Страница:
«Это все равно что смотреть в небо через соломинку для коктейля», — комментирует ситуацию Клайн. Поэтому в действие должна будет вступить и вторая часть программы — обзор всего неба. Вначале она будет выполняться лишь 30-метровым телескопом в Голстоне, штат Калифорния, расположенном в пустыне Мохаве. Позже, возможно, в «охоту» включатся также австралийские и испанские обсерватории.
Информация, полученная радиотелескопами, будет затем обрабатываться мощными компьютерами со скоростью 50 млрд операций в секунду. Это, по мнению исследователей, позволит уже в первые трое суток получить больше информации, чем за предыдущие 30 лет.
М13 не отвечает… Надо, наверное, сказать, что нынешняя попытка связаться с иными мирами вовсе не единственная. Сигналы внеземных цивилизаций идут не только в радиодиапазоне. Скажем, группа отечественных астрономов несколько лет назад использовала для поиска сигналов из космоса оптический телескоп БТА-6, стоящий по соседству с РАТАНом.
Специально для анализа поступающей информации был сконструирован специальный прибор МАНИЯ. Его название расшифровывается так многоканальный анализатор наносекундных (наносекунда — одна миллиардная доля секунды) изменений яркости. «Этот прибор может, к примеру, зарегистрировать изменение яркости небесного объекта, которое длится всего одну десятимиллионную долю секунды, — сказал руководитель группы исследователей В. М. Шварцман. — Тем самым можно отделить кратковременные световые импульсы, скажем, лазера или иного прибора искусственного происхождения от вспышек естественного происхождения…»
Помимо этого, МАНИЯ способна с исключительно высокой точностью зарегистрировать момент прихода частички света. И наконец, этот аппарат позволяет проанализировать сверхузкие спектральные линии приходящего излучения. Ведь может случиться, что посылаемая информация будет представлять собой не просто «морзянку», а окажется закодированной в форме определенных изменений спектра.
Более того, ученые вовсе не намерены оставаться лишь пассивными получателями чьей-то информации. В 1974 году с Земли впервые было отправлено нацеленное послание во Вселенную. С помощью того же радиотелескопа в Аресибо к звездному скоплению М13 в созвездии Геркулеса, находящемуся от нас на расстоянии 24 тыс. световых лет, отправлено радиопослание. Причем «телеграмма» передана с таким расчетом, чтобы ее при желании смогли прочесть в окрестностях сразу 300 тыс. звезд.
Само послание состоит из 1679 знаков. Это число является произведением двух простых чисел 23 и 73. Если принимающая сторона сведет знаки в картину размерами в 23 строки на 73 столбца, то получит,изображение, позволяющее установить положение Земли в окрестностях Солнца, а также понять принципиальные основы нашей биологии. Получат инопланетяне и представление о формах и размерах человеческого тела.
Мы уже «засветились»… «А не опасно ли посылать подобные послания? — такой вопрос задают ученым некоторые осторожные пессимисты. — А ну как более высокоразвитая цивилизация захочет нас покорить?..»
Опасения эти, мягко говоря, несколько запоздали. И не только потому, что послание было отправлено 20 с лишним лет тому назад. Еще раньше, с началом радиовещания и радиосвязи на нашей планете, она стала работать в режиме этакого радиомаяка. Вот уже более полувека во все концы Вселенной расходятся от Земли радиосигналы. Распространяются они, как известно, со скоростью света, так что ныне эта «предательская сфера» достигла уже размеров как минимум 60 световых лет; в ее пределах находятся уже сотни звезд.
Так что нам остается положиться лишь на здравый смысл и миролюбие обитателей как нашей Галактики, так и других. Будем надеяться, что они, как и многие люди на нашей планете, полагают, что война не лучшее времяпрепровождение и способ налаживания контактов.
Впрочем, пока ни из скопления М13, ни из других мест Вселенной ответных радиопосланий не поступало. До обитателей М13, если таковые действительно существуют, наша «телеграмма» попросту еще не дошла. Она прибудет лишь через 24 тыс. лет. А если они сумеют ее расшифровать и захотят нам ответить, то послание оттуда придет опять-таки через такой же срок. Так что человечеству придется либо набираться терпения, либо придумывать новые средства межгалактической связи, иную стратегию их использования.
Так, например, согласно одному из проектов, для оповещения других жителей Вселенной о своем существовании земляне должны построить всенаправленный космический маяк. Он будет представлять собой шар, сплошь состоящий из антенн. Радиус его не менее 5 тыс. км, а масса всего лишь в 500 раз меньше веса Земли. Для работы такого маяка понадобится мощность, превышающая все суммарное излучение, падающее от Солнца на поверхность нашей планеты.
Понятное дело, рассчитывать на строительство подобного маяка в ближайшее время мало реально: у нас пока других забот хватает.
Идем на контакт! Тем не менее время от времени земляне все-таки находят силы и средства, чтобы продолжать поиски соседей по Вселенной. Так, скажем, в 1992 году сенат США выделил 100 млн долларов на работы по программе СЕТИ в последующее десятилетие. Хотя все прекрасно понимают, что за это время шансы обнаружить сигналы от разумных существ по-прежнему не так уж велики.
Ведь для контакта, кроме всего прочего, необходимо, чтобы во Вселенной выполнялись условия, приведшие к появлению существ, хоть отдаленно похожих на нас. Вот некоторые из этих условий:
— хотя в составе Млечного Пути насчитывается порядка 100 млрд звезд, подобных нашему Солнцу, не стоит забывать, что такое светило должно работать в стабильном режиме свыше 5 млрд лет, прежде чем на одной из планет разовьются какие-то формы жизни;
— планета, на которой может развиться жизнь, должна находиться на строго определенном расстоянии от светила; скажем, если бы наша планета была всего на 5 процентов ближе к Солнцу, вся вода на ее поверхности испарилась бы, а если бы расстояние до светила оказалось всего на 1 процент больше, то вся влага превратилась бы в лед;
— жизнь должна не только возникнуть, развиться, но и перебраться из воды на сушу — ведь жители водоемов не могут пользоваться огнем, обрабатывать металлы, а значит, и вряд ли когда-нибудь создадут устройства для передачи сигналов на межзвездные расстояния;
— по меньшей мере хотя бы некоторые формы жизни на данной планете должны достигнуть такого уровня развития, чтобы у них появилось желание сообщить о себе другим цивилизациям;
— наконец, цивилизация, с которой мы хотим связаться, должна находиться в пределах радиодосягаемости от нас, а также ее существование должно совпасть с нами по времени; ведь в течение 4 млрд лет было бесполезно передавать какие-либо сигналы на Землю — первые «хомо сапиенс» появились на ней всего 40 тыс. лет тому назад, а радиотелескопы были построены лишь в конце 50-х годов нашего столетия…
Таким образом, получается, что шансы связаться с кем-либо во Вселенной весьма малы. И все-таки ученые не падают духом. «Мы наблюдаем каждый день, как рождаются новые звезды и умирают старые, говорит уже известный нам Майкл Клайн. — Многие из этих звезд окружены газовыми облаками, из которых потом образуются планетные системы. Эти пространства изобилуют также углеродом, водородом, кислородом, азотом и другими элементами, необходимыми для зарождения жизни в белковой форме. Так неужели природа использовала такой шанс всего один раз? Сомневаюсь! Не такие уж мы исключительные…»
ПУТЕШЕСТВИЯ ТАЯТ ОПАСНОСТИ
Оседлавшие луч. Космолеты будущего будут выходить на орбиту, не тратя ни грамма топлива! С таким сенсационным заявлением выступили специалисты НАСА и Пентагона после осуществления на ракетном полигоне «Уайт-сандс» (Белые пески) испытаний прототипа нового летательного аппарата, аналоги которого до сих пор встречались лишь на страницах научно-фантастических книг.
Впрочем, первое испытание выглядело на редкость скромно: луч пульсирующего газового лазера мощностью 10 кВт был направлен снизу вверх на отражательное зеркало миниатюрного летательного аппарата весом всего около 60 г и длиной чуть больше 15 см, который поднялся над землей всего на 2 с небольшим метра…
Тем не менее американский изобретатель Франклин Мид и его коллеги полагают, что с экспериментов с моделью «Светолета», сделанной из алюминиевой фольги, начинается новый этап в освоении космического пространства. Отраженные от зеркальной поверхности параболического зеркала лучи фокусировались в одной точке, где излучение достигало такой мощности, что воспламеняло воздух, преобразуя его в высокотемпературную плазму. Происходил как бы мини-взрыв, который подбрасывал летательный аппарат вверх. Поначалу, как уже говорилось, на 1,5-2 м, потом — на 15 м…
Руководители программы Лейк Мирабо и Франклин Мид полагают, что к концу нынешнего, 1998 года лазер «подбросит» летательный аппарат нового типа на высоту в километр, а еще через несколько лет «Светолет» поднимется и на 100 км.
Впрочем, изобретатели понимают, что на пути в открытый космос им предстоит решить на практике еще одну важную проблему. Обогнав в 5 раз скорость звука и поднявшись на высоту более 30 км, «Светолет» попадет в разреженные слои стратосферы, и тяга двигателя резко упадет — ведь превращать в плазму будет уже практически нечего.
Чтобы компенсировать недостачу рабочего тела, Мирабо предлагает впрыскивать в фокус зеркала жидкий водород или азот, который будет находиться на борту корабля в специальном баке. Так что, как видите, хоть какое-то топливо, но «Светолету» все же понадобится.
Кроме того, изобретатель надеется облегчить взлет корабля с помощью эффекта «воздушного гвоздя». Идея тут заложена настолько любопытная, что о ней стоит поговорить особо…
Строим «летающую тарелку»? Еще в 60-х годах, работая на кафедре инженерной механики Ресселаровского политехнического института (г. Троя, штат Нью-Йорк), Лейк Мирабо придумал способ, как резко уменьшить аэродинамическое сопротивление взлетающих космических кораблей. Впрочем, сам профессор не скрывает, что зарождению и развитию проекта в немалой степени способствовали его контакты как с американскими, так и с российскими коллегами, в частности, с Юрием Райзером.
Основной узел такого космического аппарата двигатель с комбинированным циклом. Он фактически занимает собой весь объем «летающей тарелки», на которую весьма похож этот перспективный летательный аппарат. При этом внешнее сопло двигателя в кормовой части послужит и тепловым экраном при возвращении аппарата в плотные слои атмосферы.
При запуске и разгоне до скорости 1М (М — скорость звука в воздухе, округленно равная 330 м/с) двигатель работает в роторном режиме с детонационной волной. По мере ускорения аппарата большие порции ненагретого воздуха поступают в двигатель с трансзвуковой скоростью. Последний при этом переходит в режим импульсной реактивной тяги, обеспечивающий достижение скорости 5-6 М. Затем аппарат переходит в ракетный режим полета и выходит на круговую орбиту вокруг планеты.
Мирабо надеется вскоре построить демонстрационный образец нового двигателя диаметром 1,4 м и массой около 120 кг. В нем будут использованы модифицированные компоненты существующих жидкостных ракетных двигателей, а также перспективные композиционные материалы и сегменты зеркал от высокоэнергетичных лазеров.
В случае положительных результатов на испытаниях затем предполагается постройка пилотируемых одно-, двух— и пятиместных аппаратов, которым по традиции дадут те же имена, что и их предшественникам, — «Меркурий», «Джемини» и «Аполлон».
Наибольшую трудность в настоящее время представляет изготовление зеркал. Впрочем, на существующих станках с ЧПУ и алмазными резцами специалисты Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса уже изготовляют зеркала диаметром 1,6 м, пригодные для перспективных космических аппаратов класса «Меркурий». Нанесение же на поверхность зеркала многослойного диэлектрического покрытия позволяет достичь коэффициента отражения более 99,9 процента.
Практически аппараты с лазерными двигателями предполагается использовать в виде небольших модулей вместимостью до 5 человек, которые смогут обеспечивать кругосветный перелет всего за 45 мин. Считается, что такие аппараты будут успешно конкурировать со сверхзвуковым самолетом, разрабатываемым для замены нынешнего сверхзвукового «конкорда», а также гиперзвуковым воздушно-космическим самолетом следующего поколения.
Для обеспечения 120 тыс. полетов в сутки (примерно столько делает современная коммерческая авиация) аппаратам с лазерными двигателями потребуется около 500 космических солнечных электростанций. С учетом нынешнего развития необходимых технологий начало таких пассажирских перевозок ожидается не ранее чем через 20-25 лет.
Энтузиасты нового способа доставки грузов на околоземную орбиту полагают, что он намного улучшит экологию запусков и сделает их примерно на порядок более экономичными. Ведь сегодня транспортировка 1 кг полезной нагрузки в космос обходится примерно в 20 тыс. долларов.
Звездные «зонтики». На этом перспективные разработки для освоения ближнего и дальнего космоса вовсе не заканчиваются. Еще одна идея была в свое время подсказана тем же А. Кларком, который сумел осуществить уже немало технических предсказаний.
«Снасти дрожали от натуги: межпланетный ветер уже наполнил круглый парус» — так начинает он свое повествование о межпланетных гонках по трассе Земля-Луна-Земля на солнечных яхтах, то есть аппаратах, которые приводятся в движение давлением света. Кларк пишет, что парящему в невесомости командиру одной из яхт Джонгу Мертону не зря показалось, что «парус заполнил все небо»: 50 млн квадратных футов было соединено с его капсулой чуть не сотней миль такелажа. «Если сшить вместе паруса всех клиперов, которые в прошлом белыми тучками летали над Индийским океаном, то и тогда они бы не сравнялись с парусом, в который „Диана“ ловила солнечный ветер. А вещества в нем чуть больше, чем в мыльном пузыре; толщина алюминированного пластика — всего лишь несколько миллионных дюйма».
Работа над первыми солнечными яхтами идет полным ходом. В нашей стране одна из первых прикидок, например, была осуществлена в рамках проекта на лучший солнечный парусник, объявленного конгрессом США. В 1992 году должна была состояться международная космическая регата «Колумбус-500» в честь 500-летия открытия Нового Света экспедицией Колумба. Планировалось запустить как минимум три парусника, представляющих соответственно Америку, Европу и Азию. Из европейцев в конкурсе участвовали итальянские специалисты, группа британских разработчиков, франко-испанский альянс и два российских коллектива.
И хотя по разным (прежде всего финансовым) причинам гонки не состоялись, подготовка к регате «Колумбус-500» вызвала небывалый всплеск идей. Причем справедливости ради надо отметить, что А. Кларк довольно точно описал возможные варианты космических летательных аппаратов с солнечными парусами (КЛАСП). Среди них вполне могут быть и парусники-"зонтики", и «баллоны», и «парашюты», и «роторы»… К последнему виду, например, относился наш «Витязь», разработанный командой конструкторов под руководством Александра Лавренева. Две пленочные бескаркасные лопасти, каждая длиной 845 и шириной 7,1 м, должны были стабилизироваться за счет центробежных сил, неизбежно возникших бы при вращении лопастей вокруг центра.
А вот американцы из Университета им. Дж. Гопкинса отдали предпочтение зонтичной структуре, которая, подобно «Витязю», должна была развернуться из компактной упаковки уже в космосе.
Совершив гравитационный маневр в поле тяготения Луны, КЛАСПы должны были полететь дальше, к Марсу и затем — к окраинам Солнечной системы. Да вот не получилось…
А жаль, ведь такой полет можно было бы рассматривать как предпосылку к созданию более совершенных КЛАСПов, способных выполнять роль межорбитальных буксиров и даже разведчиков дальнего космоса. Например, в журнале «Нью Сайнтист» недавно был опубликован проект создания космического корабля «Старвисп» — «звездный пучок». Он будет представлять собой парус-сетку шестиугольной формы около 1 км в поперечнике и массой всего-навсего… 20 г! Сетка будет сплетена из множества шестиугольных ячеек, в пересечениях которых расположатся микросхемы, обладающие развитой логикой и образующие в целом суперкомпьютер. Кроме того, каждая микросхема чувствительна к свету и может работать как фотоэлемент.
Двигать такой КЛАСП будет уже не Солнце — его свет слишком малодейственен за пределами Солнечной системы, — а мощный мазер (лазер, излучающий в невидимой части электромагнитного спектра), расположенный на околоземном спутнике. Луч, посылаемый таким генератором, будет дополнительно фокусироваться и направляться на парус специальной системой — линзой Френеля. Размер ее — около 50 км в поперечнике.
Сфокусированный на парусе луч позволит развить ускорение в 155 раз больше земного. За неделю корабль достигнет скорости 60 тыс. км/с. Затем мазер будет выключен и движение продолжится по инерции.
Когда корабль пройдет три четверти пути до ближайшей к нам звезды Проксима Центавра, расстояние до которой составляет 4,3 световых года, центр управления включит мазер и переключит все 10 трлн микросхем зонда в режим фотоприемников. Таким образом получится огромный «глаз», который увидит все, что происходит в окрестностях звезды. По мере накопления информации парус выполнит и еще одну функцию — передающей антенны: все сведения будут переправлены на Землю.
Если полученные данные окажутся интересными, а сам проект успешным, вслед за «Старвиспом» в путь отправятся другие парусники, в том числе и с экипажем на борту. Но экипажу ведь нужно возвращаться назад, и авторы проекта рассчитали все до мелочей. В конце пути от «зонтика» отделится его внешняя кольцевая часть; она-то и послужит зеркалом-ретранслятором, которое развернет излучение на 180 градусов и сфокусирует его, чтобы можно было сначала затормозить центральную часть «зонта», где расположена кабина экипажа, а потом разогнать ее снова в обратном направлении.
При подлете к Земле мазер сработает еще один раз и притормозит корабль путешественников. Авторы проекта утверждают, что полет к ближайшей звезде, а также возвращение домой может занять не так уж много времени — 51 год по земному летосчислению. Причем вследствие того что корабль будет двигаться с околосветовыми скоростями, члены экипажа, согласно теории Эйнштейна, состарятся за это время на 46 лет.
…Перечисленные идеи показались специалистам настолько интересными, что НАСА и Ассоциация университетских космических программ ныне финансируют проект «Аполлон Лайткрафт», в рамках которого изучаются возможности вывода в космос различных аппаратов, работающих на солнечной энергии. Однако подводные камни ждут строителей таких кораблей вовсе не там, где их можно было бы ожидать.
Спор об эфире. «Большинство людей убеждено в том, что Альберт Эйнштейн — один из величайших гениев в истории человечества, а его частная теория относительности — одно из крупнейших достижений науки, — пишут в своей книге „Реквием по частной теории относительности“, вышедшей во Франкфурте-на-Майне, два немецких физика. — Прежде так думали и мы. Но вот теперь всем нам впору утверждать обратное, ибо исследования показали: теория относительности лжива, гений заблуждался!»
И далее на 276 страницах ученые собрали все критические возражения против теории Эйнштейна. Впрочем, главный вывод дан уже в подзаголовке: «Относительность устарела».
Научно-критический разбор читается словно детектив, ведь речь идет о сфабрикованных доводах, о возражениях, которые были проигнорированы, об исследователях, которых попросту подкупили…
Действие детектива начинается во второй половине XIX века, когда англичанин Джеймс Клерк Максвелл и немец Генрих Герц сформулировали теорию света и электромагнитных волн. Согласно ей, свет имеет волновую природу. Но раз мы имеем дело с волнами, нам требуется среда, в которой они могли бы распространяться. Ее назвали «мировым эфиром». Сразу же возник вопрос: неподвижен ли эфир относительно Земли? А если он движется, как можно измерить его скорость?
Проблемой занялись Альберт Майкельсон и Эдвард Морли, поставившие в 1881 году свой знаменитый эксперимент. Они измерили скорость света, отражавшегося между двумя зеркалами. Во время первой серии экспериментов свет двигался в том же направлении, что и Земля; в другой — в обратном направлении. В результате Майкельсон и Морли выявили различие в скорости света. По их расчетам, скорость эфирного ветра равнялась 8 км/с. Однако приборы того времени были очень несовершенными, и погрешность измерения могла серьезно повлиять на полученный результат. Во всяком случае, сами Майкельсон и Морли не очень-то доверяли полученным результатам. Но вместо того чтобы перепроверить данные, от экспериментов попросту отмахнулись, и в учебниках физики воцаряется утверждение: скорость света всегда одинакова; следовательно, эфирного ветра не существует.
Альберт Эйнштейн крепко усвоил эту прописную истину начала века и на ее основе постулировал один из фундаментальных принципов теории относительности — скорость света всегда постоянна.
Долгое время ученый мир был согласен с ним. Но вот в 1933 году Дейтон Миллер подтвердил результаты, полученные Майкельсоном и Морли, доказывая таким образом, что эфирный ветер существует. А стало быть, частная теория относительности основана на неверной предпосылке.
Возможно, сам Эйнштейн чувствовал подвох. Вслед за частной он создал общую теорию относительности, в которой признавал, что во Вселенной, может быть, и существует нечто, передающее движение и инерцию. В 1920 году он даже заметил, что «пространство немыслимо без эфира». Как видите, теоретик сам себе противоречил!
Парадокс Эренфеста. Теперь поговорим о другом возражении против теории относительности — так называемом преобразовании Лоренца. Оно подпирает собой весь мир эйнштейновских формул и основано на теории, предложенной немецким физиком Хендриком Антоном Лоренцом. Суть его вкратце сводится к следующему: продольные — в направлении движения — размеры быстро движущегося тела сокращаются. Еще в 1909 году известный австрийский физик Пауль Эренфест усомнился в этом выводе. «Допустим, движущиеся предметы действительно сплющиваются, — рассудил он. — Хорошо, проведем опыт с диском. Будем вращать его, постепенно увеличивая скорость. Размеры диска, как говорит господин Эйнштейн, будут уменьшаться; кроме того, диск искривится. Когда же скорость вращения достигнет скорости света, он попросту исчезнет. И куда только денется?..»
Творец теории относительности попытался оспорить выводы Эренфеста, опубликовав на страницах одного из специальных журналов пару своих возражений. Но они оказались малоубедительны. И тогда Эйнштейн нашел другой «контраргумент» — помог оппоненту получить должность профессора физики в Нидерландах, к чему тот давно уже стремился. Эренфест перебрался туда в 1912 году, и тотчас же со страниц книг о частной теории относительности исчезает упоминание о так называемом парадоксе Эренфеста. О нем предпочли попросту забыть.
Лишь в 1973 году умозрительный эксперимент Эренфеста был воплощен на практике. Американский физик Томас Фипс сфотографировал диск, вращавшийся с огромной скоростью. Снимки эти должны были послужить доказательством формул Эйнштейна. Однако вышла промашка. Размеры диска вопреки теории — не изменились. «Продольное сжатие» оказалось чистейшей фикцией.
Фипс направил отчет о своей работе в редакцию популярного журнала «Нейчур» («Природа»). Но та ее отклонила: дескать, рецензенты не согласны с выводами экспериментатора. В конце концов, статья была помещена на страницах некоего специального журнала, выходившего небольшим тиражом в Италии. Однако так и осталась, по существу, незамеченной. Теория Эйнштейна уцелела и на сей раз.
Провалившиеся эксперименты. Ну а как обстоит дело с «тысячами» тех экспериментов, которые якобы подтверждают теорию относительности? Кем они проводились? Когда? Как они согласуются с тем же опытом Фипса? Оба автора книги, о которой мы ведем речь, — Георг Галецки и Петер Марквардт (подчеркнем еще раз, профессиональные физики) десятилетиями рылись в книгах и журналах, проверяли факты, изложенные в оригинальных публикациях, провели собственное расследование. И в конце пришли к выводу: в действительности было предпринято всего лишь 5 (самое большее!) попыток доказать теорию относительности экспериментальным путем. Однако ни один из этих опытов так и не удостоился тщательного научного анализа.
Информация, полученная радиотелескопами, будет затем обрабатываться мощными компьютерами со скоростью 50 млрд операций в секунду. Это, по мнению исследователей, позволит уже в первые трое суток получить больше информации, чем за предыдущие 30 лет.
М13 не отвечает… Надо, наверное, сказать, что нынешняя попытка связаться с иными мирами вовсе не единственная. Сигналы внеземных цивилизаций идут не только в радиодиапазоне. Скажем, группа отечественных астрономов несколько лет назад использовала для поиска сигналов из космоса оптический телескоп БТА-6, стоящий по соседству с РАТАНом.
Специально для анализа поступающей информации был сконструирован специальный прибор МАНИЯ. Его название расшифровывается так многоканальный анализатор наносекундных (наносекунда — одна миллиардная доля секунды) изменений яркости. «Этот прибор может, к примеру, зарегистрировать изменение яркости небесного объекта, которое длится всего одну десятимиллионную долю секунды, — сказал руководитель группы исследователей В. М. Шварцман. — Тем самым можно отделить кратковременные световые импульсы, скажем, лазера или иного прибора искусственного происхождения от вспышек естественного происхождения…»
Помимо этого, МАНИЯ способна с исключительно высокой точностью зарегистрировать момент прихода частички света. И наконец, этот аппарат позволяет проанализировать сверхузкие спектральные линии приходящего излучения. Ведь может случиться, что посылаемая информация будет представлять собой не просто «морзянку», а окажется закодированной в форме определенных изменений спектра.
Более того, ученые вовсе не намерены оставаться лишь пассивными получателями чьей-то информации. В 1974 году с Земли впервые было отправлено нацеленное послание во Вселенную. С помощью того же радиотелескопа в Аресибо к звездному скоплению М13 в созвездии Геркулеса, находящемуся от нас на расстоянии 24 тыс. световых лет, отправлено радиопослание. Причем «телеграмма» передана с таким расчетом, чтобы ее при желании смогли прочесть в окрестностях сразу 300 тыс. звезд.
Само послание состоит из 1679 знаков. Это число является произведением двух простых чисел 23 и 73. Если принимающая сторона сведет знаки в картину размерами в 23 строки на 73 столбца, то получит,изображение, позволяющее установить положение Земли в окрестностях Солнца, а также понять принципиальные основы нашей биологии. Получат инопланетяне и представление о формах и размерах человеческого тела.
Мы уже «засветились»… «А не опасно ли посылать подобные послания? — такой вопрос задают ученым некоторые осторожные пессимисты. — А ну как более высокоразвитая цивилизация захочет нас покорить?..»
Опасения эти, мягко говоря, несколько запоздали. И не только потому, что послание было отправлено 20 с лишним лет тому назад. Еще раньше, с началом радиовещания и радиосвязи на нашей планете, она стала работать в режиме этакого радиомаяка. Вот уже более полувека во все концы Вселенной расходятся от Земли радиосигналы. Распространяются они, как известно, со скоростью света, так что ныне эта «предательская сфера» достигла уже размеров как минимум 60 световых лет; в ее пределах находятся уже сотни звезд.
Так что нам остается положиться лишь на здравый смысл и миролюбие обитателей как нашей Галактики, так и других. Будем надеяться, что они, как и многие люди на нашей планете, полагают, что война не лучшее времяпрепровождение и способ налаживания контактов.
Впрочем, пока ни из скопления М13, ни из других мест Вселенной ответных радиопосланий не поступало. До обитателей М13, если таковые действительно существуют, наша «телеграмма» попросту еще не дошла. Она прибудет лишь через 24 тыс. лет. А если они сумеют ее расшифровать и захотят нам ответить, то послание оттуда придет опять-таки через такой же срок. Так что человечеству придется либо набираться терпения, либо придумывать новые средства межгалактической связи, иную стратегию их использования.
Так, например, согласно одному из проектов, для оповещения других жителей Вселенной о своем существовании земляне должны построить всенаправленный космический маяк. Он будет представлять собой шар, сплошь состоящий из антенн. Радиус его не менее 5 тыс. км, а масса всего лишь в 500 раз меньше веса Земли. Для работы такого маяка понадобится мощность, превышающая все суммарное излучение, падающее от Солнца на поверхность нашей планеты.
Понятное дело, рассчитывать на строительство подобного маяка в ближайшее время мало реально: у нас пока других забот хватает.
Идем на контакт! Тем не менее время от времени земляне все-таки находят силы и средства, чтобы продолжать поиски соседей по Вселенной. Так, скажем, в 1992 году сенат США выделил 100 млн долларов на работы по программе СЕТИ в последующее десятилетие. Хотя все прекрасно понимают, что за это время шансы обнаружить сигналы от разумных существ по-прежнему не так уж велики.
Ведь для контакта, кроме всего прочего, необходимо, чтобы во Вселенной выполнялись условия, приведшие к появлению существ, хоть отдаленно похожих на нас. Вот некоторые из этих условий:
— хотя в составе Млечного Пути насчитывается порядка 100 млрд звезд, подобных нашему Солнцу, не стоит забывать, что такое светило должно работать в стабильном режиме свыше 5 млрд лет, прежде чем на одной из планет разовьются какие-то формы жизни;
— планета, на которой может развиться жизнь, должна находиться на строго определенном расстоянии от светила; скажем, если бы наша планета была всего на 5 процентов ближе к Солнцу, вся вода на ее поверхности испарилась бы, а если бы расстояние до светила оказалось всего на 1 процент больше, то вся влага превратилась бы в лед;
— жизнь должна не только возникнуть, развиться, но и перебраться из воды на сушу — ведь жители водоемов не могут пользоваться огнем, обрабатывать металлы, а значит, и вряд ли когда-нибудь создадут устройства для передачи сигналов на межзвездные расстояния;
— по меньшей мере хотя бы некоторые формы жизни на данной планете должны достигнуть такого уровня развития, чтобы у них появилось желание сообщить о себе другим цивилизациям;
— наконец, цивилизация, с которой мы хотим связаться, должна находиться в пределах радиодосягаемости от нас, а также ее существование должно совпасть с нами по времени; ведь в течение 4 млрд лет было бесполезно передавать какие-либо сигналы на Землю — первые «хомо сапиенс» появились на ней всего 40 тыс. лет тому назад, а радиотелескопы были построены лишь в конце 50-х годов нашего столетия…
Таким образом, получается, что шансы связаться с кем-либо во Вселенной весьма малы. И все-таки ученые не падают духом. «Мы наблюдаем каждый день, как рождаются новые звезды и умирают старые, говорит уже известный нам Майкл Клайн. — Многие из этих звезд окружены газовыми облаками, из которых потом образуются планетные системы. Эти пространства изобилуют также углеродом, водородом, кислородом, азотом и другими элементами, необходимыми для зарождения жизни в белковой форме. Так неужели природа использовала такой шанс всего один раз? Сомневаюсь! Не такие уж мы исключительные…»
ПУТЕШЕСТВИЯ ТАЯТ ОПАСНОСТИ
На ракете или под парусом?
Представим себе, что в один прекрасный день мы получим телеграмму со звезд: братья по разуму зовут нас в гости. На чем, как мы к ним отправимся? Нынешние ракеты на химическом или даже атомном топливе явно не годятся. Фантасты и инженеры обычно предлагают фотонные корабли или светолеты.Оседлавшие луч. Космолеты будущего будут выходить на орбиту, не тратя ни грамма топлива! С таким сенсационным заявлением выступили специалисты НАСА и Пентагона после осуществления на ракетном полигоне «Уайт-сандс» (Белые пески) испытаний прототипа нового летательного аппарата, аналоги которого до сих пор встречались лишь на страницах научно-фантастических книг.
Впрочем, первое испытание выглядело на редкость скромно: луч пульсирующего газового лазера мощностью 10 кВт был направлен снизу вверх на отражательное зеркало миниатюрного летательного аппарата весом всего около 60 г и длиной чуть больше 15 см, который поднялся над землей всего на 2 с небольшим метра…
Тем не менее американский изобретатель Франклин Мид и его коллеги полагают, что с экспериментов с моделью «Светолета», сделанной из алюминиевой фольги, начинается новый этап в освоении космического пространства. Отраженные от зеркальной поверхности параболического зеркала лучи фокусировались в одной точке, где излучение достигало такой мощности, что воспламеняло воздух, преобразуя его в высокотемпературную плазму. Происходил как бы мини-взрыв, который подбрасывал летательный аппарат вверх. Поначалу, как уже говорилось, на 1,5-2 м, потом — на 15 м…
Руководители программы Лейк Мирабо и Франклин Мид полагают, что к концу нынешнего, 1998 года лазер «подбросит» летательный аппарат нового типа на высоту в километр, а еще через несколько лет «Светолет» поднимется и на 100 км.
Впрочем, изобретатели понимают, что на пути в открытый космос им предстоит решить на практике еще одну важную проблему. Обогнав в 5 раз скорость звука и поднявшись на высоту более 30 км, «Светолет» попадет в разреженные слои стратосферы, и тяга двигателя резко упадет — ведь превращать в плазму будет уже практически нечего.
Чтобы компенсировать недостачу рабочего тела, Мирабо предлагает впрыскивать в фокус зеркала жидкий водород или азот, который будет находиться на борту корабля в специальном баке. Так что, как видите, хоть какое-то топливо, но «Светолету» все же понадобится.
Кроме того, изобретатель надеется облегчить взлет корабля с помощью эффекта «воздушного гвоздя». Идея тут заложена настолько любопытная, что о ней стоит поговорить особо…
Строим «летающую тарелку»? Еще в 60-х годах, работая на кафедре инженерной механики Ресселаровского политехнического института (г. Троя, штат Нью-Йорк), Лейк Мирабо придумал способ, как резко уменьшить аэродинамическое сопротивление взлетающих космических кораблей. Впрочем, сам профессор не скрывает, что зарождению и развитию проекта в немалой степени способствовали его контакты как с американскими, так и с российскими коллегами, в частности, с Юрием Райзером.
Основной узел такого космического аппарата двигатель с комбинированным циклом. Он фактически занимает собой весь объем «летающей тарелки», на которую весьма похож этот перспективный летательный аппарат. При этом внешнее сопло двигателя в кормовой части послужит и тепловым экраном при возвращении аппарата в плотные слои атмосферы.
При запуске и разгоне до скорости 1М (М — скорость звука в воздухе, округленно равная 330 м/с) двигатель работает в роторном режиме с детонационной волной. По мере ускорения аппарата большие порции ненагретого воздуха поступают в двигатель с трансзвуковой скоростью. Последний при этом переходит в режим импульсной реактивной тяги, обеспечивающий достижение скорости 5-6 М. Затем аппарат переходит в ракетный режим полета и выходит на круговую орбиту вокруг планеты.
Мирабо надеется вскоре построить демонстрационный образец нового двигателя диаметром 1,4 м и массой около 120 кг. В нем будут использованы модифицированные компоненты существующих жидкостных ракетных двигателей, а также перспективные композиционные материалы и сегменты зеркал от высокоэнергетичных лазеров.
В случае положительных результатов на испытаниях затем предполагается постройка пилотируемых одно-, двух— и пятиместных аппаратов, которым по традиции дадут те же имена, что и их предшественникам, — «Меркурий», «Джемини» и «Аполлон».
Наибольшую трудность в настоящее время представляет изготовление зеркал. Впрочем, на существующих станках с ЧПУ и алмазными резцами специалисты Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса уже изготовляют зеркала диаметром 1,6 м, пригодные для перспективных космических аппаратов класса «Меркурий». Нанесение же на поверхность зеркала многослойного диэлектрического покрытия позволяет достичь коэффициента отражения более 99,9 процента.
Практически аппараты с лазерными двигателями предполагается использовать в виде небольших модулей вместимостью до 5 человек, которые смогут обеспечивать кругосветный перелет всего за 45 мин. Считается, что такие аппараты будут успешно конкурировать со сверхзвуковым самолетом, разрабатываемым для замены нынешнего сверхзвукового «конкорда», а также гиперзвуковым воздушно-космическим самолетом следующего поколения.
Для обеспечения 120 тыс. полетов в сутки (примерно столько делает современная коммерческая авиация) аппаратам с лазерными двигателями потребуется около 500 космических солнечных электростанций. С учетом нынешнего развития необходимых технологий начало таких пассажирских перевозок ожидается не ранее чем через 20-25 лет.
Энтузиасты нового способа доставки грузов на околоземную орбиту полагают, что он намного улучшит экологию запусков и сделает их примерно на порядок более экономичными. Ведь сегодня транспортировка 1 кг полезной нагрузки в космос обходится примерно в 20 тыс. долларов.
Звездные «зонтики». На этом перспективные разработки для освоения ближнего и дальнего космоса вовсе не заканчиваются. Еще одна идея была в свое время подсказана тем же А. Кларком, который сумел осуществить уже немало технических предсказаний.
«Снасти дрожали от натуги: межпланетный ветер уже наполнил круглый парус» — так начинает он свое повествование о межпланетных гонках по трассе Земля-Луна-Земля на солнечных яхтах, то есть аппаратах, которые приводятся в движение давлением света. Кларк пишет, что парящему в невесомости командиру одной из яхт Джонгу Мертону не зря показалось, что «парус заполнил все небо»: 50 млн квадратных футов было соединено с его капсулой чуть не сотней миль такелажа. «Если сшить вместе паруса всех клиперов, которые в прошлом белыми тучками летали над Индийским океаном, то и тогда они бы не сравнялись с парусом, в который „Диана“ ловила солнечный ветер. А вещества в нем чуть больше, чем в мыльном пузыре; толщина алюминированного пластика — всего лишь несколько миллионных дюйма».
Работа над первыми солнечными яхтами идет полным ходом. В нашей стране одна из первых прикидок, например, была осуществлена в рамках проекта на лучший солнечный парусник, объявленного конгрессом США. В 1992 году должна была состояться международная космическая регата «Колумбус-500» в честь 500-летия открытия Нового Света экспедицией Колумба. Планировалось запустить как минимум три парусника, представляющих соответственно Америку, Европу и Азию. Из европейцев в конкурсе участвовали итальянские специалисты, группа британских разработчиков, франко-испанский альянс и два российских коллектива.
И хотя по разным (прежде всего финансовым) причинам гонки не состоялись, подготовка к регате «Колумбус-500» вызвала небывалый всплеск идей. Причем справедливости ради надо отметить, что А. Кларк довольно точно описал возможные варианты космических летательных аппаратов с солнечными парусами (КЛАСП). Среди них вполне могут быть и парусники-"зонтики", и «баллоны», и «парашюты», и «роторы»… К последнему виду, например, относился наш «Витязь», разработанный командой конструкторов под руководством Александра Лавренева. Две пленочные бескаркасные лопасти, каждая длиной 845 и шириной 7,1 м, должны были стабилизироваться за счет центробежных сил, неизбежно возникших бы при вращении лопастей вокруг центра.
А вот американцы из Университета им. Дж. Гопкинса отдали предпочтение зонтичной структуре, которая, подобно «Витязю», должна была развернуться из компактной упаковки уже в космосе.
Совершив гравитационный маневр в поле тяготения Луны, КЛАСПы должны были полететь дальше, к Марсу и затем — к окраинам Солнечной системы. Да вот не получилось…
А жаль, ведь такой полет можно было бы рассматривать как предпосылку к созданию более совершенных КЛАСПов, способных выполнять роль межорбитальных буксиров и даже разведчиков дальнего космоса. Например, в журнале «Нью Сайнтист» недавно был опубликован проект создания космического корабля «Старвисп» — «звездный пучок». Он будет представлять собой парус-сетку шестиугольной формы около 1 км в поперечнике и массой всего-навсего… 20 г! Сетка будет сплетена из множества шестиугольных ячеек, в пересечениях которых расположатся микросхемы, обладающие развитой логикой и образующие в целом суперкомпьютер. Кроме того, каждая микросхема чувствительна к свету и может работать как фотоэлемент.
Двигать такой КЛАСП будет уже не Солнце — его свет слишком малодейственен за пределами Солнечной системы, — а мощный мазер (лазер, излучающий в невидимой части электромагнитного спектра), расположенный на околоземном спутнике. Луч, посылаемый таким генератором, будет дополнительно фокусироваться и направляться на парус специальной системой — линзой Френеля. Размер ее — около 50 км в поперечнике.
Сфокусированный на парусе луч позволит развить ускорение в 155 раз больше земного. За неделю корабль достигнет скорости 60 тыс. км/с. Затем мазер будет выключен и движение продолжится по инерции.
Когда корабль пройдет три четверти пути до ближайшей к нам звезды Проксима Центавра, расстояние до которой составляет 4,3 световых года, центр управления включит мазер и переключит все 10 трлн микросхем зонда в режим фотоприемников. Таким образом получится огромный «глаз», который увидит все, что происходит в окрестностях звезды. По мере накопления информации парус выполнит и еще одну функцию — передающей антенны: все сведения будут переправлены на Землю.
Если полученные данные окажутся интересными, а сам проект успешным, вслед за «Старвиспом» в путь отправятся другие парусники, в том числе и с экипажем на борту. Но экипажу ведь нужно возвращаться назад, и авторы проекта рассчитали все до мелочей. В конце пути от «зонтика» отделится его внешняя кольцевая часть; она-то и послужит зеркалом-ретранслятором, которое развернет излучение на 180 градусов и сфокусирует его, чтобы можно было сначала затормозить центральную часть «зонта», где расположена кабина экипажа, а потом разогнать ее снова в обратном направлении.
При подлете к Земле мазер сработает еще один раз и притормозит корабль путешественников. Авторы проекта утверждают, что полет к ближайшей звезде, а также возвращение домой может занять не так уж много времени — 51 год по земному летосчислению. Причем вследствие того что корабль будет двигаться с околосветовыми скоростями, члены экипажа, согласно теории Эйнштейна, состарятся за это время на 46 лет.
…Перечисленные идеи показались специалистам настолько интересными, что НАСА и Ассоциация университетских космических программ ныне финансируют проект «Аполлон Лайткрафт», в рамках которого изучаются возможности вывода в космос различных аппаратов, работающих на солнечной энергии. Однако подводные камни ждут строителей таких кораблей вовсе не там, где их можно было бы ожидать.
Реквием по теории
История появления теории относительности — сущий детектив. Доводы фабриковались, возражения игнорировались — короче говоря, во имя Науки творилось форменное безобразие. Так считают два современных немецких исследователя Геогр Гелецки и Петер Марквардт.Спор об эфире. «Большинство людей убеждено в том, что Альберт Эйнштейн — один из величайших гениев в истории человечества, а его частная теория относительности — одно из крупнейших достижений науки, — пишут в своей книге „Реквием по частной теории относительности“, вышедшей во Франкфурте-на-Майне, два немецких физика. — Прежде так думали и мы. Но вот теперь всем нам впору утверждать обратное, ибо исследования показали: теория относительности лжива, гений заблуждался!»
И далее на 276 страницах ученые собрали все критические возражения против теории Эйнштейна. Впрочем, главный вывод дан уже в подзаголовке: «Относительность устарела».
Научно-критический разбор читается словно детектив, ведь речь идет о сфабрикованных доводах, о возражениях, которые были проигнорированы, об исследователях, которых попросту подкупили…
Действие детектива начинается во второй половине XIX века, когда англичанин Джеймс Клерк Максвелл и немец Генрих Герц сформулировали теорию света и электромагнитных волн. Согласно ей, свет имеет волновую природу. Но раз мы имеем дело с волнами, нам требуется среда, в которой они могли бы распространяться. Ее назвали «мировым эфиром». Сразу же возник вопрос: неподвижен ли эфир относительно Земли? А если он движется, как можно измерить его скорость?
Проблемой занялись Альберт Майкельсон и Эдвард Морли, поставившие в 1881 году свой знаменитый эксперимент. Они измерили скорость света, отражавшегося между двумя зеркалами. Во время первой серии экспериментов свет двигался в том же направлении, что и Земля; в другой — в обратном направлении. В результате Майкельсон и Морли выявили различие в скорости света. По их расчетам, скорость эфирного ветра равнялась 8 км/с. Однако приборы того времени были очень несовершенными, и погрешность измерения могла серьезно повлиять на полученный результат. Во всяком случае, сами Майкельсон и Морли не очень-то доверяли полученным результатам. Но вместо того чтобы перепроверить данные, от экспериментов попросту отмахнулись, и в учебниках физики воцаряется утверждение: скорость света всегда одинакова; следовательно, эфирного ветра не существует.
Альберт Эйнштейн крепко усвоил эту прописную истину начала века и на ее основе постулировал один из фундаментальных принципов теории относительности — скорость света всегда постоянна.
Долгое время ученый мир был согласен с ним. Но вот в 1933 году Дейтон Миллер подтвердил результаты, полученные Майкельсоном и Морли, доказывая таким образом, что эфирный ветер существует. А стало быть, частная теория относительности основана на неверной предпосылке.
Возможно, сам Эйнштейн чувствовал подвох. Вслед за частной он создал общую теорию относительности, в которой признавал, что во Вселенной, может быть, и существует нечто, передающее движение и инерцию. В 1920 году он даже заметил, что «пространство немыслимо без эфира». Как видите, теоретик сам себе противоречил!
Парадокс Эренфеста. Теперь поговорим о другом возражении против теории относительности — так называемом преобразовании Лоренца. Оно подпирает собой весь мир эйнштейновских формул и основано на теории, предложенной немецким физиком Хендриком Антоном Лоренцом. Суть его вкратце сводится к следующему: продольные — в направлении движения — размеры быстро движущегося тела сокращаются. Еще в 1909 году известный австрийский физик Пауль Эренфест усомнился в этом выводе. «Допустим, движущиеся предметы действительно сплющиваются, — рассудил он. — Хорошо, проведем опыт с диском. Будем вращать его, постепенно увеличивая скорость. Размеры диска, как говорит господин Эйнштейн, будут уменьшаться; кроме того, диск искривится. Когда же скорость вращения достигнет скорости света, он попросту исчезнет. И куда только денется?..»
Творец теории относительности попытался оспорить выводы Эренфеста, опубликовав на страницах одного из специальных журналов пару своих возражений. Но они оказались малоубедительны. И тогда Эйнштейн нашел другой «контраргумент» — помог оппоненту получить должность профессора физики в Нидерландах, к чему тот давно уже стремился. Эренфест перебрался туда в 1912 году, и тотчас же со страниц книг о частной теории относительности исчезает упоминание о так называемом парадоксе Эренфеста. О нем предпочли попросту забыть.
Лишь в 1973 году умозрительный эксперимент Эренфеста был воплощен на практике. Американский физик Томас Фипс сфотографировал диск, вращавшийся с огромной скоростью. Снимки эти должны были послужить доказательством формул Эйнштейна. Однако вышла промашка. Размеры диска вопреки теории — не изменились. «Продольное сжатие» оказалось чистейшей фикцией.
Фипс направил отчет о своей работе в редакцию популярного журнала «Нейчур» («Природа»). Но та ее отклонила: дескать, рецензенты не согласны с выводами экспериментатора. В конце концов, статья была помещена на страницах некоего специального журнала, выходившего небольшим тиражом в Италии. Однако так и осталась, по существу, незамеченной. Теория Эйнштейна уцелела и на сей раз.
Провалившиеся эксперименты. Ну а как обстоит дело с «тысячами» тех экспериментов, которые якобы подтверждают теорию относительности? Кем они проводились? Когда? Как они согласуются с тем же опытом Фипса? Оба автора книги, о которой мы ведем речь, — Георг Галецки и Петер Марквардт (подчеркнем еще раз, профессиональные физики) десятилетиями рылись в книгах и журналах, проверяли факты, изложенные в оригинальных публикациях, провели собственное расследование. И в конце пришли к выводу: в действительности было предпринято всего лишь 5 (самое большее!) попыток доказать теорию относительности экспериментальным путем. Однако ни один из этих опытов так и не удостоился тщательного научного анализа.