Игорь Пешков
ЗАЧЕМ ЛЮДЯМ КОСМОС?
И.В. Пешков 12.10.2020
Совсем недавно мы отметили 63-ю годовщину начала космической эры.
4 октября 1957 года в СССР был запущен первый искусственный спутник Земли.
К настоящему времени в космосе побывало более 500 человек из 38 стран мира. Космические аппараты достигли всех крупных планет солнечной системы; станции «Пионер-10», «Пионер-11», «Вояджер-1», «Вояджер-2» и «Новые горизонты» покинули орбиты известных нам планет и удаляются от Солнца вглубь Вселенной.
Ежегодные траты на космические программы составляют около 50 млрд. долларов (2018 год).
Если в 60-70-е годы освоение космоса было в числе главных новостных событий, высок интерес в обществе, то к настоящему времени внимание к теме освоения космоса заметно ослабло, отошло на периферию внимания общества.
А вообще зачем нам космос?
С ближним космосом более-менее понятно. Космические аппараты, «бороздящие» околоземное пространство, используются для исследования атмосферы (предсказания погоды), океана, сейсмических исследований, геологоразведки, для целей топографии, навигации, многих других полезных народно-хозяйственных задач. Используются, конечно, в военных целях. Околоземное пространство – кратчайший путь нанесения ударов по противнику ракетно-ядерным оружием.
То есть польза ближнего космоса на сегодняшний день несомненна.
Более удаленные цели космонавтики: Луна (спутник Земли), планеты и другие объекты (астероиды, кометы) Солнечной системы представляют исследовательский интерес. Изучение этих далеких от нас объектов позволит понять происхождение Солнечной системы, в том числе и нашей родной планеты, особенности строения и эволюции планет, а также дать ответ на вопрос о существовании жизни вне Земли.
Занятия эти мало того, что затратны, но и, с учетом огромных по земным меркам расстояний, весьма продолжительны.
Так до Меркурия, Венеры полет занимает в среднем около 6 месяцев, до Марса – от полугода до года. До Юпитера лететь почти 5 лет, до Сатурна - почти 7 лет, к Урану - 9 лет, к Нептуну - 11 лет. К Плутону аппарат «Новые горизонты» целенаправленно летел 9,5 лет. Пояс Койпера тот же аппарат достиг спустя 13 лет с момента старта.
Однако исследования планет не прекращаются. Только в июле 2020 года стартовали сразу 3 экспедиции к Марсу (США, КНР, ОАЭ), которые прибудут к месту назначения в феврале 2021 года.
Нет сомнений, что к концу нынешнего столетия, если ничего не случится с живущими на Земле людьми, будут обследованы все планеты и их значимые спутники, в том числе, возможно, и пилотируемыми аппаратами.
Будут решены вопросы существования внеземных форм жизни, основные проблемы планетогенеза.
Какие могут быть утилитарные цели в освоении околосолнечного пространства?
Их просматривается две:
- использование ресурсов космических объектов: планет, астероидов, комет;
- терраформирование планет в целях создания условий для жизни людей.
Первое направление не может быть реализовано по аналогии с земными подходами, то есть долететь – добыть – привезти. Обычный человек не представляет себе реальных масштабов удаленности объектов от Земли. Это миллионы километров и месяцы пути в один конец. Поэтому для использования ценных ресурсов далеких небесных тел нужно направлять сразу производственный комплекс, включающий добычу, обработку, изготовление и использование по назначению необходимых изделий. Излишне говорить об исключительности ожидаемых продуктов и их свойств.
(Существует нелепая теория о создании «сферы Дайсона» как этапа развития цивилизации в освоении космоса – конструкции, окружающей свою звезду (в нашем случае Солнце) для эффективного использования энергии ее излучения (которая на сегодняшний день на 99,9% тратится «впустую»). Масса такой «сферы» должна быть соизмеримой с массой всех каменных планет – планет земного типа. Напомним, что масса ВСЕХ тел солнечной системы составляет 0,2% массы Солнца).
В качестве иллюстрации масштабов путешествий к небесным телам нашей солнечной системы приведем сведения о миссиях японских аппаратов «Хаябуса» и «Хаябуса-2», которые исследовали астероиды Итокава и Рюгу соответственно. Первая миссия – зонда «Хаябуса» - стартовала 9 июня 2003 года; зонд достиг Итогава в сентябре 2005 года, провел часть исследований и забор грунта и вернулся на Землю 23 июня 2010 года. Расстояние от Земли около 300 млн. км. Вторая миссия – зонд «Хаябуса-2» - стартовал 3 декабря 2014 года, достиг астероида Рюгу, находящемся на расстоянии 211 млн.км., в июне 2018 года, высадил двух небольших роботов на поверхность астероида, произвел забор грунта и в декабре 2019 года направился обратно к Земле, которую достигнет в декабре 2020 года. Стоимость проекта «Хаябуса-2» составляет примерно 150 миллионов долларов. (То есть 150 миллионов долларов стоят несколько фотографий и несколько грамм вещества астероида).
Терраформи́рование (от латинского terra — земля и forma — вид) — по информации Википедии – это изменение климатических условий планеты, спутника или же иного космического тела для приведения атмосферы, температуры и экологических условий в состояние, пригодное для обитания земных животных и растений.
Самая близкая планета к условиям земной жизни – Марс: он ненамного меньше Земли, имеет атмосферу, запасы воды. Но есть проблемы: у Марса довольно слабая гравитация и совсем нет магнитного поля, что привело к утрате некогда плотной атмосферы и жидкой воды на поверхности. Рассматриваются такие пути терраформирования как растопление полярных шапок Марса с помощью орбитальных зеркал (высвобождение СО-2, который сейчас находится в твердом кристаллическом состоянии, что даст парниковый эффект), а также бомбардировка поверхности планеты астероидами (что также позволит нагреваться атмосфере Марса, создавая парниковый эффект).
Более проблемной является Венера, на которой просто адские условия: гигантское давление порядка 100 атмосфер, температура выше чем на Меркурии – около 500 градусов С, атмосфера состоит из углекислого газа, плотный слой облаков из серной кислоты. Терраформирование предлагается проводить в несколько этапов: снизить температуру с помощью бомбардировки астероидами или ядерными зарядами для создания эффекта «ядерной зимы»; отрегулировать состав атмосферы с помощью микроорганизмов, потребляющих углекислый газ; нейтрализация кислот, экранирование избыточного солнечного излучения.
На сегодняшний день перспективы терраформирования планет – прежде всего похожих на Землю: Марса и Венеры – являются умозрительными ввиду гигантских затрат и нерешенности ряда научных и технических вопросов.
Кроме того – пока освоение околоземного и околосолнечного пространства проводится с помощью ракет на химической тяге.
Но в настоящее время активно ведутся разработки аппаратов с ядерными силовыми установками. Проект корабля ТЭМ (транспортно-энергетический модуль) с ядерным двигателем российского производства был показан на выставке Арми-2020. Ожидаемая скорость – около 300 000 км/час. Первый полет предполагается совершить в 2030 году.
«На международном конгрессе астронавтики в 2010 году глава ФКА «Роскосмос» А.Н.Перминов сказал: «попытки улучшить характеристики существующих двигательных систем бесперспективны. Сколько бы специалисты всего мира по ракетным двигателям не трудились, возможный максимальный эффект будет исчисляться долями процентов. «Из существующих ракетных двигателей, будь это жидкостные или твердотопливные, выжато все, и попытки увеличения тяги, удельного импульса просто бесперспективны». Следовательно, эффективное увеличение параметров могут обеспечить ядерные энергодвигательные установки (ЯЭДУ). "ЯЭДУ дают увеличение в разы. На примере полета к Марсу - сейчас надо лететь 1,5-2 года туда и обратно, а можно будет слетать за 2-4 месяца».
А дальше звезды. – А зачем нам звезды?
Человечество на протяжении всей своей истории беспокоит вопрос: что там, в глубинах Вселенной?
Чтобы ответить на этот вопрос, нужно сразу определить ограничения на поиски ответа на него.
Первое. Полет к звездам невозможен по физическим ограничениям.
То есть непосредственно там оказаться представителям землян «не светит» в ближайшие столетия точно.
До ближайшей звезды расстояние 4 световых года, до центра нашей Галактики – 30 000 световых лет, до ближайшей соседней галактики – Туманности Андромеды – 2 миллиона световых лет.
Свет, как мы знаем, летит со скоростью 300 000 км/сек. В соответствии с выводами теории относительности, ни одно материальное тело не может достичь скорости света, т.к. при приближении к этой скорости его масса возрастает многократно.
(В этой статье мы не рассматриваем «нуль-транспортировки», «кротовые норы» и другие сверхсветовые перемещения в пространстве, которые являются на сегодняшний день чистой фантазией).
Если достичь скоростей, пусть в несколько раз меньших скорости света, то по времени полет к ближайшим звездам становится реальным. – Если речь о небольших и, конечно, беспилотных аппаратах.
Даже самые малые аппараты потребуют для разгона со скоростями, сравнимыми со световой, огромной энергии. Плюс, необходимо предусмотреть после участка разгона участок торможения – если мы хотим попасть на какой-то конкретный объект, а не удивить Вселенную. Потом еще обратный путь или достижение цели «в один конец» для передачи параметров измерений, фото и видео изображений.
При этом масса двигателя, топлива тоже включается в разгонную массу, что создает прогрессию затрат энергии для обеспечения полета: чем больше масса двигателя, тем больше нужно топлива и т.д.
Поэтому сначала будут запускаться микро-аппараты, чтобы достичь ближайших звезд в рамках одной человеческой жизни, одного поколения.
Если говорить о полетах людей к звездам, то здесь проявляются парадоксы времени.
К пилотируемому кораблю, предназначенному для межзвездных путешествий, предъявляется ряд особых требований: защита от столкновений с твердыми фрагментами (крайне маловероятное событие), защита от радиации, обеспечение питанием, водой, воздухом, теплом на протяжении всего полета, который будет длиться многие десятилетия, а то и столетия. Нужно пространство для размещения экипажа, запас места для увеличивающейся во время полета человеческой популяции. То есть нужна замкнутая эко-система, которая будет весить многие тысячи тонн. Разгонять такую махину до околосветовых скоростей нереально.
Большая продолжительность полета, намного превосходящая продолжительность одной человеческой жизни, может привести к утрате важности цели, утрате смысла путешествия, причем не только для экипажа, но и для землян, отправивших их в это путешествие.
Похожая ситуация описана в романе Роберта Хайнлайна «Пасынки Вселенной», где потомки первых членов экипажа забыли пославшую их родину, потеряли смысл своей миссии.
Кроме того, цель полета может оказаться несоответствующей ожиданиям, поскольку мы не можем достоверно судить об объектах, находящихся на расстояниях многих световых лет.
Поэтому людям отправляться в межзвездное путешествие не только не по силам, но и бессмысленно.
И что же нам нужно от звезд?
Первое – любопытство. Желание увидеть, каковы они – миры других звезд. Чисто эстетическая тяга к недоступному.
Второе. Поиск внеземной жизни. Любые формы жизни, отличные от известных нам, помогут расширить представления об этом важнейшем феномене Вселенной.
Третье. Поиск внеземных цивилизаций, внеземного разума.
Рассмотрим подробнее эти цели.
Первое – любопытство. Хочется увидеть, как выглядят другие планеты, обращающиеся вокруг других звезд. Это желание усиливают художники-фантасты, изображающие возможные пейзажи на планетах иных звезд. Они, бесспорно, будоражат воображение.
Например: альбом «Пейзажи других планет»: https://vk.com/album8225117_274213781
Но «посмотреть» – это легковесное, суетное желание.
Лететь десятилетия, а то и столетия, чтобы увидеть?!
«Увидеть» можно двумя способами:
- моделировать результаты изучения экзопланеты, создавая образ ее поверхности, ее атмосферы.
Или направить туда компактный зонд, который, как мы знаем, может лететь с высокими скоростями, и который передаст нам, в конечном счете, фото- и видео-изображения.
Но есть серьезные сомнения в востребованности этой цели. Например, на сегодняшний день сфотографированы все планеты Солнечной системы, часть спутников.
Например: https://vk.com/club161011678?w=wall-161011678_12%2Fall .
И что, нужны эти изображения нашим современникам?
Как в шутке – вопрос к тем, кто снимает салюты на телефон: как часто вы пересматриваете эти кадры?
Можно заметить также, что «портреты» планет (за исключением Земли) достаточно однообразны: каменистая равнина, кратеры, безжизненные возвышенности и впадины.
Есть замечательный эпизод в романе Ивана Антоновича Ефремова «Туманность Андромеды».
Космонавт Эрг Ноор рассказывает о своей мечте:
«Парус» не вернулся. Но он дошел до цели и погиб на обратном пути, успев послать сообщение. Целью была большая планетарная система голубой звезды Веги, или Альфы Лиры.
Полученное сообщение прерывалось и потом совсем замолкло.
Я помню его дословно: «Я Парус, я Парус, иду от Веги двадцать шесть лет... достаточно... буду ждать... четыре планеты Веги... ничего нет прекраснее... какое счастье!..»
Они открыли какие-то особенно прекрасные миры. И я давно уже мечтаю повторить путь «Паруса» - с новыми усовершенствованиями это теперь возможно и с одним кораблем.
С юности я живу мечтой о Веге - синем солнце с прекрасными планетами»!
Найдя погибший «Парус», звездолетчики видят съемки планет Веги – мертвые раскаленные каменные поверхности.
— Я мечтал о Веге после сообщения «Паруса», — повернулся к Эону Талу Эрг Ноор. — Теперь ясно, что тысячелетняя тяга к дальним и прекрасным мирам закрыла глаза и мне и множеству мудрых и серьёзных людей.
— Как вы теперь расшифруете сообщение «Паруса»?
— Просто. «Четыре планеты Веги совершенно безжизненны. Ничего нет прекраснее нашей Земли. Какое счастье будет вернуться!».
Вторая цель – поиски форм жизни на других планетах, или следов жизни. Они ведутся давно. Существует наука астробиология, посвященная поиску жизни за пределом Земли и изучению возможности ее существования в условиях, отличных от земных.
Основные проблемы астробиологии – изучение обстоятельств зарождения и развития жизни на Земле, выяснение граничных условий органической жизни, поиск жизни на планетах Солнечной системы, исследование химической (предбиологической) эволюции органического вещества.
На Марсе работают марсоходы, изучая поверхность планеты, в том числе, занимаясь поисками следов жизни. Отработали свой ресурс марсоходы «Соджорнер» (04 июля – 27 сентября 1997 года), «Спирит» (04 января 2004 – 22 марта 2010), «Оппортьюнити» (25 января 2004 – 10 июня 2018).
В настоящее время работает марсоход «Кьюриосити» (начало работы 6 августа 2012 года).
Сейчас к Марсу летит новый планетоход «Персевирэнс», который имеет помимо движущейся платформы еще и беспилотный летательный аппарат, для изучения поверхности Марса с высоты в несколько десятков метров.
Однако следов жизни пока на Марсе не обнаружено.
В 2020 году на Венеры методом спектрального анализа обнаружен фосфин, который может быть продуктом жизнедеятельности анаэробных бактерий.
Фосфин (фосфористый водород, фосфид водорода, гидрид фосфора) представляет собой бесцветный ядовитый газ, и на нашей планете он имеет исключительно биологическое происхождение. Он имеет выраженный запах тухлой рыбы или чеснока. Длительное вдыхание газа при концентрации 10 мг/м³ приводит к летальному исходу. Фосфин также способен к самовозгоранию при контакте с кислородом. Стоит отметить, что речь не идет о газе в чистом виде.
Таким образом, либо на Венере происходят процессы жизнедеятельности, либо газ на планете вырабатывается иным, неизвестным науке образом. Астрономы обнаружили фосфин в слое облаков Венеры, где температуры довольно близки к температурам на нашей планете. Открытие следов фосфина принадлежит Дэвиду Клементсу, астрофизику из Имперского колледжа Лондона.
(https://habr.com/ru/news/t/519126/)
Других данных об обнаружении жизни вне Земли нет.
Что же касается разумной жизни в других уголках Вселенной, то это вопрос в высшей степени дискуссионный.
Например, программа СЕТИ по поиску внеземных цивилизаций и вступлению с ними в контакт действует с 1959 года. Работают радиотелескопы, ища сигналы разумных существ, в космическое пространство направляются радиосообщения для связи с возможными «братьями по разуму».
Но космос молчит.
На аппаратах «Пионер-10», «Вояджер» (1 и 2) установлены таблички с основной информацией, характеризующей местоположение Земли, основные параметры нашей цивилизации.
Вероятность, что кто-то встретит эти аппараты в бескрайнем космосе, ничтожна.
Может ли быть разумная жизнь во Вселенной? Нет четкого доказательства ни возможности, ни невозможности этого.
Что мы ищем сегодня? Упорядоченные радиосигналы – но их испускают, например, пульсары (и люди поначалу приняли их за начало контакта). Визуальные эффекты – но Вселенная богата разными физическими явлениями.
На мой взгляд, искать проявления разумной жизни в области физики бесперспективно. Если цивилизация высокоразвита и стремится к контакту, она должна создать сообщение нефизического характера, чтобы «отстроится» от природы. (Например, ближайшими звездами выложить надпись «Миру мир!». Это шутка, конечно. Хотя ЦК бы одобрил).
И зачем разуму контакт?
И последнее.
Прежде чем искать другой разум, нужно убедиться в собственной разумности.
Приведем ряд фактов.
Ежегодные траты на вооружения составляют 1,7 трлн. долларов США (2019). Траты на освоение космоса составляют 3% от расходов на вооружения. Отсюда понятно, каковы приоритеты у так называемого человечества.
Второе. Масштабы голода в мире. В 2019 году число голодающих в мире составило 690 млн, что на 10 млн больше, чем в 2018 году. Всего голодают 8,9% населения планеты. По мнению экспертов ООН, для искоренения голода необходимо выделять не менее $30 млрд долл. ежегодно, т.е. 1,8% от расходов на вооружения.
Третье. Загрязнение окружающей среды. Если в так называемых благополучных странах вопросы экологии отрегулированы законодательством и решены практически, то в беднейших странах, коих большинство (и по площади, и по населению) ситуация с загрязнением окружающей среды просто ужасающая: гигантские свалки, сброс био- и химических отходов – в водоемы, реки, озера, моря и океаны, загрязнение атмосферы промышленными предприятиями.
Добывающая промышленность оставляет после себя «лунный пейзаж»: горные выработки и гигантские отвалы. При этом необходимая рекультивация не проводится. А значит, уменьшаются посевные площади, площади лесов, которые являются источником кислорода, ценных растительных ресурсов, средой обитания многих видов животных. То есть добыча производится за счет уменьшения биосферы.
Но мы разрабатываем планы терраформирования других планет.
Кроме того, до сих пор имеются огромные неисследованные с точки зрения добычи полезных ископаемых территории, включая дно Мирового океана.
Но мы стремимся в далекий космос за ресурсами.
Далее. На Земле огромные необжитые пространства, при этом огромное количество бездомных людей, людей, нуждающихся в жилье.
При этом имеются технологии создания теплозащищенного жилья, жилья замкнутого цикла, которые могут размещаться в любых климатических зонах вплоть до крайнего Севера.
Выводы. Человечества как единой общности не существует. Есть группа стран хищников, обирающих другие страны ценой деградации людей и окружающей среды.
Человечество не способно объединиться, а без этого оно не сможет полноценно решать задачи освоения космоса.
Сегодня полеты в космос больше являются предметом престижа и соперничества сверхдержав.
Поэтому претензии на разумность «человечества» мягко говоря преувеличены.
Потому что способность преодолевать противоречия, объединять усилия, ставить моральные ценности выше ценностей эгоистичных и есть признаки разумности.
Человечество на самом деле ищет в космосе решение своих проблем, которые может решить самостоятельно, но не желает этого.
Снаут – один из обитателей станции «Солярис» – говорил:
«Мы отправляемся в космос приготовленные ко всему, то есть к одиночеству, борьбе, страданиям и смерти.
Из скромности мы не говорим этого вслух, но думаем про себя, что мы великолепны.
А на самом деле, на самом деле это не все и наша готовность оказывается недостаточной.
Мы вовсе не хотим завоевывать космос, хотим только расширить Землю до его границ.
Одни планеты пустынны, как Сахара, другие покрыты льдом, как полюс, или жарки, как бразильские джунгли.
Мы гуманны, благородны, мы не хотим покорять другие расы, хотим только передать им наши ценности и взамен принять их наследство. Мы считаем себя рыцарями святого Контакта.
Это вторая ложь. Не ищем никого, кроме людей. Не нужно нам других миров.
Нам нужно зеркало. Мы не знаем, что делать с иными мирами.
Достаточно одного этого, и он-то нас уже угнетает.
Мы хотим найти собственный, идеализированный образ, это должны быть миры с цивилизацией более совершенной, чем наша.
В других надеемся найти изображение нашего примитивного прошлого, в то же время по ту сторону есть что-то, чего мы не принимаем, от чего защищаемся.
А ведь мы принесли с Земли не только дистиллят добродетели, героический монумент Человека!
Прилетели сюда такие, какие есть в действительности, и когда другая сторона показывает нам эту действительность - не можем с этим примириться». — Станислав Лем, «Солярис».
Сам Лем как-то заметил: «Кто-то еще более злословный, нежели я, мог бы, в конце концов, заметить, что мысленные экспедиции к звездам - это просто побег от множества неразрешимых земных проблем».
Людям, которые находятся под гипнозом рассуждений о «контакте», о «поиске обитаемых миров», следовало бы напомнить, что у нас планета – одна, другой не будет, поэтому наша главная задача – навести порядок в своем доме.
Для этого нужно изменить сознание людей, переориентировать от ценностей потребления, к ценностям созидания, освоения нового.
Здесь, на Земле.