Открытие Вселенной - прошлое, настоящее, будущее

Потупа Александр

Здесь и заключена вполне определенная надежда на успех. Оказывается, что многие из рассмотренных проблем даже на современном уровне понимания теряют свою неприступность. А фактически же в немалой степени меняется их постановка…

Перспективы дальние и близкие

Итак, главная проблема Контакта — в нашем восприятии собственной цивилизации.

Посмотрим на дело с точки зрения сроков. Даже в самом успешном варианте, если, обшаривая звезды в радиусе 100 световых лет, удастся столкнуться с кем-то разумным, нужно рассчитывать на вековые сроки обмена информацией. Иными словами, затрачивая сегодня немалые силы на создание орбитальной лазерной станции, мы формируем условия для грандиозного открытия не себе, а далеким потомкам, чей уклад жизни и мировоззрение наверняка будут совсем не похожи на современные — им ведь придется жить на планете, проскочившей омуты нынешнего экологического кризиса. Можно, даже не слишком фантазируя, сказать, что их социальные организмы будут соответствовать какому-то более разумному виду, например, тем же цивилизациям класса С. То есть, в сущности, мы передаем эстафету другой цивилизации. Такой пример может показаться несколько условным — в пределах небольшого числа поколений

нетрудно проследить правнуков, праправнуков и т. п., отнестись к которым как представителям иной цивилизации психологически нелегко. Но попробуем обсудить сигнальный Контакт в масштабах Галактики тут счет сразу пойдет на тысячи и десятки тысяч лет. Теперь уже вполне прозрачно проступает новое обстоятельство — необходимость как-то представить Контракт систем, существенно меняющихся за время распространения сигналов. Собственно система обмена «сигнал-подтверждение» включает в себя уже не две, а три цивилизации — отправитель сигнала, получатель сигнала, получатель подтверждения. Первую и третью, вообще говоря, нельзя отождествлять. Оживленные космические переговоры такого типа уже нельзя назвать диалогом, скорей — «полилогом». В игру вступают многие цивилизации, принадлежащие эволюционным линиям разных планет. И конечно, взаимодействие между ними оказывает сильное влияние на обе линии, возможно, в какой-то степени объединяет их.

Поэтому, создавая сейчас лазерный маяк, мы не только благодетельствуем потомков, но сами пытаемся вступить в Космический Клуб, стать начальным звеном земной эволюционной цепочки, стремящейся к Контакту. Маяк играет важнейшую роль в переходе к классу С, так как получение подтверждения через 100 или 1000 лет стало бы одним из сильных факторов автоэволюции.

Раздвинув границы сроков, мы получаем иные решения и в проблеме транспортного Контакта. Внимательно пересмотрев оценки, можно без труда понять, что чудовищные параметры фотонных звездолетов во многом обязаны спешке. Стараясь предельно уменьшить время разгона и торможения (t₀ = с/а₀), чтобы обеспечить возвращение ракеты в кратчайшие по часам экипажа сроки, мы вынуждены наращивать ускорение, а стартовая масса и светимость фактически очень сильно от него зависят. Для дальних полетов особой выгоды от больших ускорений нет. Обмен ракетами все равно требует большего времени, чем обмен сигналами, и при посылке ракеты, скажем, к центру Галактики, получение информации займет более 20 тыс. лет. И опять-таки речь должна вестись о взаимодействии эволюционных цепочек цивилизаций. Выгод мало, а вот трудности с постройкой и защитой в полете доводят весь проект практически до абсурда.

Решение заключается в резком снижении ускорения. Это скромное мероприятие приводит к огромным последствиям для всей проблемы Контакта. Она формируется теперь в первую очередь как проблема генерации цивилизаций.

Сыграем в приятную игру — полет к другим галактикам, скажем, в масштабе миллиона парсек (Местная Система). Памятуя об опасных отношениях с межзвездной средой, сделаем так, чтобы эффективное время выхода в субрелятивистский режим позволило пройти Галактику при не слишком больших скоростях. Если выбрать r₀ = 10⁴ пс, то разгон придется вести с ускорением а₀ = 3.10^{– 4} м/с². Полет в режиме разгон-торможение на расстояние 10⁶ пс займет у экипажа порядка 300 тысяч лет, из которых первые и последние 30 тысяч пройдут в ситуации относительно «медленного» движения. На Земле же пройдет немногим более 3 млн. лет. Стартовая масса ракеты со 100-тонной полезной капсулой составит порядка 10⁶ тонн, а стартовая светимость порядка 10¹⁴ Вт, при эффективности двигателя около 10⁵ Вт/кг.

Можно было бы обсудить и другие варианты, но основные изменения видны и здесь [176] . Колоссальный выигрыш в энергетике получается из-за малого ускорения и одностороннего полета. Допустимость последнего как раз и составляет суть процесса генерации цивилизаций.

Расставаясь с коллективом космонавтов на несколько миллионов лет, мы фактически создаем особую эволюционную ветвь человечества, которая сотни тысяч собственных лет будет развиваться по особым законам [177] . Первые тысячелетия мы, вероятно, сумеем довольно оживленно обмениваться с ними информацией и наблюдать за постепенным расхождением в путях эволюции.

176

Весьма любопытен, например, сверхускоренный режим полета, когда в собственной системе корабля постоянно не ускорение, а скорость его изменения (в ньютоновой механике это соответствует линейному росту ускорения во времени а = bt). В таком режиме ракета может достигнуть любой точки Вселенной за конечное собственное время b 2,97t₀, где t₀ — характерный временной параметр (t₀ = 2с/b). Величину сверхускорения b можно задать по максимуму ускорения, допустимого в данном полете. Этот максимум достигается при t » 0,67 t₀ и равен amax » cb/2 = c/t₀. Поскольку энергетические проблемы в таком режиме резко возрастают (M₀/M_к » (r/r₀)⁴ уже для одностороннего разгона-торможения), роль малых ускорений проявляется еще отчетливей.

177

Превосходную модель особой эволюции экипажа звездолета разыграл Роберт Хайнлайн в своем знаменитом романе «Пасынки Вселенной». Огромный корабль с населением в масштабе целого государства отправляется в долгое путешествие к звездам, и со временем цель утрачивается. Далекие потомки стартового экипажа начинают воспринимать внутренность корабля как Вселенную. Великолепно сконструированная система жизнеобеспечения работает безотказно, однако у обитателей нет доступа к информации о внешнем мире соответствующие этажи корабля повреждены в случайной катастрофе. Социальный организм постепенно регрессирует, превращаясь в аграрную цивилизацию (класса А), которая не понимает принципа действия окружающих механизмов. Но мутанты (люди, оттесненные на верхние этажи и подвергшиеся там сильному облучению) сохраняют смутные образы исходной цели и имеют доступ к наблюдениям звезд. В трудной борьбе они добиваются успеха, и цивилизация-скиталец заново открывает Вселенную.

Дело не в возвращении — в принципе можно было бы ввести его в проект, в 10 раз сократив дальность полета и не меняя энергетики. Но и в этом случае мы не имели бы возвращения как такового, а скорее — запланированный Контакт двух цивилизаций, которые когда-то произошли от одного ствола, но потом огромные сроки развивались совершенно самостоятельно — земная 6,3.10⁵ лет, а ракетная всего вдвое меньше. И кстати, имеем ли мы право жестко программировать действия цивилизации (в частности, возврат на Землю), которая собирается самостоятельно развиваться многие тысячи лет?

Такова вероятная сверхдальняя перспектива межгалактической транспортной связи. Создав цивилизацию вдали от себя, мы получим и превосходную возможность направленного сигнального Контакта. Но масштабы стратегического планирования, конечно, порождают недоверие — больно они велики. Понятно, что в слишком больших временных промежутках трудно рассматривать земную цивилизацию как некую единую общность.

Обратимся поэтому к несколько меньшим масштабам собственной Галактики. Я думаю, что здесь проявляются особые обстоятельства, не позволяющие использовать ультрарелятивистский транспорт. Средняя плотность межгалактического вещества порядка одного атома в кубическом метре. Внутри Галактики она заметно выше, и слишком сильный разгон корабля может привести к тому, что основная доля его мощности будет тратиться на выжигание вакуума. Если в межгалактическом пространстве допускалась бомбардировка слабым потоком протонов с энергиями до 100 Гэв, то внутри Галактики, видимо, целесообразно ограничиться кинетическими энергиями протонов порядка 1 Гэв. Отсюда сразу следует, что вместо варианта (r/r0) ~ 100, который мы рассматривали выше (r₀ ~ 10⁴ пс, r ~ 10⁶ пс), следует перейти к варианту (r/r₀) ~ 1, то есть вообще отказаться от выхода в ультрарелятивистский режим (r/r₀ 1) и ограничиться скоростями до v ~ 0,7? 0,9 с [178] .

178

Это ограничение вполне аналогично многим земным. Сверхскоростные самолеты лучше чувствуют себя в верхних разреженных слоях атмосферы. Автомобиль в принципе может развивать скорость 700–800 км/час, но лучше ему ездить раз в 10 медленнее.

Например, полет к центру Галактики в режиме разгон-торможение с ускорением а₀ = 3.10-4 м/с² (r₀ ~ 10⁴ пс, r ~ 10⁴ пс) 100-тонной капсулы потребует стартовой массы всего 685 тонн. Предусмотрев возвращение, необходимо довести ее до 4700 тонн при стартовой светимости порядка 4.10¹¹Вт. Полет туда и обратно будет длиться по земным часам около 146 тыс. лет, а у экипажа пройдет на 20 тыс. лет меньше (?/t ~ 0,86). Как видим, речь опять-таки идет о планировании в масштабе тысячи веков.

Полеты в окрестностях Солнечной системы (r ~ 100 пс) с тем же ускорением требуют уже деци-световых ракет (v_max/c ~ 0,1). Затраты времени на полет туда и обратно составляют до 12 000 лет и практически совпадают для космонавтов и землян (разность хода часов в пределах 1 %). Загрузка топливом при этом доходит всего до 50 % полезной массы корабля. Это позволяет довольно свободно обсуждать стартовую массу капсулы с полезным грузом.

Так выглядят оценки дальних полетов. В них, конечно, больше проблем, чем решений. Сам двигатель со световым истечением рабочего вещества (аннигилятор? ускоритель частиц? суперлазер?) пока не слишком ясен. Современные представления не допускают заточения микроцивилизации в 100-тонной и, пожалуй, даже миллионнотонной капсуле. Увеличение же полезной массы ведет к крупным энергетическим трудностям. Но все-таки ряд задач лежит в пределах научного обсуждения, а полет к ближайшим звездам в радиусе 10-100 парсек выглядит хоть и дерзкой, но вполне осуществимой мечтой.

За резкое снижение технических трудностей пришлось заплатить огромным увеличением сроков. Решение проблемы транспортного Контакта вылилось в решение проблемы размножения цивилизаций, которая лишь на определенный процент есть задача техническая. На первый план выходит необходимость в планировании нашей эволюции в масштабах миллионов (межгалактическая связь) или десятка тысяч (ближайшие звезды) лет. Создать модель такого размера будущего, осознать свое право на творение микроцивилизаций неизмеримо сложней, чем сконструировать приличный звездолет. Например, необходимо будет представить, что Земля станет источником совершенно особых эволюционных ветвей — цивилизаций-кочевников, не привязанных к определенной звезде, вынужденных функционировать в очень ограниченных жилых объемах, и мировосприятие и цели таких скитальцев могут быть крайне отличны от всего, что мы предполагаем для обитателей геоподобных планет.

Прежде чем броситься на галактические подвиги, землянам предстоит преодолеть многие промежуточные этапы. Надежды на Контакт пока целиком сводятся к поиску сигналов и, возможно, созданию собственных лазерных маяков.

Центральная проблема поиска — критерии выделения искусственных сигналов среди океана астрономических данных. Непосредственно доступны наблюдению энергетические потоки (свет, радиоволны, — кванты и т. п.), исходящие от тех или иных космических тел. Тела могут быть плодами астроинженерной деятельности внеземной цивилизации, однако надо полагать, что известные нам законы физики в таком строительстве будут соблюдены. И в первую очередь мы будем вынуждены трактовать их как естественные тела с конкретными, пусть и удивительными, свойствами. Ориентироваться здесь на то, что при наблюдениях сразу проявится неизвестное земной науке качество, не слишком уместно. Само строение тел должно описываться физическими закономерностями, и, столкнувшись с новой закономерностью, мы совершим лишь новое открытие в физике. Такова история с пульсарами — и теперь никто не мешает думать, что это какие-то маяки, но плодотворный результат свелся к открытию сверхплотных звездных остатков.