Советский космонавт А.А. Леонов в открытом космическом пространстве

Со всей очевидностью была продемонстрирована способность человека работать в межпланетном пространстве. А выдающиеся достижения экипажей «Салютов», проводивших разнообразную работу в космосе! А достижения экипажей американских «Аполлонов», проделавших большую работу на поверхности Луны! Это все первая материализация грез Циолковского о перестройке Солнечной системы волей, руками человека. Насколько далеко Циолковский смотрел вперед, видно хотя бы из того, что в 1960 г. его основные идеи, которые мы сформулировали, были, по существу, повторены крупным английским физиком-теоретиком Дайсоном, который, вероятно, не знал ничего о книге Циолковского. Конечно, работа Дайсона написана на основе достижений физики второй половины XX столетия, между тем как высказывания К. Э. Циолковского не имели под собой такого прочного фундамента. Тем более достойна удивления та прозорливость, с которой основоположник астронавтики сумел правильно оценить существенную тенденцию в развитии разумной жизни на нашей планете – необходимость ее экспансии в космос.

Мы сейчас более подробно остановимся на работе Дайсона, потому что она содержит попытку количественного анализа проблемы перестройки будущим человечеством Солнечной системы. Прежде всего, исследователь обращает внимание на поразительно высокие темпы научного и технического развития, характерного для общества разумных существ в «технологическую эру». «Шкала времени» такого развития очень коротка по сравнению с астрономическими и геологическими интервалами времени. В гл. 22 мы уже подчеркивали это применительно к прогрессу радиофизики за последние полвека.

Однако имеется один важный материальный фактор, ограничивающий в конечном итоге научное и техническое развитие общества. Дело в том, что ресурсы вещества, необходимые для такого развития, не являются неисчерпаемыми. Об этом уже шла речь в предыдущей главе. В настоящее время ресурсы вещества, которые используются человечеством в его практической деятельности, ограничиваются биосферой Земли, масса которой порядка 5 1019 г, т. е. около одной стомиллионной массы земного шара. Количество энергии, ежесекундно потребляемой человечеством, приблизительно равно 6 • 1019 эрг (см. предыдущую главу). Не приходится сомневаться, что ресурсы каменного угля, нефти и других горючих ископаемых будут исчерпаны в течение ближайшей сотни лет (см. предыдущую главу).

С наступлением эры освоения космоса проблема ресурсов цивилизации в принципе меняется самым радикальным образом.

Вполне естественно, что на определенном, достаточно высоком, этапе развития общества с необходимостью возникает тенденция использовать ресурсы вещества и энергии, находящиеся вне Земли, но в пределах Солнечной системы. Каковы же эти ресурсы? Если говорить о ресурсах энергии, то, прежде всего, следует иметь в виду излучение Солнца. Ежесекундно оно излучает 4 1033 эрг. Что касается ресурсов вещества, то здесь основным источником могут быть массы больших планет. Масса планеты гиганта Юпитера составляет, например, 2 • 1030 г. Чтобы полностью «распылить» массу Юпитера, необходимо затратить энергию порядка 1044 эрг, что равно энергии, излученной Солнцем за 800 лет.

Наиболее рациональным способом использования массы Юпитера согласно Дайсону будет сооружение гигантской сферы радиусом около одной астрономической единицы (т. е. 150 млн. км), в центре которой будет находиться Солнце. При этом, как легко можно подсчитать, толщина сферы была бы такой, что над каждым квадратным сантиметром ее поверхности находилось бы около 200 г вещества. Оболочка такой толщины вполне могла бы быть обитаемой. Вспомним, что масса атмосферы над каждым квадратным сантиметром земной поверхности близка к 1 кг. Человек, как известно, фактически является «двумерным» существом, так как он освоил только поверхность земного шара. Поэтому вполне допустимо считать, что человек в перспективе 2,5–3 тыс. лет создаст «искусственную биосферу» на внутренней поверхности «сферы Дайсона». После реализации этого грандиозного проекта человечество сможет использовать всю энергию, излучаемую его «материнской звездой» – Солнцем. Необходимые для утилизации солнечной энергии машины могут быть размещены на поверхности сферы Дайсона или где-нибудь внутри ее. Поверхность этой сферы будет примерно в 1 млрд. раз больше поверхности земного шара. Сообразно с этим население сферы вполне может достигнуть предсказанной 90 лет назад Циолковским величины…

Дайсон обращает внимание на одно интересное обстоятельство: ряд совершенно независимых величин – массы больших планет, толщина искусственной биосферы, общая энергия солнечного излучения, время существенно технологического развития общества и время, нужное для распыления масс больших планет, – оказывается очень хорошо согласованным. «Поэтому, – заключает Дайсон, – если исключить возможность случайной катастрофы, вполне закономерно ожидать, что разумные существа в конце концов будут вынуждены прибегнуть к подобной форме эксплуатации доступных им ресурсов. Следует ожидать, что в пределах нескольких тысяч лет после вступления в стадию технического развития любой мыслящий вид займет искусственную биосферу, полностью окружающую его материнскую звезду».

До этого пункта исследование Дайсона, по существу, было повторением идеи Циолковского, но, конечно, на уровне науки второй половины XX столетия. Далее, однако, Дайсон делает принципиально новый шаг. Он ставит вопрос, как будет «выглядеть со стороны» цивилизация, распространившаяся по внутренней поверхности сферы, окружающей звезду. Так как излучение «центральной звезды» не пройдет сквозь непрозрачную сферу Дайсона, то в межзвездное пространство будет излучать только наружная поверхность этой сферы. Температура последней должна быть примерно такой же, как и средняя температура Земли, т. е. около 300 К. При такой температуре, согласно хорошо известным из физики законам излучения нагретых тел, сфера будет испускать преимущественно инфракрасные (тепловые) лучи с длиной волны от 10 до 20 мкм. Полная мощность излучения сферы Дайсона в инфракрасной области спектра должна быть такой же, как и у центральной звезды в «видимой» области. В противном случае излучение звезды внутри сферы «накапливалось» бы, что привело бы к катастрофическому нагреву искусственной биосферы.

Таким образом, инопланетная цивилизация, развивающаяся в описанном направлении, должна «со стороны» наблюдаться как очень мощный источник инфракрасного излучения. Атмосфера Земли прозрачна для излучения с длиной волны от 10 до 20 мкм. Следовательно, инфракрасное излучение от подобных объектов (если они, конечно, существуют) будет свободно проходить через это «окно прозрачности» в земной атмосфере и вполне может быть наблюдаемо с помощью больших современных телескопов. Чувствительность современной приемной аппаратуры позволяет зарегистрировать такое излучение, если звездная величина «материнской» звезды ярче 8-й, что соответствует расстояниям порядка 100 световых лет (если звезды более или менее похожи на наше Солнце). В ближайшие десятилетия можно ожидать значительного увеличения чувствительности приемной аппаратуры в диапазоне 10 до 20 мкм. Это даст возможность обследовать все объекты до 10–12-й звездной величины. Соответствующие звезды могут быть удалены от нас на расстояния в несколько сотен световых лет. Поэтому Дайсон предлагает для обнаружения инопланетных цивилизаций предпринять систематические поиски «точечных» источников инфракрасного излучения внеземного происхождения.

В принципе возможно, что такое избыточное инфракрасное излучение существует у некоторых звезд, давно уже наблюдаемых оптическими методами. Это может быть либо в том случае, когда инопланетная цивилизация из-за нехватки «строительного материала» – вещества больших планет – не смогла использовать всю энергию излучения от центральной звезды, либо когда она располагается вокруг одной из звезд кратной системы. Мы знаем, согласно исследованиям Су Шухуанга, что жизнь может развиваться и около компонент двойных звезд (см. гл. 11). Первоочередной задачей Дайсон поэтому считает планомерное обследование ближайших к нам звезд, особенно обладающих «невидимыми» спутниками.

Важные результаты в этом направлении были получены с помощью инфракрасного космического телескопа (ИРАС). Телескоп имел зеркало диаметром 57 см, которое для обеспечения подавления собственною инфракрасного излучения охлаждалось до температуры 10 К (всего на 10 кельвинов выше абсолютного нуля). Инфракрасные детекторы в фокусе зеркала охлаждались до 3 К. Телескоп работал в четырех диапазонах: 8–15, 20–30, 40–80 и 80–120 мкм. Спутник был выведен на почти полярную орбиту (угол наклона плоскости орбиты к плоскости земного экватора 99°) так, что он двигался постоянно над границей день–ночь над Землей, что удобно для проведения картографирования всего неба при постоянных условиях освещенности Солнцем. Работа телескопа продолжалась непрерывно в течение 1983 г. и была закончена в результате израсходования ресурса жидкого гелия. За время работы было исследовано 98 % всей небесной сферы и было открыто около 200 000 инфракрасных астрономических объектов. Обработка каталога этих объектов продолжается до настоящего времени.

Для обсуждаемой здесь проблемы результаты ИРАС интересны в нескольких направлениях.

Во-первых, были обнаружены оболочки из твердых частиц около молодых звезд, возможно, указывающие на продолжающийся процесс образования планет. Такие оболочки обнаружены около звезды Вега (α Лиры, расстояние 25 световых лет), Фомальгаут (α Южной Рыбы, 23 световых года), ε Эридана (11 световых лет) и β Живописца (50 световых лет). Вскоре после этого открытия Смит и Терил с помощью наземного телескопа с коронографом и мозаичного приемника света подтвердили, что оболочка около β Живописца представляет собой искривленный протопланетный диск. Затем протопланетные диски были обнаружены с помощью наземных телескопов около некоторых молодых звезд типа Т Тельца (например, около HL Тельца), возраст которых 0,1–1 миллион лет. Очень интересно, что сходные диски были обнаружены и у некоторых солнцеподобных звезд, которые, как оказалось, обладают аномальным инфракрасным излучением. Для одного из таких источников IRS 1551 диск был открыт по аномальному радиоизлучению в миллиметровом диапазоне с помощью 45-метрового радиотелескопа в Японии.

Оуман и Жиллет считают, что по данным ИРАС из 335 звезд в пределах 80 световых лет от нас 68 звезд (т. е. около 20 %) показывают избыточное инфракрасное излучение, в особенности это относится к звездам классов A и F. Таким образом, около половины A звезд имеют пылевые оболочки, и они сохраняются примерно половину жизни этих звезд – 100 миллионов лет, что как раз совпадает со временем, необходимым для образования больших планет. Это, возможно, указывает и на то, что для более старых звезд типа Солнца планетных систем столько же, сколько и звезд. Но это, конечно, только косвенное указание.

Рис. 116