Для создания подобной закрытой экосистемы требуются крайне сложные инновационные технологии, и об этом ярко пишет Ким Стэнли Робинсон в романе
На самом деле человечество уже предприняло такую попытку, запустив в 1991 году проект «Биосфера-2». Но этот эксперимент с искусственной экосистемой был прекращен менее чем через год, и ученые, которые находились внутри, были вынуждены выйти наружу. Из-за высокой концентрации углекислого газа в атмосфере закрытой экосистемы исследователи чувствовали снижение интеллектуальных способностей и ощущали слабость, словно просидели целый год в темнице. Более того, позднее выяснилось, что сами организаторы проекта участвовали в финансовых махинациях.
Было много причин, которые привели «Биосферу-2» к провалу, и главной из них оказались недостаточные размеры комплекса. «Только экосистема, сравнимая по размерам с Землей и обладающая соответствующими мощными и сложными экологическими циклами, способна поддерживать жизнь в долгосрочной перспективе», – написал я в «Блуждающей Земле». Это означало, что межзвездные перелеты, вполне возможно, будут осуществляться в больших масштабах.
Если мы рассматриваем крупномасштабный космический полет, то прежде всего думаем о том, чтобы превратить в корабль всю планету. Это грандиозная идея, но также самая нелепая, ведь в таком сценарии значительная часть тяги будет использована, чтобы придать ускорение материи, ускорять которую бессмысленно – материю в ядре планеты. Она нужна только для того, чтобы создать силу тяжести, но ведь на корабле ее можно заменить центробежной силой. Это быстрое и дешевое решение; да, центробежная сила – не настоящая гравитация, но она позволит кораблю сохранить атмосферу.
Второй план, естественно, заключается в том, чтобы построить огромный корабль. Мы можем представить себе корабль размером с Нью-Йорк или Шанхай, но если учесть время, в течение которого экосистема корабля должна поддерживать экипаж, а также вспомним про огромное количество растительности и жидкой воды, то станет ясно, что корабль станет больше этих городов – он должен быть небольшим миром, таким как «Рама» из одноименного романа Артура Кларка. Но для того чтобы создать такой корабль, понадобятся продвинутые технологии. Насколько нам известно, структура тонких корпусов соответствует одному правилу: чем больше тело, тем менее прочна поверхность. Грецкий орех – твердый объект, но если увеличить его диаметр в сто тысяч раз, то толщину его скорлупы нужно увеличить пропорционально, но при этом он, скорее всего, утратит прочность, если находится в поле тяготения Земли. И действительно, ученые и инженеры уже давно работают над проектами подобных больших космических городов, но у космических городов есть одно важное отличие от кораблей: корабли должны ускоряться, а при этом у них возникает та же самая проблема, что и у грецкого ореха в поле тяготения Земли. Как бы равномерно ни была приложена движущая сила, гигантский корабль должен создавать соответствующую гигантскую силу противодействия. Если брать в расчет технологии, которые можно вообразить на этот момент, становится ясно, что ни один материал не выдержит воздействия такой силы. Кроме того, этот план нарушает одно из главных табу подобных рискованных проектов: в соответствии с ним мы должны «положить все яйца в одну корзину», и, если произойдет катастрофа, которую не удастся избежать (как это часто бывает в космосе), все погибнет.
Недавно американский астронавт Джерри М. Линенджер написал книгу о своем пребывании на космической станции «Мир». Эта книга – классический образец надменности и предвзятого отношения, она наполнена злостной клеветой на русскую космическую программу. В ней, в частности, есть такой эпизод: когда космический шаттл «Атлантис» пристыковался к «Миру», атмосфера «Атлантиса» улучшила плохую атмосферу «Мира». Само по себе это не является доказательством, позволяющим очернять «Мир», ведь эта станция уже долго работала в независимом режиме. Но как бы то ни было, эта мысль подводит нас к третьему плану широкомасштабных космических перелетов: создание космического поезда. Представьте себе огромную группу, состоящую из большого числа кораблей стандартного размера; все они оснащены независимыми экосистемами и двигателями и могут летать самостоятельно. Конечно, каждая из этих маленьких экосистем обладает ограничениями и поэтому не способна поддерживать саму себя в долгосрочном периоде. Но в ходе путешествия все эти корабли организуются в единое целое, формируя огромную общую экосистему, которая может поддерживать себя в течение длительного времени. В то же время каждый корабль при необходимости может быстро отсоединиться от комплекса и лететь самостоятельно. Кроме того, корабли могут присоединяться в разных сочетаниях, больших и малых. Таким образом, если произошла катастрофа, она повлияет только на часть комплекса. И обратите внимание, что эта структура исключительно полезна для ведения боевых действий в космосе. Это совсем как воображаемый галактический поезд, но от обычного он отличается тем, что каждый вагон может стать локомотивом. И его части необязательно должны быть составлены в цепь; скорее всего, он будет иметь форму сферы или кольца. Можно предположить, что при длительных перелетах будет применен принцип тотальной респирации. Чтобы каждый корабль мог обеспечивать своих пассажиров в течение долгого времени, у него должны быть сложнейшие системы безопасности. При такой системе организации общая поверхность структуры может быть не меньше, чем у планеты, но благодаря структуре, похожей на улей, ее масса будет значительно меньше. Внутренняя структура комплекса, вероятно, не будет широкой и просторной, как у огромного корабля, а, скорее, должна напоминать большой лабиринт. Как смогут объединиться мини-экосистемы и как корабли будут координировать работу своих двигателей – интересная и сложная тема, но если мы обратим внимание на то, в каком направлении развиваются технологии в этот момент, станет ясно, что именно этот план, скорее всего, будет реализован.
Когда речь идет о масштабных космических перелетах, нужно учитывать еще и параметр времени. Возможно, этим огромным кораблям понадобится более десяти тысяч лет на то, чтобы добраться до звездной системы, а поиски систем, в которых есть пригодные для жизни планеты, могут занять тысячи лет, а может, даже сотни тысяч. Это, вероятно, изменит всю нашу концепцию космических путешествий. Космические перелеты перестанут быть путешествием, у которого есть начало и конец, но станут контекстом долгой истории, и корабли, летящие через космические глубины, превратятся в столь же вечный мир, как и тот, который они покинули – в единственный дом человечества. На корабле, где время идет медленно, пассажиры могут эволюционировать в совершенно другом направлении – в среде, которая совершенно не похожа на условия на Земле. Что бы ни было написано в некоторых романах, Землю не забудут окончательно, но когда сменится несколько сотен поколений, вечный полет станет нормальным состоянием людей во Вселенной. Даже если люди найдут пригодную для жизни систему, они воспользуются ее ресурсами для того, чтобы построить новые корабли и увеличить экипаж, и в конце концов он достигнет таких размеров, которое человечество не могло себе и представить.
Сейчас у нас есть четвертый план космических перелетов: «снежный ком». Предыдущие три требуют большого количества ресурсов, и неясно, готова ли Земля потратить их, чтобы отправить своих детей в полет, из которого они не вернутся. Но мы можем сначала построить корабль средних размеров и оснастить его так, чтобы он добрался до ближайшей звездной системы. Затем мы используем ресурсы этой системы, чтобы дополнить и увеличить корабль и экипаж. И так корабль – «снежный ком» полетит от одной остановки к другой, постепенно увеличиваясь в размерах, пока в конце концов не превратится в огромный мир… Но подождите, это слишком нереальный вариант, а сегодня мы говорим только о тех сценариях, которые с наибольшей вероятностью будут воплощены в жизнь.
Самые восхитительные мечты – те, которые могут сбыться, и именно такими являются мечты, о которых пишут фантасты. Пусть вероятность составляет один на десять тысяч, но это все равно бесконечно лучше нуля из десяти тысяч. По данным современных физиков и биологов, шанс на появление человечества во вселенной был всего один на несколько сотен миллионов, но человечество все-таки появилось, и, более того, мы воплотили в жизнь многие из наших самых безумных проектов.
Более того, шанс осуществить описанные выше мечты больше чем один на десять тысяч. Теоретическое обоснование необходимых технологий уже есть. Осталось лишь упорно работать.
Как я написал в «Я услышал это утром»: «Тот древний человек, который посмотрел на Вселенную, увидел драгоценный камень. Все, что вы потом назвали человеческой цивилизацией, просто пыталось этот камень поднять».
Мир через пятьдесят лет
Путешественник во времени, оказавшийся в Китае времен династии Сун, по неосторожности забыл там свой фонарик. Какой-то простолюдин нашел фонарик и подарил его императору. В конце концов батарейки сели, и реликвия перестала светить, что немало озадачило людей и привело их в смятение.
Это сюжет одного научно-фантастического произведения. Слегка перефразируя известное изречение Артура Ч. Кларка, можно сказать, что для человека, живущего в технологически неразвитом обществе, современная наука ничем не будет отличаться от магии. Правда, оказалось, что Кларк слегка ошибся: продукты современной науки уже превзошли магию. Во-первых, наука работает с такими уровнями энергии, которые гораздо выше всего, что есть в мире волшебства. В древней мифологии нет ничего, что сравнилось бы с термоядерной боеголовкой мощностью двадцать мегатонн. Исполняющий желания золотой посох Сунь Укуна, молнии Зевса – по уровню энергии все это на порядок ниже бомбы. Во-вторых, космос мифов гораздо меньше пространства, в котором работает современная наука. Границы мифа редко выходят за орбиту Луны, в то время как зонды людей уже близки к тому, чтобы покинуть Солнечную систему.
Писатели-фантасты представляют себе мир не так, как футурологи. И те и другие рисуют разнообразные варианты будущего, но ученые и футурологи в конце концов выбирают те варианты, которые, по их мнению, наиболее вероятны, в то время как фантасты любят сценарии, обладающие максимальным эстетическим потенциалом. Роль фантастики в предсказании будущего слегка преувеличена: первую подводную лодку построили задолго до того, как о них написал Жюль Верн, а Артур Ч. Кларк лишь чуть-чуть опережал науку, когда описывал спутники связи. Но вместе с тем стал очевиден потрясающий факт: ученые и футурологи тоже ошиблись в своих прогнозах. Основываясь на принципах динамики жидкостей, ученые XIX века пришли к выводу о том, что скорость поезда не может быть больше 90 миль в час – ведь в противном случае из вагонов улетит весь воздух. В начале XX века многие физики полагали, что человечество уже полностью разобралось в строении материи, но теперь мы знаем, что во Вселенной есть целый океан истин, а мы – просто дети, собирающие ракушки на его берегу, и у нас даже обувь еще не намокла. В 1960-х годах один знаменитый ученый заявил, что миру нужен всего один – огромный – компьютер. А теперь посмотрите на «Третью волну» Элвина Тоффлера и «Мегатренды» Джона Нейсбита – опубликованные в начале 1980-х книги, которые считались основополагающими работами в области футурологии; их предсказания – как на макро-, так и на микроуровнях практически не сбылись. Эта история ошибок в последние годы изменила курс футурологических исследований, сместив фокус на анализ краткосрочной политики развития. Футурологи больше не исходят из того, что способны предсказать будущее, которое отстоит от современности более чем на двадцать лет.
На самом деле это очень интересно: основанные на научных данных предсказания ученых и футурологов и фантазии писателей практически в равной степени (не) точны! Доказательством того служит реальность – ни один метод не может предсказать то, что случится, так почему бы не дать волю фантазии?
Воображение писателя-фантаста способно перепрыгнуть через десять квадриллионов лет к моменту смерти Вселенной, однако в данной статье мы преодолеем лет пятьдесят, не больше, чтобы не выходить за рамки эпохи, которую увидит большинство читателей. Не забывайте: это просто догадки… но помните, что научно обоснованные предсказания имеют приблизительно те же шансы сбыться.
Энергия
Давайте начнем с одного события, которое, несомненно, случится в нашем воображаемом будущем: у нас действительно закончится нефть – и уголь тоже, несмотря на то, что его запасы больше. Основные альтернативы ископаемым видам топлива – это солнечная энергия, энергия ветра, гидроэнергия, энергия приливов и ядерная (как от расщепления, так и от синтеза ядер). Первые четыре источника, хотя и являются возобновляемыми, не производят очень большое количество энергии, а это означает, что они не подходят для будущего, в котором человечеству потребуется колоссальное количество энергии. Таким образом, самый многообещающий вариант – это ядерная энергия. Мы уже умеем использовать расщепление ядер, но термоядерный синтез обещает более высокую эффективность и, в отличие от расщепления, не создает проблему радиоактивных отходов. Применение управляемых термоядерных реакций пока не является экономически обоснованным, однако день, когда оно таким станет, уже близок – сейчас мы уже в одном шаге от прорыва. Лет через двадцать пять люди наверняка поймут, что истощение запасов ископаемого топлива создает кризисную ситуацию, и сделают управляемый термоядерный синтез реальностью, вложив в его исследования огромные средства.