SETI: Поиск Внеземного Разума: читать начало книги онлайн

Для проведения численных расчетов удобно выражать время в годах, а расстояние в световых годах. Если при этом ускорение а выражено в м/с2, то приведенные формулы принимают вид

Пользуясь этими формулами, читатель сможет самостоятельно проверить результаты приводимых ниже расчетов.

Чем дольше работает двигатель фотонного корабля, тем выше скорость, развиваемая им в конце активного участка траектории. Поэтому при заданной дальности полета минимальное время достигается тогда, когда корабль ускоряется до половины пути, а затем начинает тормозиться с тем же ускорением (замедлением), так что в конце пути его скорость равна нулю. На обратном пути все повторяется в том же порядке. Параметры такого полета приведены в таблице 1.15.1.

Последняя строка в этой таблице соответствует границам наблюдаемой Вселенной. Как видно, фотонный корабль может за время жизни одного поколения космонавтов (τ < 100 лет) достичь практически любой, самой удаленной области Вселенной и вернуться обратно. Но какой ценой это достигается!

Рис. 1.15.2. Кинематическая схема полета космического корабля. Масштаб по осям не выдержан

Итак, при дальности полета 1000 св. лет полное массовое число равно 10¹². Если полезная масса корабля составляет 100 тонн (что совсем немного для такого дальнего путешествия), то начальная масса должна равняться 10¹⁴ тонн, это намного превышает общее количество массы, которое перерабатывает современная человеческая цивилизация. При дальности полета, сравнимой с размерами Галактик (100 тыс. св. лет) начальная масса становится равной 10²² тонн, что превышает массу Земли. Если расстояние порядка 10⁷ св. лет, что равно расстоянию до соседних галактик, то начальная масса будет превышать массу Солнца. Наконец, если мы хотим лететь к границам Вселенной, то потребуется начальная масса корабля, превышающая массу Галактики! При этом не следует забывать, что надо еще произвести соответствующее количество антивещества!! Цена оказывается непомерно велика. Вероятно, дальние межзвездные путешествия на расстояние, превышающее 1000 св. лет, с помощью фотонного корабля все-таки невозможны.

Об этом свидетельствуют и энергетические характеристики полета с околосветовыми скоростями. Для фотонной ракеты удельная мощность двигателя, т. е. мощность, приходящаяся на единицу начальной массы, равна

При ускорении g (ускорение свободного падения на Земле) удельная мощность составляет 3 • 106 Вт/г. Это фантастически большая величина! Такую удельную мощность имела бы крупная электростанция (типа Днепрогэса), если бы она весила 200-300 г. Постараемся представить, что это означает применительно к межзвездным путешествиям.

Можно было бы сказать, что это трудности количественного порядка. Но они столь велики, что, как справедливо подчеркивает Шкловский, явно перерастают в качественные.

Помимо энергетических проблем существуют и другие трудности, с которыми сопряжен полет фотонного корабля. Одна из них связана со столкновением корабля с частицами межзвездной пыли. Несмотря на микроскопические размеры пылинок, столкновение даже с одной из них при околосветовой скорости корабля может иметь катастрофические последствия. А ведь корабль при полете к ближайшим звездам должен испытать 10¹⁰ столкновений на 1 кв. м поверхности лобового сечения. И здесь вряд ли поможет ионизация пылинок и отклонение их мощным магнитным полем, как предлагалось в некоторых проектах.

Наконец, существует еще одно важное обстоятельство, на которое обратил внимание Э. Парселл. Выше мы видели, какая гигантская мощность выделяется при полете фотонной ракеты. Но ведь это не «безобидный» поток энергии — это жесткое γ-излучение, губительное для жизни. И поток его направлен в сторону Солнечной системы. Так что возникает проблема защиты и не только экипажа, а Земли и даже всей Солнечной системы!

Все это указывает на то, что полеты с околосветовыми скоростями, которые требуются, чтобы космонавты могли за время своей жизни достигнуть любых самых удаленных уголков Вселенной и вернуться обратно, по-видимому, вряд ли возможны. «Вопреки мнению писателей фантастов, — пишет И. С. Шкловский, — межзвездные фотонные ракеты, движущиеся с релятивистской скоростью, вероятнее всего, никогда не будут построены». Означает ли это что межзвездные путешествия невозможны?

1.15.3. Путешествие без возвращения...

Венгерский ученый Г. Маркс, чтобы обойти трудности, связанные с фотонной ракетой, предложил использовать давление лазерного луча для разгона межзвездного корабля. Основная проблема при таком способе путешествия состоит в том — как вернуться обратно. Вероятно, отправить корабль обратно (подобным же образом с помощью лазерного луча) могла бы другая цивилизация. Но тогда мы должны быть уверены, что она обитает и ждет нас в той точке, куда мы направляем свой полет. Кроме того, она должна обладать соответствующей техникой и должна согласиться применить ее для нашей отправки. По-видимому, без предварительного контакта по каналам связи вряд ли кто-либо решится на подобное путешествие. Но если даже «договоренность» достигнута, неизбежная временная задержка может радикальным образом изменить обстоятельства. Так что путешественникам лучше все же полагаться на свои силы.

Вернемся к путешествиям с нерелятивистскими скоростями. Физически они вполне возможны, например на ракетах с ядерным горючим. При таком полете отпадают все те трудности, о которых говорилось выше, но остается, конечно, проблема, связанная с длительностью полета. В настоящее время разработано несколько проектов полета к ближайшим звездам, реализация которых, в принципе, возможна уже в первой половине XXI века. Один из наиболее известных и глубоко проработанных — проект «Дедалус» Британского межпланетного общества. Другой проект, предусматривающий посылку беспилотного зонда к одной из ближайших звезд, предложен советскими учеными У. Н. Закировым и М. Я. Маровым в 1981 г. В проекте предусматривается использовать пятиступенчатую ракету с начальной массой 3000 т и полезной нагрузкой 450 кг. При этом одновременно запускаются две ракеты, одна из которых служит дозаправщиком. Она присоединяется к основной ракете после выхода за пределы Солнечной системы. Это позволяет развить скорость 0,4 с и достичь окрестностей ближайших звезд за время жизни одного поколения.

Таким образом, полет к ближайшим звездам, как будто, не представляет особых затруднений. Но для более дальних путешествий возникает проблема возвращения. Можно ли обеспечить путешествие с возвращением при полете с нерелятивистскими скоростями? Принципиально это возможно, если... подавляющую часть пути экипаж проведет в состоянии глубокого анабиоза. Еще один способ путешествия состоит в том, чтобы послать в межзвездный полет многочисленную колонию землян, потомки которых через много поколений вернутся на Землю. Вероятно, межзвездный корабль в этом случае должен напоминать «маленькую планету». Если когда-то удастся решить все эти проблемы, все равно временной барьер будет оставаться непреодолимым препятствием. Ведь путешествие в пределах Галактики может занять сотни тысяч лет, а полеты к другим галактикам — миллионы лет. За это время человеческое общество может измениться неузнаваемо. Что же застанут космонавты, возвратившись из далекого путешествия? Общество чужое и непонятное, перед которым будут стоять уже совсем другие проблемы. А может быть, они никого не застанут...

Надо отметить, что подобная перспектива ожидает и путешественников на фотонной ракете (если она когда-нибудь все же будет создана! ). Ведь время сокращается только для космонавтов. На Земле оно течет в прежнем темпе. Поэтому к моменту возвращения фотонного корабля на Земле пройдут тысячи или даже миллионы лет. Вероятно, именно, этот морально-психологический фактор, связанный с временным барьером, а не физические ограничения, исключает возможность дальних межзвездных перелетов с возвращением. Об этом очень образно написал Артур Кларк в своей книге «Черты будущего»:

«Когда вам случится выйти на улицу в летнюю ночь, посмотрите на небо. Почти прямо над головой у вас будет сиять самая яркая звезда северного полушария — Вега из созвездия Лиры. Она удалена на 26 световых лет. Для нас, недолговечных существ, это почт предел дальности космического путешествия, из которого мы еще можем возвратиться обратно. Но глубже за рубеж, отмеченный этим голубовато-белым маяком, сияющим в пятьдесят раз ярче нашего солнца, может быть, проникнет наш разум и наши тела — сердца человеческие туда посылать нельзя. Ибо ни один человек не сумеет, вернувшись из путешествия на Вегу, вновь обнять тех, кого он знал и любил на Земле».

Что же касается полетов без возвращения (например, «диффузия» цивилизаций в космическое пространство — рис. 5.3.1, и. 5.3.1), то такой процесс, во всяком случае, физически представляется вполне возможным. Встанет ли цивилизация на этот путь — это уже другой вопрос. Это, как справедливо заметил Дайсон, — проблема побуждений, движущих обществом, а не физическая проблема. Итак, перспективы межзвездных путешествий, мягко говоря, не очень оптимистичны. Но, может быть, мы еще просто мало знаем?

Писатели-фантасты легко справляются с проблемами межзвездных путешествий, полагая, что неизвестные нам свойства пространства-времени допускают почти мгновенное перемещение в пространстве на любые расстояния без существенной затраты энергии. В середине XX века эти идеи целиком относились к области фантастики. Но в последние десятилетия ими серьезно заинтересовались физики-теоретики. В ряде теоретических работ показана возможность существования особых топологических туннелей в пространстве, которые могут соединять любые сколь угодно удаленные области Метагалактики или даже мини-вселенные в Большой Вселенной (см. гл. 2) и через которые возможно движение вещества и излучения. Они получили название мосты Эйнштейна-Розена, горловины Шварцшильда, кротовые (или червячные) норы. Вероятно, эти структуры сохранились с момента образования нашей Вселенной. Горловины туннелей могут образовывать двойные системы, обращающиеся по круговым орбитам вокруг общего центра тяжести. Для внешнего наблюдателя такая система будет весьма сходной с двойной системой, состоящей из черной и белой дыры. Через аналог черной дыры возможен проход из одной части нашей Вселенной в другую ее часть или в другую Вселенную. Через аналог белой дыры возможен доступ к нам из отдаленных областей нашей Вселенной или из других вселенных[93]. При путешествии через топологические туннели не существует временного барьера: путешествие совершается практически мгновенно. Казалось бы, это решает проблему межзвездных сообщений. Но, во-первых, не ясно, существуют ли топологические туннели? Законы физики допускают их существование, но есть ли они в действительности — это не известно. Во-вторых, топологические туннели соединяют особые точки во Вселенной. А как быть, если мы хотим долететь от одной звезды до другой, между которыми не прорыты «кротовые норы»? Проблема, таким образом, все же остается.

1.15.4. Есть ли надежда?

Все трудности межзвездных перелетов, о которых говорилось выше, порождаются одним обстоятельством — существованием предельной скорости распространения физического взаимодействия. А это вытекает из теории относительности. Энтузиасты межзвездных путешествий легко справляются со всеми трудностями, полагая, что теория относительности неверна. Они надеются, что будущая физика опровергнет теорию относительности и откроет возможность межзвездных путешествий с любыми скоростями. Надо ясно отдавать себе отчет в том, что в таком виде эти надежны неосновательны. Дело в том, что, когда речь идет о фундаментальных теориях, то новая теория не отменяет старую, а лишь указывает область ее применимости, где она остается совершенно справедливой. Иначе не было бы никакой преемственности в развитии науки. Так, теория относительности не отменила механику Ньютона, а лишь установила границы ее применимости: механика Ньютона оказывается справедливой, когда скорости тел малы по сравнению со скоростью света. Более того, при этих условиях формулы теории относительности переходят в формулы механики Ньютона, которая, следовательно, является частным (а точнее, предельным) случаем теории относительности. Точно так же будущая новая, более общая теория, несомненно, откроет новые возможности, связанные с неизвестными нам формами материи и неизвестными законами природы. Но она не отменит теорию относительности, а включит ее как свой частный предельный случай. Следовательно, мы не можем в своем сегодняшнем теле, состоящем из обычной материи, путешествовать со скоростью больше скорости света. Вот если бы наше тело состояла из тахионов! Или если бы вдруг оно приобрело форму торсионных полей. Тогда другое дело. Но здесь мы выходим за границы признанного современной наукой. Значит, надо не бороться против теории относительности, а искать новые возможности.

Новые возможности станут следствием новых неожиданных открытий. Конечно, они потребуют коренного изменения наших представлений о Мире, прежде всего о свойствах времени и пространства. Бесполезно гадать, каковы будут эти открытия. Экстраполируя современные тенденции развития науки, можно предвидеть ее будущий характер на небольшой срок вперед. А дальше — неожиданные открытия перечеркнут все наши прогнозы. Вот почему «истинное будущее, — как справедливо замечает А. Кларк, — не поддается логическому предвидению».

1.16. Типы контактов и пути поиска внеземных цивилизаций

Подведем итоги главы 1. Теоретически мыслимы следующие типы контактов: 1) непосредственные контакты или взаимные посещения; 2) контакты по каналам связи; 3) контакты смешанного типа, т. е. посылка автоматических устройств (зондов) в район обитания других цивилизаций, с которыми зонд устанавливает контакт по каналам связи; 4) поиски следов астроинженерной деятельности. Эти мыслимые типы контактов, с их разветвлениями, показаны на рис.1.16.1.

[93] Кардашев Н.С. Скрытая масса и поиск внеземных цивилизаций. Препринт ФИАН № 65, Москва, 1999. Он же. Космология и проблемы SETI // Земля и Вселенная. 2002. №4. С. 9-17.