На что похоже будущее? Даже ученые не могут предсказать… или могут?

Человечество, пускай и представленное немногочисленной колонией не более чем из десяти человек, живет в космосе с 2000 г. Нашим первым внеземным форпостом стала Международная космическая станция, представляющая собой обитаемый спутник Земли, но каких-либо колоний на поверхности других планет или космических объектов нам построить пока так и не удалось. Тем не менее идея о том, что когда-нибудь люди все-таки доберутся до других частей нашей Галактики и заселят их, не только занимает умы авторов книг в жанре научной фантастики, но и воспринимается в качестве обязательной составляющей образа предначертанного человечеству будущего. К тому же для многих реализация этой идеи — мерило нашего успеха. Когда человечество решило отправиться в космос, в первую очередь им двигало желание узнать что-то новое о Вселенной и нашем месте в ней. Но не только это. Может случиться так, что однажды Земля не сможет удовлетворять растущие потребности все более многочисленного человечества. Так что освоение космоса превращается в насущную необходимость — иначе человеческому роду не выжить и не сохранить другие формы жизни, с которыми мы делим нашу планету. Кроме того, в космосе предостаточно полезных материалов и энергии. Он может стать для нас практически неисчерпаемым источником ресурсов. Но, чтобы воспользоваться ими, нам придется приложить немало усилий для развития собственной культуры и технологий.

Ключ на старт!

Чем больше мы знаем — ну или, по крайней мере, начинаем узнавать — о масштабах Вселенной, тем отчетливее понимаем, сколь много нам как виду предстоит еще проделать. Мы не в силах изменить расстояния, которые необходимо преодолеть, чтобы добраться до ближайших звезд.

Ближайший сосед Земли — звезда альфа Центавра — находится от нас на расстоянии 4,3 световых лет, или 41,2 трлн км. Даже самому быстрому космическому аппарату, который сейчас есть у человечества, «Вояджеру», преодолевающему 17,7 км/сек, понадобилось бы более 70 000 лет, чтобы добраться до нее. Так что, говоря словами лейтенанта Скотта из сериала «Звездный путь», «мы не можем сделать это, капитан, — нам не хватает мощности». Таким образом, одна из первоочередных задач для нас — разработка и доработка, как в теории, так и на практике, технологий, которые позволят забраться как можно дальше в космос. С чего стоит начать?

Традиционно для полетов в космос мы используем ракеты с двигателями на химическом топливе, при сжигании которого образуются газы, создающие — ускоряясь при прохождении через сопла — тягу. Поскольку мы уже научились извлекать максимум энергии из химических связей, как-то улучшить данную технологию, чтобы пуститься в новые космические приключения, нам не удастся. Впрочем, она вполне еще может нам пригодиться по месту назначения, когда будет найден источник топлива на другой планете. Но добраться до этой планеты в разумные сроки мы все еще не способны. Мы сейчас возлагаем большие надежды на электротермические двигатели, вот только создаваемая ими тяга чрезвычайно мала. Они используются для корректировки орбит спутников с 1970-х гг., но вряд ли мы можем положиться на них в качестве инструмента исследования Галактики. В будущем на помощь нам могут прийти ионные ускорители и солнечные паруса. Ионный ускоритель — двигатель, в котором молекулы нереактивного топлива получают положительный или отрицательный заряд, то есть ионизируются и разгоняются электрическим полем, которое выталкивает их из корабля. Изначально создаваемая тяга очень мала, но в ходе полета на большое расстояние при пересчете на единицу массы топлива они способны обеспечить в десять раз большую удельную тягу, чем химическое топливо в классическом ракетном двигателе, что позволит нам, например, добраться до Марса всего за 39 дней вместо тех шести — восьми месяцев, которые требуются при использовании современных технологий. В настоящее время ионные двигатели установлены на космическом аппарате Dawn, находящемся на орбите карликовой планеты Церера. Благодаря этой технологии Dawn стал первым космическим аппаратом, посетившим орбиты нескольких космических объектов. Солнечные паруса, в свою очередь, используют излучение Солнца, преобразуя давление света в заметную силу тяги. Космический аппарат, оснащенный парусом достаточно большого размера, смог бы достичь невероятных скоростей, не неся на своем борту никакого топлива. Однако при удалении от Солнечной системы излучение будет становиться слабее, а значит, будет уменьшаться и тяга. Поэтому для удержания заданного курса кораблю понадобится какой-то другой вид топлива, который будет использоваться и для торможения.