Robert Ibatullin

В этом году звёзды стали немного ближе.

Среди планет, открытых "Кеплером", нашлось двадцать аналогов Земли в зоне, пригодной для жизни. То есть окончательно выяснилось, что это довольно распространённый тип планет. Есть такие и в наших окрестностях.

Так, открыты целых три земноразмерные планеты у сравнительно близкого к нам (40 световых лет) коричневого карлика TRAPPIST-1, из них две в пригодной для жизни зоне.

Но это меркнет по сравнению с открытием Проксимы b, земноразмерной планеты в пригодной для жизни зоне ближайшей к нам звезды (4,2 световых года). Правда, Проксима так активна, что давно снесла бы всю атмосферу с планеты, если бы та была подобна Земле (с такой же хилой атмосферой и гидросферой). Но по последним данным, уточняющим орбиту самой Проксимы вокруг Альфа Центавра АВ, есть возможность того, что планета сформировалась на широкой орбите вокруг главной пары и была захвачена Проксимой при сближении. Отсюда следует, что планета - ледяная по составу ("супер-Плутон") и Проксима не успела испарить весь её запас летучих соединений. Поэтому есть шанс найти там атмосферу и океаническую поверхность.

С вопросом, на чём лететь, тоже есть некоторые подвижки. EM-Drive непонятно почему, но, похоже, всё-таки работает, выдавая слабую тягу без расхода реактивной массы. Эффект исследуется на самом серьёзном уровне, если выяснится, что он работает и в космосе - перспективы захватывающие. Но с ним слишком много неясного (см. умеренно скептический обзор).

В этом же году обнародован проект StarChip - разогнать мощным лазером несколько тысяч миниатюрных (сантиметровых) зондов. Авторы намерены достичь Проксимы за 20-30 лет. Вопросов и сомнений много, но это пока самый реалистичный межзвёздный проект (если не единственный хоть сколько-нибудь реалистичный на текущем технологическом уровне), так что выпьем за то, чтобы у этих сумасшедших получилось хотя бы 10% от заявленного!

Вспомним также о долгожданном открытии гравитационных волн и убедительном теоретическом предсказании девятой планеты (хорошая, кстати, цель для отработки будущих межзвёздных технологий на сравнительно небольшом расстоянии). Одним словом, для космоса интересный был год.

Как "всем" известно, взрывы в космосе не слышны. Эффектные бабахи в голливудских космооперах - просто киношная условность, не правда ли?

Нет, неправда. Взрыв в космосе таки должен быть слышен. Не любой звук, а именно взрыв. Да, верно, звук в вакууме не распространяется. Но при взрыве образуется расширяющееся облако горячего газа. Когда оно дойдёт до вашего корабля, то ударит по обшивке и заставит её вибрировать, что и создаст (при достаточной силе удара) слышимый звук.

Очень грубая прикидка. Тишайший звук, слышимый человеческим ухом, создаётся при избыточном давлении в звуковой волне 0,2 мПа. Давление можно приравнять к плотности энергии (с точностью до множителя порядка единицы). При взрыве с энерговыделением в 1 килотонну ТНТ (считая опять же в грубом приближении, что вся она уходит в кинетическую энергию расширения газа и равномерно распределяется по объёму газового шара) плотность энергии 0,2 мПа достигается на расстоянии около 400 км.

Итак, на расстояниях до порядка сотни километров килотонный взрыв в вакууме будет вполне себе слышен. (Мегатонный - до порядка тысячи км, и т. д. Расстояние пропорционально кубическому корню из энергии). Другое дело, что он прозвучит непохоже на атмосферный взрыв, т. к. не будет резкого фронта ударной волны - давление налетающего газа будет нарастать плавно. Не "бабах", а что-нибудь вроде "шшШШШшш".

В новом году нас ожидают первые снимки Цереры и Плутона с близкого расстояния, а также первый фильм новой трилогии "Звёздных войн".

Хотелось бы пожелать, хотя надежды и мало, чтобы в новом году не произошло ничего более важного и интересного.

В Китае был проведён эксперимент, в ходе которого испытуемые из Пекинского университета авиации и космонавтики на протяжении трёх месяцев питались червями... В ходе эксперимента была создана искусственная экосистема, имитирующая условия жизни на Земле. В автономной лаборатории растут свои растения и микроорганизмы. В то же время необходимые для поддержания жизни человека компоненты – например, кислород, пища и вода перерабатываются и регенерируется обратно в систему.

С литературной точки зрения это идея чрезвычайно выигрышная: астронавты или космические колонисты разводят для еды червей. Не говоря уж о том, что это очень по-китайски. Одна деталька сразу задает и атмосферу, и стиль. Как ни странно, не припомню, чтобы кто-то из фантастов до такого додумался.

(Да-да. Вот за любовь к таким вещам меня и не любит известно кто).

232 Россия — большой астероид из Главного пояса. Относится к астероидам типа С — предположительно состоит из примитивного углеродистого вещества. Обнаружен австрийским астрономом Иоганном Пализой 31 января 1883 года в Венской обсерватории. Диаметр 53 км.



Интересно, кто-нибудь из русских фантастов его уже использовал?

Далеко не на всех планетах может существовать стабильная гидросфера, даже при подходящей температуре. Масса планеты тоже играет роль. Слишком маленькие планеты быстро остывают внутри и прекращают тектоническую активность, водяной пар перестаёт поступать на поверхность из мантии, а с поверхности улетучивается в космос (как это произошло на Марсе). Слишком большие планеты обладают слишком плотными атмосферами, создающими такое давление, при котором вода может существовать лишь как сверхкритический пар или "горячий лёд" (примером могли бы служить Уран и Нептун, если бы их нагрели до земной температуры).

Наименьшую возможную массу водной планеты можно грубо оценить как 0,5 массы Земли (т. е. провести границу посредине между Землёй и Марсом), а наибольшую - как 9 масс Земли (посредине между Землёй и Нептуном). Учитывая, что лёгкие планеты вообще встречаются чаще тяжёлых (теоретическую кривую распределения см. здесь), планет с массами от 1 до 9 должно быть примерно в 6 раз больше, чем с массами от 0,5 до 1.

Это означает, что типичная водная (и обитаемая) планета - массивная "суперземля". Обитаемые "суперземли" должны встречаться в 6 раз чаще, чем обитаемые "недоземли".

Об условиях на суперземлях пока можно только фантазировать (пример качественной фантазии: Лир Криса Уэйана). Но, скорее всего, они неблагоприятны для появления индустриальной и тем более космической цивилизации.

Во-первых, кора суперземель должна быть обеднена тяжёлыми металлами, включая железо. Эти планеты ещё на стадии формирования собирают в себя больше летучих веществ (льдов и газов), чем планеты земного размера, и удельное содержание в них металлов должно быть меньше. Кроме того, они горячее внутри и дольше остаются расплавленными, и больше металлов успевает утонуть в мантии, прежде чем затвердеет кора. Железо на суперземле должно быть редким, чуть ли не драгоценным веществом. Её жители обречены на стагнацию в каменном веке. (См. Пол Андерсон, Война крылатых людей - ещё один пример продуманной фантазии). Но даже сложись там индустриальная цивилизация, выйти в космос ей будет намного сложнее, чем нашей, из-за высокой силы тяжести и плотности атмосферы.

Итак, коль скоро суперземли составляют огромное большинство пригодных для жизни планет, следует ожидать, что в космос может выйти ничтожное меньшинство возникших в Галактике цивилизаций. По сугубо природным ограничениям. Ещё один аргумент в пользу моего варианта решения парадокса Ферми.

---------

Статьи по теме (на английском):

Неизбежность плитовой тектоники на суперземлях
Пригодность для жизни суперземель у Глизе 581

Сейчас я в свободное время рисую в фотошопе такие вот картинки:

Проход



Тесная двойная

Ночью, когда не спалось, изобрёл новый способ запуска спутника без ракеты. По принципу игрушки йо-йо (мне больше нравится её старое европейское название - бандалора). Висит на орбите катушка с намотанным на неё тросом. Отматываем часть троса вниз, к Земле. На трос начинает действовать приливная сила, тянет его вниз с ускорением, трос разматывается и раскручивает катушку. Когда трос полностью разворачивается, нижний конец касается Земли, и к нему прицепляют полезный груз. Катушка, продолжая вращаться по инерции, наматывает на себя трос и тянет груз вверх. При этом она совершает работу против приливной силы, и её вращение замедляется. Дотянув груз до своей орбиты, катушка останавливается. Груз отцепляется от троса и становится спутником Земли.

Орбитальная бандалора - ближайший родственник орбитального лифта и ротоватора, но обладает рядом преимуществ. По сравнению с лифтом, она гораздо легче. Совершенно необязательно вешать катушку на геостационаре, сойдёт и низкая орбита, а значит, трос может иметь реалистичную длину в 300-600 км, а не 36000 км. Можно сделать его из существующих материалов, таких как арамидное волокно. По сравнению с гигантской пращой ротоватора, бандалора компактнее и, вероятно, более управляема. Ключевой недостаток - огромная перегрузка в момент, когда катушка начинает тянуть трос вверх. Необходимы специальные приспособления, чтобы притормозить падение троса вблизи Земли; кроме того, катушку нужно сделать как можно более лёгкой и очень большого диаметра.

Запатентовать это, что ли? А то ведь фантастика фантастикой, но можно и пролететь, как Артур Кларк с геостационарными спутниками. Хотя наверняка уже всё было в "Технике - молодёжи" или "Юном технике" золотого века, чего там только не было....

Продолжение, начало здесь.

2100-2150
Строится лифт с Земли на геостационарную орбиту. Это настолько удешевляет грузооборот между Землёй и космосом, что вызывает массовый уход крупных энергоёмких производств на околоземные орбиты. Процесс подстёгивается ещё и крайним ужесточением экологических требований. В результате промышленного и демографического взрыва в ближнем космосе скудные запасы воды (льда) на Луне быстро близятся к концу. Появляется потребность в доставке льда из дальних областей Солнечной системы, прежде всего из пояса астероидов. Ввиду экологических ограничений это проще, чем поднимать воду с Земли. Начинается промышленная разработка запасов льда на Церере и других астероидах. В отличие от обитателей Луны и околоземного пространства, астероидные «старатели» проводят в космосе уже не месяцы, а годы, и гораздо менее связаны с информационным пространством Земли; появляются люди, родившиеся в космосе и проводящие в нём большую часть жизни. «Грязные» дейтерий-тритиевые реакторы вслед за урановыми выводятся из использования, на смену им приходят «чистые» реакторы нового поколения на дейтерии и гелии-3; последний добывается из лунного грунта. Создаются искусственные микроорганизмы, способные жить на Марсе.

2150-2200
Дейтерий-гелиевые реакторы наряду с солнечными батареями становятся основным источником электроэнергии в космосе и на Земле. Ввиду исчерпания доступных (незначительных) запасов гелия-3 на Луне начинается его добыча в атмосфере Сатурна.
К концу XXII века можно выделить следующие населённые регионы:

1) Земля. Население лишь немногим больше современного - около 8,5 млрд. (средний вариант прогноза ООН от 2004 г.). Численность не растёт, средняя продолжительность жизни около 95 лет, большинство людей старше 45 лет. Не только физическая, но и вообще всякая рутинная работа выполняется машинами, труд подавляющего большинства людей не востребован рынком. Помимо чистых развлечений и хобби, люди занимают своё время сложными социальными играми, труднодоступными нашему воображению. Кроме того, много труда поглощают проекты по восстановлению дикой природы Земли. Привычная нам индустрия в основном вынесена в космос, Земля производит лишь биологическую продукцию и разнообразные информационные объекты. Для обмена грузами с ближним космосом служат орбитальные лифты, пассажиров возят по старинке химическими ракетами и ракетопланами.

2) Околоземное пространство. Делится на две области — низкие орбиты и геосинхронные орбиты, между которыми пролегает необитаемая зона радиационных поясов. «Промышленная окраина» планеты. Выработка солнечной энергии для нужд Земли, все виды обработки всяческого минерального сырья, доставляемого с Луны и астероидов. Временное (вахтовое) население измеряется десятками-сотнями тысяч. Информационное пространство — единое с Землёй (можно обмениваться в реальном времени почти неограниченными массивами информации). Основное транспортное средство — ионные ракеты.

3) Луна. Главный рудник Солнечной системы. Добываются все элементы, кроме дефицитных водорода, азота и углерода. Обрабатывающая промышленность конкурирует с орбитальной. Население — несколько тысяч человек в подземных поселениях, в основном вахтовики, но есть и постоянные жители, родившиеся на Луне и не желающие её покидать. Информационное пространство несколько обособлено от земного и околоземного из-за секундной задержки сигнала. Транспортное сообщение с космосом — химическими и ионными ракетами и лифтами в первую и вторую точки Лагранжа, сообщение по поверхности — поездами магнитной левитации.

4) Марс. Не поставляет никаких материальных ресурсов и посещается только с научными или туристическими целями. Многочисленные энтузиасты проводят опыты по терраформированию, пока небольшого масштаба.

5) Венера, Меркурий, Юпитер и его спутники также представляют лишь научный и туристический интерес.

6) Астероиды главного пояса. Источники углерода, воды и аммиака — веществ, дефицитных во внутренней зоне Солнечной системы. Отдельные редкие М-астероиды служат источниками металлов из групп железа и платины, которые там присутствуют в более высокой концентрации, чем на Луне. Разработки угля, водяного и аммиачного льда имеются на Церере и других крупных астероидах; кроме того, действует множество «бродячих охотников», которые отыскивают, захватывают и перенаправляют на орбиты, ведущие к Земле, маленькие астероиды целиком. Жители астероидного пояса (около 1000 человек) проводят в нём годы подряд, а некоторые и всю жизнь. В информационном плане каждая колония («охотничий» корабль или рудник) почти изолирована, т. к. сигнал до Земли и других колоний идёт десятки минут, а пропускная способность каналов связи невелика. Всё это порождает замкнутые микросоциумы со своими причудливыми и порой довольно мрачными субкультурами; ряд колоний вообще отказывается от торговли с Землёй и переходит к полной автаркии. Основное средство сообщения — атомно-электрические ракеты, источник электроэнергии — атомные и термоядерные реакторы (солнечные батареи не используются из-за слабой освещённости).

7) Сатурн. Источник гелия-3, горючего для термоядерных реакторов. Необитаемая, полностью автоматизированная база, которую лишь раз в несколько лет посещает бригада инспекторов. Плавающая в атмосфере станция-аэростат выделяет из атмосферной смеси гелий-3 и орбитальным лифтом поднимает резервуары с газом на сатурностационарную орбиту, а оттуда атомно-электрические корабли, также автоматические, доставляют их на астероиды, Луну и околоземные орбиты.

Я не смог придумать потребностей, которые заставили бы людей колонизовать другие тела Солнечной системы. По-видимому, на описанных выше рубежах экспансия остановится. Ещё раз повторю, что считаю этот сценарий сверх-сверх-оптимистическим — в реальности, судя по всему, руки вряд ли дойдут и до Луны.