К Альфе Центавра почти со скоростью света — Мир Знаний

К Альфе Центавра почти со скоростью света

Миллиардер из Кремниевой долины финансирует дерзкий проект — послать комический зонд к одному из ближайших соседей нашего Солнца. В экспедиции, получившей название «Прорывной бросок к звезде», лазеры будут использованы для разгона до огромной скорости световых парусов с прикрепленными к ним микросхемами вроде тех, что находятся внутри смартфона, которые смогут сделать фотографии, провести измерения и с помощью светового пучка отослать полученные данные назад, на Землю. Эксперты говорят, что проект слишком рискованный, дорогой и, возможно, закончится неудачей, но тем не менее захватывающий и дающий шанс послать рукотворный объект к другой звезде.

Весной 2016 г. я была на одном из приемов, на котором присутствовал также и Фримен Дайсон (Freeman Dyson), блестящий физик и математик, почетный профессор Института перспективных исследований в Принстоне, штат Нью-Джерси. В то время ему было 92 года. От него никогда не услышишь то, что ожидаешь услышать, поэтому я спросила его: «Что новенького?» Он улыбнулся своей загадочной улыбкой и ответил: «По всей видимости, мы летим к Альфе Центавра». Эта звезда — одна из ближайших соседей нашего Солнца, и один из миллиардеров Кремниевой долины объявил недавно, что выделил средства для проекта, названного им «Прорывной бросок к звезде» (Breakthrough Starshot), с целью послать туда космический аппарат специального вида. «На ваш взгляд, это хорошая идея?», — спросила я. Улыбка на лице Дайсона стала еще шире: «Нет, это глупость». А затем он добавил: «Но сам космический зонд заслуживает внимания».

Космический зонд действительно интересен. Вместо традиционной ракеты, движимой за счет химических реакций и достаточно большой, чтобы нести космонавтов или тяжелые научные приборы, «Бросок к звезде» — это облако крошечных многофункциональных микросхем, названных «Звездные чипы», каждая из которых прикреплена к так называемому солнечному парусу. Парус планируется настолько легким, что, будучи освещен лучом лазера, он разгонится до скорости 20% от скорости света. Чтобы достичь находящуюся от нас на расстоянии 4,37 световых лет Альфу Центавра с помощью самой быстрой из ракет, потребовалось бы 30 тыс. лет. «Звездный чип» смог бы добраться туда лет за 20. По прибытии к звезде микросхемы, не останавливаясь, за несколько минут промчатся мимо нее и ее планет, если таковые имеются, передавая домой картинки, которым, чтобы добраться до Земли, потребуется еще 4,37 года.

«Глупость», по мнению Дайсона, заключается в том, что экспедиция «Бросок к звезде» имеет не совсем научный характер. То, что астрономы хотят узнать, — вовсе не то, что можно выудить при быстром пролете мимо, никто даже не знает, есть ли у Альфы Центавра хотя бы одна планета, поэтому «Бросок к звезде» не в состоянии даже пообещать взглянуть на иные миры с близкого расстояния. «Мы не уделяли столь же пристальное внимание научным проблемам, — говорит астрофизик Эд Тернер (Ed Turner) из Принстонского университета, член консультативного комитета проекта «Бросок к звезде». — Мы считали само собой разумеющимся, что научная сторона будет интересна». Но в августе 2016 г. команде проекта «Бросок к звезде» повезло: никоим образом не связанный сними консорциум европейских астрономов обнаружил планету около расположенной рядом с ней звезды, Проксимы Центавра, находящуюся к нам на десятую часть светового года ближе, чем Альфа Центавра. Неожиданно проект «Бросок к звезде» стал единственным сколько-нибудь реальным в обозримом будущем способом достичь планеты, обращающейся вокруг другого солнца. Но даже если и так, проект «Бросок к звезде» выглядит скорее как мечта тех любителей научной фантастики и межзвездных путешествий, которые серьезно и постоянно рассуждают об отправлении людей за пределы Солнечной системы с помощью техники, которая наверняка появится, если будет выделено достаточно денег и родится много новых технических чудес.

Однако для проекта «Бросок к звезде» чудес не требуется. Необходимая для этого техника, хотя сегодня пока не существует, основана на уже имеющейся в нашем распоряжении технологической базе и не противоречит ни одному из законов физики. К тому же проект подкреплен деньгами. Юрий Мильнер, предприниматель, который финансирует также и другую научно-исследовательскую программу, «Прорывные инициативы», а также учредил ежегодную Премию за прорыв в науке, дает импульс проекту «Бросок к звезде», выделив на его первоначальное развитие $100 млн. Более того, Мильнер организовал консультативный комитет, достаточно впечатляющий, чтобы убедить скептиков в том, что проект «Бросок к звезде» работоспособен. В него вошли специалисты мирового уровня по лазерам, парусам, интегральным схемам, экзопланетам, аэронавтике и управлению большими проектами плюс два нобелевских лауреата, директор одной из британских королевских астрономических обсерваторий, видные астрофизики, штат толковых опытных инженеров — и Дайсон. Хотя он и считает экспедицию «Бросок к звезде» глупостью, но кроме того говорит, что концепция солнечного паруса, толкаемого лазерным лучом, вполне разумна и заслуживает серьезного рассмотрения. В целом мало кто отважился бы заключить на долгий срок пари против организации с таким количеством денег, штатом первоклассных советников и толковых инженеров.

Каковыми бы ни были шансы на успех, этот проект абсолютно непохож на любую из прошлых космических экспедиций. «В проекте «Бросок к звезде» необычно все». — утверждает Джоан Джонсон-Фриз (Joan Johnson-Freese). эксперт в области политики космических исследований из Военно-морского колледжа США. Цели проекта, способ финансирования и структура— иные, нежели у всех прочих участников космической гонки. Коммерческие аэрокосмические компании основное внимание уделяют получению прибыли и пилотируемым полетам, которые не выходят за пределы Солнечной системы. NASA, у которого нет планов межзвездных полетов, слишком стремится избежать риска, чтобы принять участие в чем-нибудь столь неопределенном; их бюрократические процедуры зачастую слишком неповоротливы и чрезмерны, а их космические экспедиции целиком во власти непоследовательной финансовой прихоти Конгресса США. »NASA вынуждено ожидать, а миллиардеры могут сделать это немедленно,— говорит ЛероЙ Чиао (Leroy Chiao). бывший астронавт и командир Международной космической станции. — Вы просто подбираете команду — и вперед».

Как отправиться к звезде

Проект «Прорывной бросок к звезде»— это амбициозный план послать крошечные зонды к одной из соседних звезд, чтобы получить фотографии и провести измерения во время непродолжительного пролета. Эта экспедиция, возможно, станет первым межзвёздным путешествием в истории человечества. Финансируемый в рамках «Прорывных инициатив», этот проект предполагает использовать давление лазерного пучка, посылаемого с Земли, для разгона сверхтонких листков, называемых световыми парусами, прикрепленных к крошечным зондам, получившим название «Звездные чипы» (все вместе называется нанозондом), которые затем отправят свои сообщения в виде лазерного пучка к нам домой.

Ракета выведет «корабль-матку» на орбиту вокруг Земли, откуда в течение более трех лет она будет выпускать по одному нанозонду в сутки, а они начнут полет к своей цели.

Сто миллионов небольших лазеров, расположенные в виде матрицы, на площадке размером примерно километр на километр, будут работать как фазированная решетка, объединяя сто миллионов лучей в один когерентный пучок. Будучи нацеленным на почти невесомый парус «Звездного чипа», лазерный пучок всего за несколько минут разгонит его до скорости почти в 20% от скорости света.

«Звездные чипы» будут передавать информацию на Землю, посылая сигнал на ту же самую решетку лазеров, которая использовалась для их разгона. На межзвездных расстояниях «Звездные чипы» должны быть нацелены с исключительной точностью, чтобы фотографии и научные данные смогли достичь Земли.

«Звездный чип»

Космический зонд, совершающий это путешествие, будет походить на небольшие интегральные схемы внутри наших смартфонов и весить около 1 г каждый. На кристалле со стороной 15 мм разместятся компьютер, фотокамеры, батареи, устройства связи, а также, возможно, спектрографы, чтобы изучать химию звезд и планет, и магнетометры, чтобы измерить магнитное поле.

Световой парус

Световые паруса со стороной примерно в 4 м для проекта «Бросок к звезде» будут ускоряться за счет отдачи при отражении от них лазерного пучка; они должны быть чрезвычайно легкими, прочными и иметь коэффициент отражения 99,999%, чтобы разогнать «Звездные чипы» до скорости 20% от скорости света. Ученые еще не решили, прикреплять ли микросхему к парусу кабелями или же смонтировать парус прямо на микросхеме.

План игры

Человека, который стоит за проектом «Бросок к звезде», всегда вдохновляли далекие экспедиции. Юрий Мильнер родился в Москве в 1961 г., том самом, когда Юрий Гагарин стал первым человеком, полетевшим в космос. «Мои родители послали мне сообщение, назвав меня Юрием», — говорит он, подразумевая, что они хотели, чтобы он пошел непроторенным путем. Так Юрий пришел в физику. «Это было моей первой любовью». — признается он. Мильнер учился десять лет, а затем занимался квантовой хромодинамикой. «К сожалению, у меня получалось не очень». Тогда он занялся бизнесом, стал одним из первых инвесторов Facebook и Twitter и скопил состояние, как утверждают около $3 млрд. «И вот, вероятно, года четыре назад, — продолжает Мильнер. — я вновь вспомнил о своей первой любви». В 2013 г. он учредил прорывные премии, по одной в области биологии, математики и физики, а в 2015 г. дал старт тому, что называет своим хобби, «Прорывным инициативам». Это что-то вроде пропагандистской кампании по привлечению внимания к космосу: премия номиналом в$1 млн за лучшее послание внеземным цивилизациям; $100 млн на программу более тщательных поисков внеземного разума; и вот теперь— $100 млн на проект «Бросок к звезде».

В начале 2015 г. Мильнер рекрутировал основу своей команды для программы «Бросок к звезде» из людей, которых встречал на различных заседаниях «Прорывных инициатив». Председателем правления программы «Бросок к звезде» стал Абрахам Лоеб (Abraham Loeb). декан факультета астрономии Гарвардского университета, а исполнительным директором консультативного комитета— Пит Уорден (Pete Worden). который руководил Исследовательским центром Эймса NASA и участвовал в работе над совместной программой Управления перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) и NASA по межзвездному кораблю, который предполагалось запустить через 100 лет. Уорден привлек Пита Клупара (Pete Klupar), инженера, который то работал в аэрокосмической отрасли, то уходил из нее— и когда-то служил вместе с ним в Исследовательском центре Эймса в качестве технического директора. Они. в свою очередь, сформировали впечатляющий комитет, куда входят специалисты из профильных отраслей, которые, по всей видимости, желают участвовать в программе почти или вовсе бесплатно, а также такие известные персоны, как Марк Цукербергер и Стивен Хокинг. Политика руководства проекта «Бросок к звезде», очевидно, представляет собой нечто среднее между строгостью иерархического дерева принятия решений NASA и принятой в Кремниевой долине традиции собрать в одной комнате группу толковых специалистов, представить им перспективную цель и наблюдать за ними со стороны. Один из членов комитета, Джеймс Бенфорд (James Benford). президент компании Microwave Sciences, говорит, что задача— «дать нам ближайшую неделю и срок в пять лет, а мы будем думать, как соединить эти даты».

Собравшиеся члены команды сразу же согласились с тем, что, по всей видимости, следует решительно отмести мысль об отправке к Альфе Центавра людей как слишком призрачную перспективу и сфокусировать внимание на беспилотной экспедиции, которую, по их оценкам, можно было бы отправить приблизительно лет через 20. Затем они согласились с тем, что серьезной проблемой будет силовая установка космического аппарата. Поэтому в середине 2015 г. аспиранты и сотрудники Лоеба начали сортировать предложения на невозможные, невероятные и возможные. В декабре того же года они получили статью Филипа Лубина (Philip Lubin). физика Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, названную «Концепция межзвездного полета». В качестве силовой установки Лубин предложил использовать фазированную решетку из лазеров — то есть большое число небольших лазеров, синхронизированных между собой таким образом, что их излучение объединяется в один когерентный пучок. Этот лазерный пучок будет толкать интегральную схему, снабженную парусом, которой, чтобы достичь далекой звезды за десятилетие-другое, необходимо лететь со скоростью, сравнимой со скоростью света. (Похожая идея была опубликована 30 годами ранее физиком и писателем-фантастом по имени Роберт Форвард (Robert Forward); он назвал ее «Звездный пучок».) Хотя в то время такая техника была скорее научной фантастикой, нежели фактом, «по существу, я превратил «Звездный пучок» из научно-фантастической идеи в научную концепцию», — признается Лубин; он также был принят в проект.

В январе 2016 г. Мильнер, Уорден, Клупар, Лоеб и Лубин встретились в доме Мильнера в Кремниевой долине и выработали стратегию. «Входит Юрий, держа в руках бумагу с прикрепленными к ней клейкими листами для заметок, — рассказывает Лубин, — и начинает задавать правильные вопросы из области науки и экономики». Вся прелесть необычного подхода в работе над проектом заключалась в том, что в отличие от длительного процесса затребования и рассмотрения предложений, как в NASA, или постоянной заботы о возможности получения прибыли, как в коммерческой компании, команда проекта «Бросок к звезде» свободна строить фундамент плана, целиком базируясь лишь на том, что представляется ей наилучшим решением.

Единственный действительно дорогостоящий элемент проекта «Бросок к звезде» — это лазер. Паруса и микросхемы стоят недорого, и они одноразовые. Они будут загружены на ракету-носитель, выведены за пределы атмосферы и выпущены, как летающие рыбки, одна за одной — сотни или даже тысячи, настолько много, чтобы, как в стратегии размножения рептилии, потеря нескольких из них не отразилась на конечном результате. Каждая из микросхем будет освещена лазером и ускорится до 20% от скорости света за несколько минут. Затем лазеры выключат и микросхемы вместе с парусами отправятся в свободный полет. Когда они достигнут звезды, то отправят домой сообщения. «Еще десять лет назад мы не могли бы сколько-нибудь серьезно обсуждать все это», — говорит Мильнер. Но сейчас, когда прогресс в области совершенствования лазеров и микросхем растет экспоненциально, а ученые проектируют и создают новые материалы, путь «до нашей цели — не столетия, а несколько десятилетий».

Руководство проектом «Бросок к звезде» направило свою идею для обсуждения и попросило ученых выявить имеющиеся в ней камни преткновения. Никто ничего непреодолимого не нашел. «Я могу объяснить вам, почему это трудно и почему дорого, — говорит Лубин, — но не могу привести ни одного аргумента, почему это неосуществимо». К апрелю 2016 г. команда проекта пришла к согласию относительно системы, и 12 апреля Мильнер созвал пресс-конференцию на верхнем этаже Башни Свободы в Нью-Йорке, на которой были продемонстрированы видеоматериалы, мультипликация и выступили несколько членов консультативного комитета. Он представил «межзвездный парусник», несомый световым ветром. Все последующее лето ученые занимались расстановкой ориентиров для дальнейших шагов.

Звездные чипы и световые паруса

Вскоре команда проекта «Бросок к звезде» обнаружила, что, хотя он технически и осуществим, реализация его потребует огромного напряжения сил и долгого времени. Даже самое простое в нем — «Звездный чип» — кроет в себе множество проблем. Он должен быть крошечным, весом не более нескольких граммов, и в то же время иметь возможность собирать и отсылать домой данные, нести собственный источник питания и выдержать многолетнее путешествие. Несколько лет назад инженер группы Мэйсона Пека (Mason Peck) в Корнеллском университете создал то, что они назвали «Эльфами» (Sprites): несколько микросхем вроде тех, что используются в смартфонах, в которые были встроены датчики света, солнечные батареи и радиоприемник с передатчиком, и каждая из них была весом в 4 г.

Интегральные схемы для проекта «Бросок к звезде» будут базироваться на технологии, использовавшейся в «Эльфах», но весить они будут еще меньше, примерно 1 г, и при этом каждая будет нести по четыре камеры. Один из рассматриваемых вариантов вместо того, чтобы использовать тяжелые линзы, — сформировать над фотоэлементом крошечную дифракционную решетку, называемую плоским фильтром Фурье, чтобы разложить входящее излучение в спектральный образ, из которого изображение можно будет затем восстановить с любой глубиной фокуса с помощью компьютера. Другие устройства, предложенные для формирования на микросхеме, включают спектрометр для изучения химического состава атмосферы планеты и магнитометр для измерения магнитного поля звезды.

Микросхеме потребуется также возможность посылать полученные ею изображения на Землю с межзвездных расстояний. В настоящее время, чтобы пересылать информацию, на спутниках используются одноваттные лазерные диоды, но передача идет на гораздо более короткие расстояния. До сих пор, по словам Пека, самым большим расстоянием, с которого была осуществлена передача таким образом, была отправка сообщения с Луны, расположенной более чем в 100 млн раз ближе, чем Альфа Центавра. Чтобы нацелиться на Землю со звезды, лазерный прицел должен быть чрезвычайно точным. Однако в течение своего четырехлетнего путешествия луч света, несущий сигнал, расширится, а сам он ослабнет настолько, что к нам доберется в виде нескольких сот фотонов. Возможное решение — послать фотографии с одного «Звездного чипа» домой через несколько других, летящих на заданных расстояниях позади, которые будут выступать в качестве ретрансляторов. Получение информации со звездных зондов, по словам члена консультативного комитета проекта «Бросок к звезде» Зака Манчестера (Zac Manchester) из Гарвардского университета, «все еще представляет действительно серьезную проблему».

К тому же микросхемам, чтобы снабжать электричеством камеры и бортовые компьютеры для посылки данных на Землю в течение всего двадцатилетнего путешествия, требуется необычайно емкий источник питания. Принимая во внимание масштаб расстояний от Альфы или Проксимы Центавра до Земли и то, что для питания небольшой микросхемы в распоряжении будет всего лишь несколько ватт, понятно, что сигнал на Землю придет очень слабый, но «фотонов будет достаточно, чтобы приемник проекта «Бросок к звезде» смог бы его принять», — утверждает Пек. До настоящего времени не существует такого источника питания, который одновременно мог бы работать в холоде и темноте, весил бы меньше грамма и имел бы достаточную мощность. «Мощность — самая большая проблема для микросхемы», — продолжает Пек. Одно из возможных решений, которое он предлагает, — адаптировать для проекта крошечные ядерные батарейки, используемые в медицинских имплантатах. Другой путь — преобразовать в электричество энергию, которую парус получает, проносясь через заполненное газом и пылью межзвездное пространство и нагреваясь за счет трения.

Та же самая межзвездная среда, вероятно, создаст для микросхем и серьезную угрозу. Среда эта похожа на разжиженный дым от сигареты, говорит Брюс Дрэйн (Bruce Draine), астроном из Принстонского университета, тоже член консультативного комитета. Никто не знает точно, насколько плотна эта среда или каковы размеры пылинок, поэтому ее разрушительный потенциал оценить достаточно сложно. Столкновения «Звездных чипов» с пылинками любого размера со скоростью, близкой к скорости света, могут вызвать повреждения — от небольших воронок до полного их разрушения. Если размер «Звездного чипа» — 1 см2, говорит Дрэйн, «они столкнутся со множеством таких частиц». Одной из защитных мер от частиц меньшего размера могло быть покрытие толщиной в 1–2 мм из бериллиевой бронзы, хотя все же крупинки пыли, скорее всего, вызовут катастрофические повреждения. «Микросхема либо выживет, либо нет», — говорит Пек, но при удачном стечении обстоятельств из отправленного в путь роя микросхем численностью в несколько сотен или тысяч нескольким выполнить миссию все же удастся.

Следующая по сложности задача — парус. «Звездные чипы» будут разгоняться за счет отдачи света, отраженного от их парусов, так же как при отскоке теннисного мяча от ракетки он толкает ее назад. Чем больше отразится света, тем больше будет сила тяги и тем быстрее парус наберет скорость; чтобы достичь 20% от скорости света, световой парус для проекта «Бросок к звезде» должен отражать 99,999% падающего на него света. «Весь тот свет, который не отразится, уйдет на нагрев паруса», — объясняет Джеффри Лэндис (Geoffrey Landis), ученый из Исследовательского центра им. Гленна NASA и член консультативного комитета, а если учитывать исключительно высокую температуру лазерного пучка (в пучке лазера неравновесное состояние фотонов, поэтому говорить о его температуре бессмысленно, температуру луча можно считать равной 0 K° или бесконечно большой; правильно было бы говорить о необычайно большой мощности пучка. — Примеч. пер.), «даже небольшая доля мощности лазера, идущая на нагрев паруса, вызвала бы катастрофические последствия». По сравнению с нынешними солнечными парусами, которые для отправки нескольких экспериментальных космических аппаратов в полет по Солнечной системе использовали свет от Солнца, они должны быть намного легче и толщиной в несколько атомов, «не толще стенки мыльного пузыря», — продолжает Лэндис. В 2000 г. в эксперименте, продемонстрировавшем наилучшее приближение к требуемым характеристикам, Бенфорд использовал пучок СВЧ-излучения, чтобы разогнать парус из тончайшей углеродной микросетки. В своем эксперименте он достиг ускорения 13 g (в 13 раз больше ускорения свободного падения на поверхности Земли), тогда как парус для проекта «Бросок к звезде» должен выдерживать ускорение до 60 тыс. g. Парус так же, как и «Звездный чип», должен противостоять пыли межзвездной среды, которая может его изрешетить. Пока нет такого материала, который был бы настолько легок, прочен, термостоек, имел бы высокую отражательную способность и стоил бы не многие миллионы долларов. «Одно из нескольких чудес, которые мы должны продемонстрировать, — это изобрести материал для паруса», — говорит Клупар.

Но в отношении конструкции паруса остаются и другие вопросы, требующие решения. Его можно прикрепить к микросхеме с помощью кабелей, или же саму микросхему можно смонтировать непосредственно на нем. Парус можно сделать вращающимся, дав ему возможность ориентироваться в направлении лазерного луча. После первоначального ускорения парус можно будет сложить как зонтик, сделав его менее уязвимым во время путешествия. А когда «Звездный чип» приблизится к Альфе Центавра, то можно будет его раскрыть и настроить его кривизну так, чтобы использовать в качестве зеркала телескопа или антенны для отправки сообщений на Землю. «Это кажется труднопреодолимой проблемой, — продолжает Лэндис, — но мы и раньше решали такие».

Однако все перечисленные трудности покажутся детскими игрушками по сравнению с проблемой постройки лазерного излучателя, который должен толкать парус. Единственное условие, при котором проект «Бросок к звезде» сможет достичь скорости достаточно близкой к скорости света, — это невиданной мощности 100-гигаваттный лазер. В Министерстве обороны США есть лазеры даже мощнее, рассказывает Роберт Петеркин (Robert Peterkin), главный научный сотрудник Управления направленной энергии Научно-исследовательской лаборатории ВВС США, но они светят в течение лишь одной миллиардной или триллионной доли секунды.

Источник лазерного излучения для проекта «Бросок к звезде» должен будет светить на каждый парус в течение нескольких минут. Чтобы достичь такой мощности в течение долгого времени, небольшие волоконные лазеры можно сгруппировать в решетку и согласовать их фазы так, чтобы излучение от каждого из них объединилось в один когерентный луч. В Министерстве обороны США уже строили фазированные решетки из лазеров, но их решетка состояла всего из 21 лазера, была не более 30 см в сечении, продолжает Петеркин, и давала суммарную мощность, не превышающую несколько десятков киловатт. Источник излучения для проекта «Бросок к звезде» должен будет состоять из 100 млн таких киловаттных лазеров, а решетка будет размещена на площадке размером километр на километр. «Насколько все это опережает современный уровень техники в данной области?» — вопрошает Петеркин.

«Но это еще не самое скверное», — добавляет он. Луч каждого из 100 млн небольших лазеров будет отклоняться под действием обычных турбулентных процессов в атмосфере, причем каждый посвоему. И, наконец, все их нужно направить и сфокусировать на парус размером 4 м2 с расстояния 60 тыс. км. «На сегодня, — сухо говорит Роберт Фугейт (Robert Fugate), ученый, работавший в Управлении направленной энергии, а ныне в отставке, который также состоит в членах консультативного комитета, — меня привлекла задача направить излучение 100 млн лазеров сквозь атмосферную турбулентность на мишень размером 1 м, удаленную на 60 тыс. км». Свет может вообще не попасть на парус или, что более вероятно, осветить его неравномерно, так, что на различные части паруса будут действовать силы разной величины, заставляя его беспорядочно кувыркаться, вращаться или вообще выскользнуть из луча.

И снова команда проекта «Бросок к звезде» предложила возможное решение, но такое, которое тянет за собой новый клубок проблем. В технике, получившей название «адаптивная оптика» и уже используемой на крупных телескопах для устранения искажений, вызванных атмосферной турбулентностью, применяются зеркала изменяемой формы, которые создают равное атмосферному искажение волнового фронта, но противоположного знака. Однако для того чтобы использоваться в проекте «Бросок к звезде», эта техника потребует значительной адаптации. В случае лазерного излучателя, чтобы корректировать влияние атмосферы, вместо настраиваемых зеркал ученым потребуется точно настраивать каждое из волокон лазера. Современная адаптивная оптика, используемая в телескопах, позволяет в лучшем случае добиться разрешения точки размером 30 тысячных долей угловой секунды в поперечнике. Для проекта «Бросок к звезде» потребуется фокусировать луч с точностью до 0,3 тысячных угловой секунды по обеим координатам — ничего подобного получить еще никому не удавалось.

Но даже если всю эту разрозненную и требующую для своего создания гигантских усилий технику удастся построить, она должна будет работать совместно, как единый механизм, что для руководства проекта «Бросок к звезде» выглядит как складывание пазла из фигур, форма которых постоянно претерпевает изменения или которых вообще пока еще не существует. Уорден называет этот процесс «искусством [построения] долговременной программы исследований на грани возможного». У системы «пока нет единой конструкции», говорит Кевин Паркин (Kevin Parkin) из компании Parkin Research, системный инженер, также входящий в комитет. План на первую пятилетку, говорит Клупар, — это «собрать урожай имеющейся уже сейчас техники», то есть под руководством экспертов в соответствующих областях из числа членов комитета участники команды проведут эксперименты в небольших масштабах и построят математические модели. Они начали работу зимой 2015–2016 гг. с анализа существующей техники и рассмотрения предложений по технике, которой пока еще не существует; весной 2017 г. они намерены заключить небольшие контракты на суммы от нескольких сот тысяч до полутора миллионов долларов каждый. Затем пойдут прототипы, и при условии их успешного завершения конструирование лазера и паруса начнется приблизительно в начале 2030-х гг. с запуском зондов в середине 2040-х гг. К этому времени проект «Бросок к звезде» будет, вероятно, стоить несколько миллиардов долларов и, если повезет, вовлечет в работу над ним людей из правительств, лабораторий и космических агентств США, Европы и Азии. «Я изложу все доводы в пользу и надеюсь, что к нам присоединятся новые участники, — говорит Мильнер. — Проект должен стать глобальным», — добавляет он, не забывая упомянуть об обоснованной озабоченности по поводу национальной безопасности в связи со строительством гигантской лазерной установки. «Если вы затеваете что-то вроде этого в тайне, появится гораздо больше вопросов. Важно открыто заявить о своих намерениях!»

На звезды равняйсь!

С учетом всех этих препятствий каковы шансы на успех? Технически продвинутые люди, не связанные с проектом «Бросок к звезде», оценивают их как небольшие; несколько человек сказали мне откровенно:

«Они не полетят к Альфе Центавра». Давид Шарбонно (David Charbonneau) из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики утверждает, что в конечном итоге проект станет настолько затратным, что дело «может дойти до того, что придется убеждать население США отдать на его выполнение 5% национального дохода — такую же долю, как на программу «Аполлон»».

Те, кто непосредственно связан с проектом «Бросок к звезде», полагают, что шансы несколько выше, но при этом остаются прагматиками. «Мы определенно можем использовать лазеры, чтобы послать летательный аппарат к Альфе Центавра, — уверен Грег Мэтлофф (Greg Matloff) из Нью-Йоркского технического колледжа, член комитета. — Сможем ли мы иметь их в своем распоряжении через 20 лет, я не знаю». Зак Манчестер из Гарварда говорит: «В течение ближайших 50 лет шансы весьма высокие; через 100 лет — стопроцентные». Уорден полагает, что их подход определяется целью и «возможно, через пять лет мы выясним, что мы не сможем его реализовать». Свою задачу в проекте «Бросок к звезде» Мильнер, помимо финансирования, видит в том, чтобы не дать ему выйти за рамки осуществимого в область научной фантастики. «Если для его осуществления потребуется больше, чем одно поколение, — заявил он, — мы не будем работать над этим проектом».

До конца августа прошлого года я считала, что Дайсон был прав; технические решения проекта «Бросок к звезде» действительно интригующие, но Альфа Центавра — глупость. На самом деле эта звезда — двойная система (Альфа Центавра A и B) и обе ее звезды принадлежат к солнечному типу, словом, ничего необычного. Астрономы, по словам Шарбонно, очень хорошо изучили такие звезды, и, хотя было бы полезным сравнить их сияние и магнитные поля с нашим Солнцем, «то, что мы узнали бы о физике звезд, отправившись туда, не стоит затрат».

Теперь, когда астрономы знают, что у соседки Альфы Центавра есть планеты, научные доводы стали более обстоятельными. Расположенная чуточку ближе к Земле, эта звезда, Проксима Центавра, — красный карлик, самый распространенный тип звезд. Планета, Проксима Центавра b, расположена на таком расстоянии от звезды, что это, вероятно, делает ее пригодной для жизни. Когда об этом открытии было объявлено, команда проекта «Бросок к звезде» отметила событие обедом. Будут ли члены проекта рассматривать возможность смены цели экспедиции? «Безусловно, — говорит Мильнер. — У нас в распоряжении много времени, чтобы принять решение». Решетка лазеров должна будет иметь достаточную гибкость для нацеливания, чтобы «компенсировать разницу примерно в два градуса», — говорит Фугейт.

В конечном итоге общая задача «Прорывных инициатив» — найти все планеты в окрестности нашего Солнца, говорит Клупар, и Проксима Центавра b, по-видимому, будет лишь первой из многих. «Я чувствую себя как энтомолог, который, подняв камень, находит под ним жука и считает, что после этого под каждым камнем тоже найдет что-нибудь, — продолжает он. — Это не так, но все же в какой-то степени вдохновляет».

Конечно, даже обнаружение Проксимы Центавра b еще не превращает проект «Бросок к звезде» в стопроцентную науку. Микросхема, вероятно, сделает снимки, возможно, оценит магнитное поле планеты, может быть, даже определит состав атмосферы — но все это она должна будет осуществить на лету, за считанные минуты. Если учесть, сколько лет еще пройдет до запуска, а также окончательную стоимость проекта, говорит астрофизик из Принстонского университета Дэвид Шпергель (David Spergel), «не лучше ли построить 12–15-метровый космический телескоп, разглядывать планету месяцами и получить значительно больше информации о ней, нежели при быстром пролете?»

Но миллиардеры свободны вкладывать деньги туда, куда они хотят, а родственные души свободны присоединиться к ним в этом их желании. Более того, даже те, кто ставит под сомнение научную ценность проекта «Бросок к звезде», тем не менее зачастую поддерживают его, поскольку, разрабатывая новую технику, занятые в проекте инженеры почти наверняка придумают что-нибудь интересное. «Они не решат всех проблем, но одну-две все-таки решат», — уверен Шпергель. А изобретательное решение даже лишь одной трудной проблемы «будет огромным успехом». К тому же если даже проект «Бросок к звезде» провалится, космические экспедиции, основанные на технике, которая будет разработана в его ходе, смогут достичь каких-нибудь важных объектов как внутри, так и вне нашей Солнечной системы. Собственная любовь Мильнера к этому проекту произрастает из его надежды, что он сможет объединить всех людей осознанием того, что все они — жителей одной планеты и представители одного биологического вида. «За последние шесть лет я провел 50% своего времени в дороге, много времени в Азии и Европе, — говорит он. — Я пришел к выводу, что добиться глобального консенсуса трудно, но не невозможно». Эта тема хорошо согласуется с другими «Прорывными инициативами», задача которых заключается главным образом в том, чтобы найти инопланетян и поговорить с ними по душам, а также со значительными инвестициями Мильнера в интернет и социальные медиа, которые изменили природу общения и коммуникаций. Но в конце концов даже он признается, что желание человека полететь к звезде ничем нельзя объяснить. «Если вы будете постоянно спрашивать меня почему, я в конце концов отвечу вам, что сам не знаю. Я просто считаю, что это важно».

Почти все, кого я расспрашивала, говорят одно и то же: они не могут объяснить это никому, кто сам не понял, — они просто хотят лететь. Джеймс Ганн (James Gunn), почетный профессор факультета астрофизики Принстонского университета, который считает, что шансы на успех у проекта «Бросок к звезде» невелики, и который не желает обсуждать его научную мотивацию, все же говорит: «В отношении большинства проблем я мыслю рационально, но я становлюсь иррациональным, когда речь заходит о том, как далеко во Вселенную сможет проникнуть человечество. С детских пор я мечтал полететь к звездам». Многие из консультативного комитета заявляли то же самое. «Это просто классно!», — восклицает Лэндис, как эхо, слово в слово повторяя сказанное другими.

Противоречия, свойственные таким мечтам, вероятно, лучше всего выразил Фримен Дайсон. Увлекаемый излучением лазера парус проекта «Бросок к звезде» с его чипом имеет смысл, говорит он, и всем, кто участвует в проекте, не откажешь в уме и здравомыслии. Но, по его мнению, им следует прекратить попытки отправиться на Альфу или Проксиму Центавра и сфокусировать свои усилия на исследовании Солнечной системы, где «Звездные чипы» можно будет разгонять с помощью более реальных, не таких мощных лазеров, и лететь они смогут с меньшими скоростями. «Исследования — это именно то, для чего созданы люди, — продолжает он свою мысль. — Именно в этом мы сильны». Он полагает, что исследовать Вселенную должны автоматические аппараты, нет никакого научного обоснования, требующего посылать туда людей. А затем, будучи непредсказуемым по натуре Дайсоном, он добавляет: «С другой стороны, я все же очень хотел бы слетать».

Вам понравится

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Поделиться записью в соц. сетях