Возможно, эта неутолимая жажда познания космических связей... заложена в нас уже тем, что мы сами состоим из космического вещества?
В каждую эпоху люди в своих мечтах решали проблему контактов с инопланетянами исходя из техники своего времени. Вплоть до XVIII века у людей не было никаких тепловых двигателей вроде паровых или внутреннего сгорания.
Использовали только энергию ветра, надувавшего паруса кораблей да крутящего крыльяветряков, и энергию воды, вращавшей колеса водяных мельниц. Ну и конечно, энергиюмышц, своих и домашних животных. И потому, даже фантазируя, единственно что могли тогда люди предложить для полета «к ним» — это всего-навсего экипаж, запряженный... в стаю птиц! Ведь лететь надо было наверх, к небу. Что воздух на этом пути кончится сразу, как «отлетишь от дома», наши далекие предки не знали. Не представляли себе и огромные расстояния, отделяющие нас от Луны и планет, не говоря уже о расстояниях до звезд.
Потом, измерив эти расстояния и узнав, что небесные тела разделяет почти пустое, безвоздушное пространство, стали мечтать хотя бы о взаимной сигнализации.
В XIX веке, всего каких-нибудь сто лет тому назад, почти все верили в существование марсиан. И тогда вполне серьезно ученые выдвигали предположения об оптической связи с ними. Сейчас без улыбкитрудно вспоминать об этом.
Математик Карл Фридрих Гаусс предлагал, например, прорубить в сибирских лесах многокилометровую просеку в виде треугольника и засеять ее пшеницей. Марсиане увидят в свои телескопы на фоне темно-зеленых лесов аккуратненький светлый треугольник и поймут, что дикая слепая природа такое сделать не могла. Значит, на этой планете живут разумные существа. Многим идея Гаусса понравилась, но, чтобы показать марсианам, что земляне высокообразованны, предлагали на сторонах треугольника сделать квадраты, чтобы получился рисунок теоремы Пифагора.
Проект Гаусса все же обладал заметными недостатками. «Теорема Пифагора», расположенная в Сибири, будетчасто закрыта облаками, занесена снегами и может долгооставаться не замеченной марсианами. А главное, она даже в хорошую погоду будет видна только днем. Дневная же сторона Земли видна с Марса тогда, когда Земля находится далеко от него. В моменты наибольшего сближения с Марсом Земля обращена к нему ночной стороной.
Поэтому более правильным показался проект венского астронома Иозефа Иоганна фон Литрова. Он предлагал в пустыне Сахара, где всегда безоблачно, вырыть каналы в виде правильных геометрических фигур. Можно итеорему Пифагора. Стороны треугольника должны быть по крайней мере по тридцать километров. Каналы заполнить водой. А ночью поверх воды налить керосин и поджечь. Огненные полосы прочертят на ночной стороне планеты яркий,светящийся геометрический чертеж. Уж его-то марсиане не смогут не заметить сразу же.
Конечно, картина полыхающих пламенем каналов в пустыне получилась бы очень эффектной. Но слишком дорого должен был обойтись этот «сигнал». И француз Шарль Кро подсказал гораздо более дешевый способ связи Он посоветовал своему правительству соорудить огромную батарею зеркал для отражения солнечных лучей «зайчиком» в сторону Марса. Зайчик, конечно, был бы ослепительно ярок. Но... посылать его можно было только с дневной стороны Земли и, значит, опять с очень большого расстояния. Зато проект Шарля Кро имел и огромное преимущество. Зеркала можно было шевелить,и тогда при взгляде с Марса ослепительная яркая точка на Земле подмигивала бы. А это докажет, что блестит не вода и не лед, а что-то искусственное. И главное, миганием можно было бы передать марсианам телеграмму. Имел ли в виду Шарль Кро при этом азбуку Морзе или что-либо другое, намнеизвестно.
Наивно! А ведь было все это совсем недавно, при жизни наших прадедов.
Тем временем наука и техника развивались. Успехи артиллерии дали повод писателю-фантасту Жюлю Верну написать свой роман «Из пушки на Луну». С помощью огромных пушек прилетали с Марса на Землю и марсиане английского писателя Уэллса в его книге «Борьба миров».
Но и про пушки теперь смешно вспоминать. Циолковский впервые обоснованно доказал, что межпланетные полеты могут быть осуществлены только с помощью ракетной техники. И в книге Алексея Толстого «Аэлита» инженер Лось со своим верным спутником солдатом Гусевым летят на Марс уже в ракете.
Успехи ракетной техники в послевоенные годы, а главное, запуск в нашей стране в 1957 году первого в мире искусственного спутника Земли дали мощный толчок старым мечтам человечества о межпланетных путешествиях. Хлынула целая лавина самых разнообразных научно-фантастических произведений, в которых ближайшие планетыСолнечной системы были обитаемы и земляне их посещали без особого труда в своих небольших, но весьма комфортабельных ракетах. Например, Полетав к Венере и Марсу, герои книг стали запросто летать и к звездам, бороздя уже на огромных межзвездных кораблях бескрайние просторы Галактики. Вспомните «Магелланово облако» Станислава Лема или «Туманность Андромеды» нашего писателя Ивана Ефремова.
Но читатель пошел грамотный. Прочитав книгу, он берет в руки авторучку и пытается прикинуть простым расчетом, что возможно и что невозможно на самом деле. Ведь все сейчас более или менее знакомы и с устройством Солнечной системы, и с масштабами космоса, и с небесной механикой, и с возможностями ракетной техники. И тут снова, уже в который раз, строгий анализ жестоко охладил мечтателей.
Современные наши ракеты, работающие на химическом топливе, хороши только для «местных полетов» в пределах Солнечной системы. Да и то не всей.
Судите сами. Из ракетных двигателей инженеры «выжали» уже почти все, что они способны дать. Из конструкций самих ракет — тоже. Они делаются многоступенчатыми, без чего вообще невозможно выйти даже на околоземную орбиту. Освоена стыковка на орбитах около Земли и около других небесных тел, которая позволяет обходиться ракетамименьшего размера. Используется все, что может облегчить ракету и космический корабль, — самые легкие и самые прочные материалы, самая портативная аппаратура. Для дальних полетов разработаны системы, позволяющие очищать и многократно использовать водуи воздух, выращивать в пути продукты питания. Широко применяются солнечные батареи — источник «даровой» электроэнергии в пути. Одним словом, применено все, что в состоянии дать наука и техника сегодняшнего дня. Ученые и инженеры поработали настолько добросовестно, что в ближайшем будущем как-то трудно ожидать уж очень стремительного прогресса в этих областях.
И все же, несмотря на такое совершенство ракетной техники, пределом наших мечтаний является всего лишь полет на Марс или полет к Венере.
Дело в том, что химическое топливо весит слишком много, арасходуется слишком быстро. Итак современная ракета похожана бидон с тонкими стенками. Пустая она весит в десять раз меньше, чем заправленная. Девять десятых ее веса при старте с Земли приходится на топливо. А хватает его лишь на самое необходимое: на разгон до второй космической скорости — одиннадцать с небольшим километров в секунду,— чтобы преодолеть земное притяжение и выйти на орбиту к другой планете, на необходимые маневры у цели да на то, чтобы потом оторваться
от планеты и уйти обратно к Земле. На торможение у Земли топлива не остается. Приходится «хитрить» — врезаться в атмосферу «вкось» и, постепенно углубляясь в нее,тормозиться сопротивлением воздуха.
Полет человека на Марс, который в лучшем случае будет осуществлен к концу XX века, потребует колоссальных расходов. Но дело не только в этом. Он будет очень долго продолжаться. Известно, что наши автоматы, которые уже летали к Марсу, тратили на дорогу в один конец по полгода. Чуть-чуть быстрее лететь можно, но сильно возрастет расход топлива, нет смысла.
Надо учитывать еще, что полеты к другим планетам возможны не в любое время. Требуется определенное взаимное положение планет. Для Марса это бывает, например, только раз в два года. То же самое и для обратного полета. Поэтому на Марсе нужно ждать возможности стартовать к земле В результате путешествие на планету может длиться и полтора и даже два года.
Путешествия на земле наших отважных мореплавателей прошлого, совершавших дальние походы вокруг света, кАнтарктиде, по Северному Морскому пути, занимали по два года и более. Так что длительность полета к Марсу, в конце концов, не страшна. А вот если мы захотим в дальнейшем слетать к Юпитеру и обратно, то понадобится уже срок в десяток лет. Это уже многовато.
И все же полеты в пределах Солнечной системы реальны. Ноздесь у нас нет надежды встретить разумные существа. Есть шансы найти их только в других планетных системах, около других звезд.
На современной ракете, работающей на химическом топливе, можно развить третьюкосмическую скорость — околосемнадцати километров в секунду. С такой скоростью ракета сможет преодолеть притяжение Солнца и уйти к звездам. Скорость ее, правда, будет постепенно падать. Ценойдополнительного расхода топлива мы сможем поддержать скорость, чтобы всю дорогу «шагать» по семнадцать километров в секунду. Но и при такой «сумасшедшей» скорости наш полет даже до самой ближайшей звезды — Альфа Центавра — будет длиться знаете сколько лет? Нет, продолжительность этого полета просто трудно произнести. Придется лететь восемьдесят тысяч лет!
Как говорится, спасибо, не надо!
Таким образом, о полете к звездам на современных ракетах говорить бессмысленно. Но почему не помечтать о полетах на каких-то особых ракетах будущего?
Попробуем. Только договоримся, что мечтать надо все же в рамках некоторых непреложных законов физики.
По-видимому, в будущем будут делать ракеты с двигателями термоядерными и ионными. Онипозволят разгонять ракету до скорости в тысячи и даже десятки тысяч километров в секунду. Это позволит сократить время полета к звезде Альфа Центавра до нескольких сотен, в лучшем случае — нескольких десятков лет. Если научиться вводить космонавтов на время полета в состояние спячки, в своеобразный «анабиоз», это, пожалуй, терпимо.
Но Альфа Центавра — это самаяближайшая к Земле звезда. До нее всего четыре и три десятых светового года, или сорок тысяч миллиардов километров. Но ведь вся-то Галактика имеет в поперечнике девяносто тысячсветовых лет, в двадцать тысяч раз больше! Можно не посягатьна всю Галактику, но уж на десятки-то световых лет надо летать! Однако и тут полет будет длиться сотни и тысячи лет только в одну сторону! На ракете сменится много поколений космонавтов пока наконец родятся и вырастут счастливчики, которым удастся достигнуть цели. А каково будет возвращение на Землю, где к тому времени все изменилось до неузнаваемости. Где кругом чужие люди, другаяжизнь и результаты полета уженикого не интересуют.
Самая большая скорость, которая вообще возможна в природе, это скорость света — триста тысяч километров в секунду. Нельзя ли летать с этой световой скоростью? Или хотя бы со скоростью, близкой к световой, так сказать околосветовой, или, по-научному, субсветовой?
В принципе можно. Нужно создать фотонную ракету, у которой вместо огненной струи раскаленных газов из дюз двигателя будет бить струя света или какого-либо другого излучения. Но струя настолько плотная, луч настолько мощный, что, вырываясь назад,он будет, подобно струе газов обычной ракеты, с силой толкать фотонную ракету вперед. Это в принципе. А практически никто пока не знает, как к этой задаче подступиться.
В фотонной ракете топливом должно служить вещество и антивещество. Например, водород и антиводород. Иначе говоря, водород с ядром, заряженным положительным электричеством, и водород с ядром, заряженным отрицательным электричеством. У первого вокруг ядра вращается электрон — частичка, заряженная отрицательным электричеством. У второго — позитрон — частичка, заряженная положительным электричеством. Весь окружающий нас мир состоит из вещества. Но физики предполагают, что должен быть и мир, состоящий из антивещества. При соприкосновении друг с другом вещество и антивещество должны мгновенно исчезать, превратившись в огромное количество энергии. Поэтому такая реакция должна быть самая выгодная для нас, так как топлива надо брать с собой в полет во много раз меньше, чем даже обычного ядерного горючего. Но... никто пока не знает ни как изготовить антивещество в нашей среде, где кругом обычное вещество, скоторым оно не имеет права до поры до времени соприкасаться, ни как его хранить, в каких емкостях. Делать их из вещества нельзя, потому что недопустим контакт «посуды» с содержимым. Делать из антивещества нельзя,потому что недопустим контакт «посуды» с окружающим миром.
Никто не знает пока и как должен выглядеть «двигатель»,в котором вещество и антивещество должны встречаться. Ведь встречаться они должны постепенно, малыми дозами, чтобы оглушительный взрыв не развеял в пыль весь космический корабль. Но теоретически, если удалось бы изготовить антивещество, научиться его хранить и изобрести соответствующий двигатель, то, соприкасаясь друг с другом, вещество и антивещество мгновенно исчезали бы — и на их месте возникало бы чудовищной мощности излучение. Не толькосвета, но в основном гамма-квантов. Конечно, они будут разлетаться во все стороны, и надо еще научиться собрать их и направить в одну сторону.
Подобно тому как в прожекторе собирается и направляется узким лучом в одну сторону свет. И вот если бы все это удалось сделать, можно было бы построить фотонную ракету. Хотя попутнопришлось бы решать и многие инженерные задачи, которые мы пока еще тоже не знаем, какрешить. Ведь ракета должна быть колоссальных размеров, необычайно прочная, в одних частях жароупорная, в других — не проницаемая для смертельно опасных излучений.И при всем этом настолько легкая, чтобы можно было взять с собой топлива, то есть вещества и антивещества, в сотни раз больше, чем весит пустая ракета.
Но раз мы уже решили, что мечтать можно о любом, лишь бы «оно» не противоречило законам физики, то мечтать о фотонной ракете можно.
Предположим, что она у нас есть. Можно на ней летать к звездам? Можно. Но надо учестьнекоторые тонкости полетов с такими большими скоростями. На опыте сегодняшних космических полетов мы знаем, что разгон ракеты сопровождается перегрузками космонавтов. Их вес возрастает.
Во время полета по орбите с постоянной скоростью, по инерции, космонавт испытывает невесомость. Но когда после этого ракета начинает разгоняться, появляется вес. Он зависит не от самой скорости, а от того, с какой быстротой она возрастает. Вес этот может сравняться с обычным, земным весом космонавта, и он будет чувствовать себя «как дома». Но если наращивание скорости пойдет быстрее, вес увеличится. Может возрасти вдвое — человек будет ощущать, что вместо, скажем, семидесяти килограммов стал весить сто сорок. Это будет двукратная перегрузка.
Вес может увеличиться втрое — трехкратная перегрузка. В течение нескольких секунд человек может выдержать даже десятикратную перегрузку — он будет весить при этом почти три четверти тонны, как если бы он был отлит из бронзы! Чтобы не рисковать жизнью космонавтов, ракеты разгоняюти тормозят мягко, постепенно, не допуская перегрузок больше двух-, трехкратных. И то если они продолжаются не более нескольких минут.
Фотонную ракету придется разгонять не минуты, не часы, даже не дни и не недели, а месяцы и больше. Поэтому заставлять космонавтов месяцами жить с перегрузками — немыслимо. Надо разгонять ракету в таком темпе, чтобы космонавты вместо невесомостилишь ощущали свой нормальный земной вес. Но при этом на разгон фотонной ракеты до субсветовой скорости уйдет... целый год! За это время ракета пройдет одну десятую часть пути до ближайшей звезды.
Потом можно три года лететь спокойно, по инерции, с постоянной скоростью, «отдыхая» в состоянии невесомости. А за год до «посадки» снова начать торможение, чтобы подойти к цели медленно. Таким образом, до ближайшей звезды, расстояние до которой всего четыре и три десятых световогогода, ракета пройдет за пять лет. Почти на год дольше, чем идет свет, потому что тот всю дорогу мчится со световой скоростью, а ракета вынужденасперва разгоняться, а потом тормозиться.
Кое-что можно улучшить. Можно сделать ракету автоматической, а людей научиться как-то на время полета замораживать, чтобы имне страшны были большие перегрузки. Конечно, и ракету вэтом случае надо делать более прочной, чтобы она не сплющивалась, не ломалась прибольших перегрузках. Тогда можно разгоняться гораздо быстрее. И тормозиться более резко. И общее время полета с пяти лет сократится до четырех с половиной. Разница небольшая, но все же что-то подобное применять стоит.
Теперь главный вопрос: решаетли фотонная ракета полностью задачу межзвездных перелетов?
Нет. Не решает. По той простой причине, что достичь ближайшей звезды — это одно,а летать по Галактике, к звездам более далеким — это другое. На ближайших к нам планетных системах мало надежды встретить разумную жизнь. Надо рассчитывать на полеты к более далеким звездам. Удаленным от нас хотя бы на сотни, а лучше — и на тысячи световых лет. Сами понимаете, что полеты к ним на самых лучших фотонных ракетах займут в лучшем случае тоже сотни и тысячи лет.
Но ведь человек живет всего несколько десятков лет! Значит,опять до цели долетят потомки!
Тут, правда, есть одна тонкость, которая может немного смягчить огорчение. На ракете, летящей с субсветовой скоростью, время течет значительно медленнее обычного. Если, скажем, из двухбратьев-близнецов один отправился в полет, а второй остался на Земле, то по возвращении из полета первыйбрат, космонавт, будет еще молодым человеком, тогда как второй, оставшийся на Земле, будет уже глубоким стариком.
При далеких полетах, на расстояния в тысячи световых лет, космонавт на ракете проживет всего пару десятков лет, тогда как на Земле за это время пройдут тысячелетия. Это удобно в том смысле, что наракете, летающей с субсветовыми скоростями, межзвездные путешествия укладываются в одну человеческую жизнь. Сам полетел, сам долетел, сам вернулся. Но это ничего не меняет в том смысле, что, возвратившись, космонавт все равно находит на земле не только чужих людей, но вообще совершенно новую, чуждую, непонятную цивилизацию, для которой он стал «ископаемым динозавром».Ему будет трудно отчитываться о полете, а им трудно его понимать. Целесообразность таких полетов сомнительна.
Добавим к этому, что многие видные физики вообще считают, что фотонные ракеты никогда не будут построены. Слишком велики, а может быть,и непреодолимы трудности их создания.
Таким образом, полеты на фотонных ракетах с субсветовыми скоростями годятся лишь для писателей-фантастов. И то при условии, что читатели не будут придирчивы к правдоподобности написанного.
Есть еще один вариант межзвездных путешествий. Длянего не обязательна очень большая скорость, а значит, не требуется фотонная ракета. Нетпри нем и печальной перспективы оказаться под конец «ископаемым динозавром». По этому варианту надо лететь... без возвращения!
Строится огромный корабль — маленькая копия нашей планеты, поскольку на нем создан собственный круговоротвещества, обеспечивающий пассажирам сколь угодно долгое существование. Люди поселяются на корабле навсегда. Он летит столетиями, тысячелетиями. Сменяются поколения космонавтов. Попавшиеся на пути миры изучаются, если можно, заселяются путем высадки десантов. Встретятся цивилизации — с ними налаживаются контакты.
Такой летящий самостоятельный «мирок» может в принципе уйти сколь угодно далеко. Но, во-первых, построить его едва ли легче, чем фотонную ракету. Во-вторых, связь корабля с Землей постепенно утрачивает смысл из-за дальности. Он — отрезанный ломоть. Он уже не частица земной цивилизации, не разведчик земной науки, не посланец дружбы. Так, «семечко разума», брошенное на ветер, в надежде, что упадетна благодатную почву и даст росток «земной породы». Да только «земной» ли? За тысячи лет полета выродится «семечко» в какое-нибудь уродство, которое только опорочит нас с вами.
Одним словом, «можно, да не нужно».