гелиопаузы, полетом будет руководить поколение двухтысячных, а когда аппарат выйдет в межзвездную среду, им будет управлять поколение Z».

Некоторые опасения Вертези носят чисто технический и организационный характер: как организовать и структурировать научные наблюдения на протяжении нескольких поколений, как читать и сохранять данные, полученные с космического аппарата, которому полвека. Но больше всего ее беспокоят культурные аспекты. Как сделать так, чтобы полученные с огромным трудом знания одного поколения передать следующему поколению, и чтобы при этом они выдержали напор времени? Где гарантия того, что люди, которые посвятили всю свою жизнь некоему великому, но все еще нереализованному делу, в свое время достойно отойдут в сторону? У нее есть подозрение, что решение этих проблем не найти в графиках, таблицах и расчетах суперкомпьютеров. Чтобы успешно выйти за пределы Солнечной системы, потребуются вечные и вневременные навыки и умения устного рассказа, ритуалы, создание архетипического сюжета и мифологии, которые будут сплачивать грядущие поколения ученых.

«Мы очень тщательно и осознанно готовим этот полет, чтобы не только достичь гелиосферы, но и научиться успешно передавать руководство миссией от одного поколения другому, — говорит Пол. — Мы понимаем, что не являемся причиной этой миссии. Мы просто инструменты, посредством которых будет выполняться полет Межзвездного зонда».

Все это очень приятно слышать Макнатту, который сравнивает свой многолетний труд в области межзвездных исследований с трудом Сизифа из древнегреческой мифологии, обреченного вечно катить огромный камень вверх по склону. «Я пытаюсь закатить этот камень на гору, — говорит он. — Но одновременно с этим я изо всех сил пытаюсь убедить кого-то еще, что ему очень сильно захочется меня сменить».

Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ.