Лунная база для добычи вещества, идущего на строительство космической колонии

(проект)

Следует подчеркнуть, что этот проект является первым шагом по пути реализации «эфирных городов», о которых когда-то мечтал К. Э. Циолковский. Однако проект, как уже подчеркивалось, доведен до строгого инженерного расчета, опирающегося только на уровень современной технологии. В частности, существенным моментом в этом проекте является широкое использование при сооружении станции так называемых «челноков», т. е. космических кораблей многократного использования, что значительно удешевляет космическое строительство. Примечательно, что большую часть строительных материалов для сооружения этой космической колонии целесообразно получать с Луны (рис. 117) – обстоятельство, которое прозорливо предвидел К. Э. Циолковский.

Рис. 117 б

Орбитальный город О'Нейла

Стоимость сооружения такой колонии оценивается в 100 млрд. долларов, срок сооружения – 15–20 лет. Для сравнения укажем, что американский проект «Аполлон», успешно решивший задачу высадки человека на Луне, обошелся почти в 30 млрд. долларов. К этому добавим, что позорная вьетнамская война за 8 лет обошлась американскому народу в 130 млрд. долларов, не считая 50 000 убитых.

Между тем сооружение описанной выше космической колонии сулит огромные выгоды. Не говоря уже об уникальных возможностях исследований в области фундаментальных наук о природе, результаты которых просто невозможно оценить, такая станция станет существенным источником энергоснабжения. Земли. Перехваченная системой зеркал, окружающих космическую станцию, солнечная энергия будет преобразована в микроволновое радиоизлучение и через посредство специальных рефлекторов передана на Землю. Оказывается, что коэффициент полезного действия такой системы чрезвычайно высок: ~ 70 %. Мощность передаваемого по такому тракту потока энергии будет превосходить мощность от потока нефти через проектируемый гигантский нефтепровод Аляска – США.

На базе описанной выше станции, как показывают расчеты, можно будет приступить к строительству значительно более грандиозных сооружений в космосе. Речь идет об объектах, на каждом из которых можно будет разместить в весьма комфортабельных условиях 40–50 миллионов человек. Сооружение таких объектов потребует многих десятков лет.

Таким образом, мы являемся свидетелями возникновения новой важнейшей области техники – космической инженерии. Уже сейчас вырисовываются контуры и будущей космической архитектуры.

Пока нельзя сказать, примет ли конгресс США решение приступить к этому грандиозному строительству в ближайшие годы (разумеется, речь может идти только пока о первой очереди проекта Принстонской группы). Известно только, что НАСА внимательно изучает этот проект. Однако безотносительно к решениям о конкретных сроках начала строительства первой космической колонии этот проект имеет, как мы увидим ниже, принципиальное значение для обсуждаемой проблемы, ибо он обосновывает абсолютную реальность выхода не отдельных героев-космонавтов, а человечества за пределы Земли для активной созидательной работы, которая в перспективе позволит избежать надвигающихся кризисных ситуаций. Заметим, что уровень технической проработки этого проекта сейчас неизмеримо выше, чем, скажем, проекта многоступенчатой ракеты Циолковского в начале нашего века. Сочетание этого обстоятельства с очевидной общественной потребностью есть гарантия того, что описанный выше проект начнет реализовываться, во всяком случае, в ближайшие 2–3 десятилетия. Осуществление проекта О'Нейла будет, по существу, началом сооружения сферы Дайсона.

Очень важно теперь оценить временную шкалу такого развития, которое, как легко понять, обязано быть экспоненциальным. Полагая «инкремент» экспоненты (характеризуемый временем удвоения численного значения параметров) 15 лет, что равно характерному времени реализации Принстонского проекта, можно считать, что для сооружения в космосе колоний с населением 10 миллиардов человек потребуется около 250 лет. Подчеркнем еще раз, что этот срок по крайней мере в два раза превосходит время, отделяющее нас от наступления кризисной ситуации, как его определяют некоторые авторы (см. предыдущую главу).

Время освоения всех материальных ресурсов Солнечной системы при таком экспоненциальном росте около 500 лет. Даже если учесть возможные задержки в развитии, связанные с освоением новой технологии, и принять очень «медленную» характеристику роста – 1 % в год, то все равно характерное время освоения нашей цивилизацией Солнечной системы будет 2500 лет.

Сейчас, конечно, нельзя, да и не нужно, говорить об условиях жизни на такой «супербиосфере». Представляется, однако, очевидным, что цивилизация такого рода будет качественно отличаться от нашей современной. Важно отметить, что примерно через 1000 лет развития перед такой «цивилизацией II типа» станет, в сущности говоря, та же проблема, что в наши дни стоит перед земной цивилизацией «I типа»: ограниченность ресурсов конечной системы при экспоненциальном росте параметров ее развития. Преодоление этого противоречия с неизбежностью толкнет цивилизацию II типа с ее огромным технологическим потенциалом на освоение ресурсов сначала ближайших областей Галактики, а потом и всей нашей звездной системы. Наступит процесс «диффузии» цивилизации II типа в Галактику, сопровождаемый преобразованием на разумной основе звезд и особенно межзвездной среды. Впрочем, этот процесс было бы более правильно назвать не «диффузией», а распространением «сильной ударной волны» разума по неживой материи. (Мы следуем классификации цивилизации, предложенной в 1964 г. Н. С. Кардашевым (см. следующую главу).)

Хорошей моделью такого процесса является известное построение Гюйгенса, описывающее распространение сферической световой волны. Каждая точка пространства, до которой дошло возмущение, становится центром вторичных сферических волн. В нашем случае роль такой «точки» играет подходящая звезда, вокруг которой с помощью местных ресурсов прилетевшие колонисты построят искусственную биосферу – сферу Дайсона. Скорость распространения возмущения будет порядка v = R / t 2, где t 2 ≈ 1000 лет – характерное время сооружения сферы Дайсона, а R ≈ 10 световых лет – среднее расстояние до подходящих звезд (например, звезд спектрального класса G). Отсюда следует, что v ≈ 3 000 км/с, т. е. 1 % от скорости света c . В таком случае, учитывая максимальные размеры Галактики (около 100 тысяч световых лет), время колонизации и преобразования всей звездной системы будет всего лишь 10 миллионов лет. Эта величина близка к длительности эволюции человека на Земле и весьма мала по сравнению с наименьшими характерными временами в Галактике. Заметим, что на этой фазе развития характеристики цивилизации будут расти со временем t уже не по экспоненциальному закону (чему мешает конечность скорости света), а по степенному закону, сперва как t 3, а потом и более медленно, как t 2 – обстоятельство, которое нетрудно доказать.

Со всей определенностью следует подчеркнуть, что современное развитие естественных наук, а также накопленный за 30 лет космической эры опыт исключают возможность существования естественных причин, которые сделали бы такое развитие принципиально невозможным. Описанная выше картина (в частности, межзвездные перелеты автоматических станций с «замороженными» естественными или специализированными искусственными разумными существами) не противоречит ни одному из известных законов природы. Напротив, она логически вытекает из них! Это, конечно, не означает, что любая цивилизация должна развиваться согласно описанной выше схеме. Однако для некоторой части цивилизаций, возникавших в нашей Галактике в течение миллиардов лет ее эволюции, такое развитие логически должно было происходить.

Еще К. Э. Циолковский в начале нашего века прозорливо подчеркивал неограниченные «космические» возможности разума. Реальная оценка возможностей и перспектив развития современной науки и технологии полностью обосновывает эту идею нашего выдающеюся мыслителя, быть может, самую величественную из когда бы то ни было высказывавшихся человеком.

Итак, имеются основания считать, что по крайней мере некоторая часть цивилизаций в процессе их неограниченного развития должна стать фактором космического характера, охватив своей преобразующей деятельностью отдельные планетные системы, галактики и даже Метагалактику. Но в таком случае следовало бы ожидать наблюдаемые проявления этой разумной космической деятельности. В свое время (1962 г.) мы такой феномен назвали «космическим чудом». В гл. 27 мы на этом остановимся более подробно.

27. Где вы, братья по разуму?

В предыдущей главе мы сформулировали понятие «космическое чудо» как наблюдаемое проявление деятельности высокоразвитой галактической или метагалактической цивилизации. Мы подходим к основному вопросу: наблюдаем ли мы во Вселенной такие «сверхъестественные» (т. е. не подчиняющиеся законам движения неживой материи) явления?

На этот вопрос пока однозначно ответить нельзя. Тем более важно его поставить. Если окажется, что во всей наблюдаемой нами Вселенной никаких «чудес», могущих быть связанными с проявлениями разумной жизни в космическом масштабе, нет, это с большой вероятностью может означать, что нигде разумная жизнь не достигает достаточно высокою уровня развития. А между тем не видно причин, почему бы, неограниченно развиваясь, разумная жизнь не стала проявлять себя в общегалактическом масштабе.

Как пример такого ожидаемого «чуда», мы рассмотрим сейчас интересную идею Н. С. Кардашева. Предположим, что высокоразвитая цивилизация, освоившая все межпланетное пространство (либо путем построения сферы Дайсона, либо путем сооружения огромного количества «эфирных городов», снабжаемых термоядерной энергией с использованием вещества больших планет), решила посылать сигналы связи к неизвестным ей инопланетным цивилизациям. Как мы уже подчеркивали в гл. 23 наиболее эффективным для этой цели был бы изотропный сигнал. В исследовании Дайсона предполагалось, что таким сигналом может быть инфракрасное излучение сферы, окружающей центральную звезду. Однако такой способ сигнализации далеко не самый экономичный. При данной мощности передатчика для посылки сигналов наиболее целесообразно использовать радиоволны. Они существенно увеличивают дальность связи по сравнению с инфракрасным излучением сферы Дайсона. В то же время они легко поддаются модуляции, что открывает почти неограниченные возможности передачи информации.

Пусть цивилизация некоторую часть своих энергетических ресурсов решила использовать для установления контактов с инопланетными разумными существами. Предположим, что передаваемое излучение является почти изотропным. Заметим, что технически создать такой очень мощный и в то же время достаточно изотропный излучатель не просто. По-видимому, естественнее всего распределить огромное количество сравнительно небольших излучателей по всей планетной системе.

Н. С. Кардашев, исходя из огромных расстояний, разделяющих инопланетные цивилизации, считает, что радиопередачи должны быть безответны. Такое «альтруистическое» поведение «сверхцивилизации» представляется ему вполне естественным, и с этим нельзя не согласиться. Ведь очень вероятно, что каждая из этих «сверхцивилизаций» в свое время «безвозмездно» получила ценнейшую информацию от своих более развитых космических соседей и тем самым взяла на себя, так сказать, «моральные обязательства» перед своими «младшими братьями» во Вселенной…

Кардашев далее считает, что сигнал должен быть широкополосным и сразу же нести в себе огромное количество информации. Спектральная характеристика сигнала должна быть близка к спектральной характеристике космических и квантовых шумов (см. рис. 88), взятых с обратным знаком. При этом условии обеспечивается максимальная информативность сигнала. На рис. 118 приведен вероятный спектр такого искусственного источника. В соответствии с тем, что спектр естественных шумов имеет глубокий минимум в области дециметровых и сантиметровых волн, основная энергия искусственного сигнала должна быть именно в этом диапазоне.

Характерной особенностью спектра искусственного радиосигнала должно быть, согласно Кардашеву, линейное уменьшение спектральной плотности потока с ростом частоты в области высоких частот. Далее Кардашев полагает, что указанием на искусственный характер сигнала может служить его спектр. Например, около 21 см там может быть необычной (например, «прямоугольной») формы линия поглощения.

По уровню своего технологического развития цивилизации согласно Кардашеву можно разделить на три типа.

I. Технологический уровень близок к тому, который уже сейчас достигнут на Земле. Ежесекундное потребление энергии порядка 1020 эрг.

II. Цивилизация овладела энергией, излучаемой своей звездой (скажем, построила сферу Дайсона, см. выше). Ежесекундное потребление энергии около 1033 эрг.

III. Цивилизация овладела энергией в масштабе всей своей галактики. Потребление энергии порядка 1044 эрг.

Рис. 118