Космос: зачем и почему?

Основной вопрос, который будет всегда важен при освоении космоса, будет звучать не «Как?» или «Чем?» (и, тем более не «Когда?» или «Кто?»), а именно «Почему?» или «Зачем?».
Зачем нам нужен космос — и почему он всё равно рано или поздно, но станет частью нашей жизни?

Начнём с того, что в известном нам космосе есть почти всё, что нам необходимо для построения устойчивого проживания практически неограниченного количества людей. Практически все химические элементы в той или иной пропорции можно найти в окружающем нас космосе, а сам космос полон энергией и не ограничен пространством нашей небольшой планеты — и вопрос тут состоит скорее в том, насколько вы готовы принять то, насколько космос отличается от всего того, что привычно вам на Земле.

Попытки простого копирования земных шаблонов построения экономики, культуры и общественных отношений с Земли на космос, как и концепция использования в космосе земных технических систем, построенная без учёта их специфицеского изменения — обречены на провал.
Космос и в самом деле оказывается разительно непохож на тропики Земли и на райские страны «вечного лета».

Во-первых, я должен сказать, что сегодняшняя сытая жизнь развитых стран уже зависит от массы мест, весьма отдалённо напоминающих райские уголки с пальмами и мелким корраловым песком.
Масса мест на планете Земля, которые критически важны для существования человечества в его современном виде, просто бы были недоступны нашим ближайшим биологическим родственникам.  Их метаболизм и образ жизни был категорически заточен именно на «бананы-пальмы-кокосы-устрицы», в то время, как другие места планеты Земля хоть и предлагали не менее интересный выбор «олени-мамонты-шерстистые носороги», но и требовали в ответном слове значительного изменения образа жизни Homo Sapiens, включавшего массу полезных адаптаций.
Например, использование огня, орудий и одежды. И перехода от экономики собирательства к активной охоте.


Основным приобретением (кроме прямохождения и отставленного большого пальца) для человека на пути к такого рода адаптации стало опережающее развитие головного мозга, которое позволило ему оперировать весьма сложными концепциями и приспосабливаться к весьма неприятным условиям проживания в негостеприимных природных и климатических условиях.

Я уже как-то писал, что мы превзошли своих обезьяньих предков по численности популяции где-то на пять порядков (в сто тысяч раз) и случилось это , в первую очередь, именно за счёт совершенствованиянашего мозга.
Для этого, кстати, пришлось пожертвовать массой действительно важных для обезьян вещей — например, человеку пришлось значительно ослабить свой жевательный аппарат, для того, чтобы упрятать в свою черепную коробку побольше столь нужных мозгов. Тот затылочный гребень и надбровные дуги, которыми может похвастаться горилла, орангутанг и даже шимпанзе — совершенно невозможны для человека. У него тогда просто не останется места под его драгоценные большие полушария, что и создали мир вокруг нас.

Поэтому, когда я говорю о том, что для космоса человечеству надо будет изменяться — я имею ввиду именно это. Само существование в условиях космоса будет столь отличным от нынешней Земли, что этот скачок будет столь же разителен, как и переход от обезьян к человеку.
Человек начнёт изменяться для того, чтобы сначала выжить, а потом — и колонизировать космос.

При этом уже не суть важно, что думают о трансгуманизме, как таковом традиционные общества и религии — по большому счёту сам он по себе, как технология, не несёт в себе прямой угрозы человечеству («Будем копать тоннель с двух сторон! А если промажем и не встретимся? Ну тогда у нас будет два тоннеля!»)
В кончном счёте, если кому-то религиозные предрассудки не позволяют копаться в геноме, то всегда найдутся сумасшедшие без религиозных предрассудков, которые таки это сделают.
В конечно счёте, это их решение и их китайские человеческие эмбрионы. Которым они пока что лишь немного подправили один из генов, вызывающих тяжелое наследственное заболевание крови.



Это, в общем-то, обычный сюжет из биологической и человеческой истории. Кто-то уплывает в дальние страны — а кто-то остаётся на берегу, кто-то охотится на оленей, а кто-то — начинает сажать непонятную траву с вкусными семенами, кто -то остаётся на Земле — а кто-то летит и колонизирует космос.

При этом, в общем-то, трансгуманизм отнюдь е является самоцелью. Большую часть работы в условиях Луны или точек Лагранжа в системе «Луна-Земля» можно будет выполнить и телеуправляемыми «костюмами присутствия», которые позволят будущим операторам лунной базы опираться в основном на роботов, при этом осуществляя управление механизированными устройствами на поверхности нашего спутника с помощью «костюмов-аватаров».
Дело тут, в общем-то, состоит только в допустимой задержке сигнала — с поверхности Земли это будет лишние две секунды на отображение реакции на телевизионной картинки на управляющее движение, переданное с поверхности Земли.

Поэтому, скорее всего, большую часть работы в ближнем космосе вполне можно будет поручать программируемым роботам и автоматам, часть работ смогут выполнять люди в скафандрах и в костюмах присутствия, а самые сложные операции будут выполняться привлечёнными специалистами с Земли.

Однако, понятное дело, задача истинной колонизации ближнего, а потом и дальнего космоса состоит в том, чтобы построить там максимально автономную от Земли экономику, а потом и добиться создание продуктов, которые бы могли использоваться для осуществления обмена с Землёй и позволяли решать в космосе задачи, принципиально нерешаемые на поверхности нашей планеты.

Эскизные планы постепенной колонизации космоса изложены в массе научно-популярных книг и я остановлюсь лишь на некоторых из них, попутно рассказывая о изложенных там идеях и давая свои короткие комментарии.

Общий план колонизационных мероприятий лучше всего изложен в книге авторством Маршалла Сэвиджа «Проект тысячелетия: колонизация Галактики, изложенная в восьми простых шагах» (The Millennial Project: Colonizing the Galaxy in Eight Easy Steps) которая увидела свет в 1992 году.
Именно на этапности этой книги я и хочу построить свой рассказ, попутно вплетая туда сюжеты из других книг, достойных упоминания в вопросе хорошего описания будущей колонизации космоса.



Почему я начинаю именно с этой книги?
Потому что, в отличии от многих других книг она задаёт предварительные условия для старта процесса колонизации, которые должны быть выполнены на Земле, для того, чтобы колонизация космоса имела бы хоть какие-то шансы на успех. Первые два шага по колонизации Галактики вообще происходят на Земле, их связь с космосом скорее смысловая, нежели физическая.
Вот эти восемь шагов в понимании Маршалла Сэвиджа:

1. Основание — создание на Земле организации, которая бы поставила бы перед своими членами задачу колонизации космического пространства.

Нетрудно понять, что сегодня единственными агентами, которые могут выставлять долгосрочные приоритеты в освоении космического пространства, являются государства. Ни бизнес, ни общественность, ни значимые общественные или религиозные организации пока таких задач не сформулировали и не согласовали — в итоге вопросы освоения космоса, при взгляде на них со строны, выглядят «кто в лес, кто по дрова».
К чести самого Маршалла Сэвиджа он сам такую организацию основал и назвал её «Первым тысячелетним Основанием», подарумевая, в общем-то, что может быть и Второе, и Третье Основание — конкуренция тут не повредит, важно, чтобы поставленная цель была общей.

2. Водолей — создание громадных аркологий-мегагородов, построенных в тропических океанах, в качестве первого шага на пути к будущей постройке космических колоний. Также подразумевается, что такие плавучие мега-города послужат источником дохода для финансирования последующих этапов.

Понятное дело, такие мегагорода по замыслу их создателей, не могут возникнуть «сами по себе». Скорее всего, они возникнут в конкуренции с современными государствами, так или иначе, но уже попавшими в жестокий цивилизационный кризис. Доля разумности в привязке таких городов к тропическим морям тоже есть: во-первых, именно коралловые рифы имеют наибольшую продуктивность из морских ландшафтов, сравнимую даже с продуктивностью тропического леса и намного превосходя все техногенные ландшафты, и, во-вторых, морская привязка таких мегагородов позволит им достаточно легко встраиваться в существующую систему государственных взаимоотношений, которые чтят свободу мореплавания и почитают неприкосновенность и экстерриториальность морских просторов.
В общем, то, что сейчас выглядит как казус — может стать завтра реальностью. Всё дело только в размере и в технологии.
В конечно счёте, сказать двадцать лет назад о том, что реальный ракетный двигатель можно будет напечатать на серийном принтере — тоже было фантастикой.
Тогда в мире только начинали запускать первые частные космические ракеты.



Первая в мире акрология «Акрозанти» в пустыне Аризона. Ожидания и планы — и реальность сегодняшнего дня.

При этом, с моей точки зрения, путь к новым способам проживания на планете Земля будет всё равно лежать через кризис и через освоение новых ресурсов и новых источников энергии — до момента полного освоения океана, Арктики и Антарктики должно пройти очень много времени.
За этот период и в самом деле надо будет побороть массу чисто земных пороков и болячек и, безусловно, устойчивую колонизацию космоса сможет обеспечить только процветающее земное общество.
Что, однако, не закрывает возможностей уже сейчас нарабатывать технологии для колонизации космического пространства.


3. Биврёст («сказочный мост») — третий этап плана и первый фактический шаг в деле выхода за пределы Земли.

Биврёст в скандинавской мифологии — это мост, ведущий в небесный город, Асгард. Создатели «Проекта тысячелетия» предполагали, что наиболее доведенным и экономичным способом дешёвой доставки грузов на орбиту будет лазерная пушка. Впрочем, как показывают расчёты, можно обойтись и обычной пушкой, или же электромагнитными системами.
В любом случае, конечной целью «сказочного моста» будет радикальное снижение стоимости выводимых на орбиту грузов, как минимум на два порядка — с нынешних 4000 долларов за килограмм до 400, а в перспективе — и до 40 долларов за килограмм.
Абстрагируясь от каких-либо валют, можно сказать, что третий этап плана по освоению космоса будет реализован, если стоимость полёта человека на низкую околоземную орбиту сравняется со стоимостью трансконтинентального перелёта на обычном авиалайнере.
В целом, с точки зрения возможных затрат энергии — в этом нет ничего невозможного. «Боинг-747» сегодня тратит при рейсе из Сингапура в Нью-Йорк отнюдь не меньше мегаджоулей, нежели надо сообщить человеческой тушке для придания ей первой космической скорости.


4. Асгард — постройка колонизационной космической станции ​​в геостационарной орбите.

С моей точки зрения, реализовав технологии дешёвой и быстрой межорбитальной буксировки, которые сегодня, как и технологии «сказочного моста» из третьего этапа плана, вполне достижимы даже с современным уровнем развития науки и техники, мы можем строить колонизационную космическую станцию на любой орбите: низкой, геостационарной и вообще любой другой.

Можно построить такие станции и в лунных точках Лагранжа L2, L4 или L5, где они будут ещё и находится в гравитационно-устойчивом положении и, затратив единожды ресурсы на заброс туда всех «стройматериалов», можно потом и не тратиться на коррекции орбиты.
Тем более, что часть «стройматериалов» (достаточно пригодных для использования хотя бы в виде реактивной массы) туда уже забросила и сама природа.
В будущем «небесный город» вполне может стать постоянной бункеровочной базой для путешествий по Солнечной системе и громадной фабрикой по переработке материала из астероидов, которые вполне смогут стать и источником реактивной массы, и рудниками для добычи полезных ископаемых — в первую очередь железа, никеля и всей платиновой группы.

О смысле такой деятельности хорошо повествует другая книга «Шахтёры в небе» (Mining the Sky) авторства Джона Льюиса, которая увидела свет в 1997 году.
В этой книге он поднимает простой вопрос: «А что принесла бы нам сегодня простая задача разбурить и утилизовать достаточно небольшой астероид»?
Вообще, рассуждая о «небольших» астероидах и кометах, мы немного забываем, насколько они велики на самом деле. Например, вид кометы Чурюмова-Герасименко на фоне центра Санкт-Петербурга вряд ли бы оставил вас равнодушным:



Небольшая комета — это уже миллиарды и миллиарды тонн воды, которую, в общем-то, достаточно легко разложить на составляющие компоненты — водород и кислород., которые потом можно использовать и для жизнеобеспечения колонии, и в качестве реактивной массы или топлива.
Если же мы говорим о железно-никелевом астероиде размером хотя бы в 1-2 километра, то  ситуация и вообще становится уникальной: согласно расчётам Джона Льюиса (он взял в качестве примера астероид 3554 Амон, который обращается по орбите, пересекающей орбиту Земли и Венеры) небольшой железно-никилевый астероид может включать в себя около 30 миллиардов тонн различных металлов, что по нынешним ценам составит 8 триллионов долларов для железа и никеля, 6 триллионов долларов для кобальта и ещё около 6 триллионов долларов для всех металлов платиновой группы.
Понятное дело, даже сама экономика Земли изменится радикально, если вдруг иридий, палладий, платина, никель, кобальт и многие другие редкие металлы начнут поставляться на планету миллионами тонн.
Однако уже сама идея, высказанная в книге «Шахтёры в небе» вполне меняет всю концепцию освоения космоса — большинство из необходимых нам конструкционных элементов и сырья можно найти прямо в космосе.

Даже остатки от металлических астероидов, презренные силикаты и прочие ненужные химические элементы, непригодные для изготовления конструкций космических станций и кораблей — тоже можно использовать с толком.
Вместо использования газов в межпланетных ионных и плазменных двигателях, можно пустить в дело и «лишнюю» астероидную массу.

Для этого на корабле достаточно установить электромагнитную катапульту, которая сможет выбрасывать астероидную массу в качестве реактивной. По расчётам, для такого ускорителя нужно где-то 800 МВт электрической мощности, для того, чтобы сравняться в удельном импульсе с лучшими вариантами ионного и плазменного двигателей, при полной нетребовательности к рабочему телу (лишь бы магнитилось, хоть немного) и при хорошей возможности «подзаправиться» у любого встречного астероида.
Ну и, в качестве опции, улавливатель космической пыли и мусора, который, в общем-то, является важной частью проекта, поскольку часть «топлива» можно будет найти и на оживлённых космических трассах — была бы у вас потом энергия его снова разогнать.


Вариант корабля с электромагнитной катапультой. Хотя солнечные батареи на 800 МВт мощности нарисованы уж слишком скромными...

В любом случае, как я уже упоминал, если вы вышли на околоземную орбиту — то вы уже на полпути куда угодно. Неплохое представление о «схеме Солнечного метрополитена» даёт вот этот рисунок, на котором указаны все значения пресловутого Δv , которое вам необходимо для того, чтобы достигнуть того или иного небесного тела в Солнечной системе по самым экономным, гомановским траекториям:



Как видите, от «небесного города», находящегося в точках Лагранжа системы Луна-Земля (помеченного на схеме пунтком Earth Intercept вы уже находитесь на полпути буквально до любой точки Солнечной системы (конечно же, в категориях экономического, гомановского Δv).
И это уже выводит нас на следующий этап колонизации, который сопряжён с небесными телами.


5. Авалон — строительство колонии на Луне и создание искусственной экологии в ней.

Скажу сразу: вариант колонии на Луне мало что добавит нам к возможностям орбитальной станции из этапа «небесного города». Посадка и взлёт с Луны всё равно будут всегда обходиться в 1 730 м/c Δv, что конечно же, меньше, чем для Земли с её 9 400 м/c и надоедливыми атмосферной и гравитационной помехами, но всё-таки всё время будет требовать от нас расходов на поддержание моста «Луна-орбита».
При этом затормозить об атмосферу при посадке на Луну, в отличии от Земли, не получится — атмосферы на нашем спутнике нет. Зато достаточно небольшое значение характеристической скорости для Луны позволяет нам использовать гораздо более простую и маломощную электромагнитную катапульту для старта кораблей с Луны, причём наша смелость в выборе конечной точки нашего маршрута зависит исключительно от наших возможностей по доступной на Лунее энергии и длине электромагнитной катапульты — корабли с Луны можно запускать хоть бы и к поясу Койпера.


Электромагнитная катапульта для запуска грузов с Луны.

Однако, в чём-то Луна окажется даже более серьёзным вызовом для человечества, нежели проект «небесного города». Дело в том, что кроме вопросов снабжения воздухом, водой, продуктами и другими вещами, необходимыми для существования колонии — лунные поселенцы окажутся в постоянных условиях пониженной гравитации.
Если в «небесном городе» ещё можно придумать варианты создания искусственной силы тяжести путём вращения жилой части станции вокруг центральной оси, то в случае Луны разделение человеческого вида произойдёт уже практически навсегда: длительное пребывание в условиях пониженной гравитации скорее всего уже необратимо изменит физиологию жителей Луны и разделит человечество на «хайгравов» и «лоугравов», как это было хорошо подмечено в замечательном романе Роберта Ибатуллина «Роза и Червь».


6. Элизиум — терраформирование Марса и Венеры, запуск процесса «создания иной, но живой планеты, способной поддерживать нашу жизнь»>.
Проект терраформирования Марса детально разобран в книге Роберта Зубрина «В случае с Марсом» (In Case for Mars), вышедшей в 1996 году и обстоятельно повествующей о возможных этапах терраформирования Красной Планеты.
Задача изменения климата на Марсе может затянуться за сотни и тысячи лет даже в самых смелых мечтах, однако, исходя из опыта Луны, человечество уже вполне может и двинуться вперёд навстречу терраформированию Марса, изначально поставив задачу разумного создания «марсианских людей», гораздо более приспособленных к условиям Марса, нежели к условиям Земли. С тем, чтобы они встретили терраформирование планеты не на «земной стадии», а на промежуточном, более суровом этапе.
Кстати, интересно, что в рамках подготовки к терраформированию Марса, расписанного у Зубрина достаточно детально и поэтапно, с соблюдением всех законов физики и возможностей технологии, Роберт предлагает изначально построить все иссследования Марса именно исходя из будущих задач терраформирования. Предлагая при этом достаточно оригинальную схему полёта на Марс под названием Mars Direct.
Отсюда, кстати, скорее всего, и проистекает его критика проекта VASIMR, выступающего прямым конкурентом для его идей.

Ещё более амбициозной, в рамках сегодняшних представлений человечества о себе и о своих текущих возможностях, представляется задача терраформирования Венеры, условия жизни на которой гораздо сильнее отличаются от земных, даже по сравнению с марсианскими.
Громадные давления и температуры делают поверхность планеты абсолютно непригодной для жизни, а масса кислот в атмосфере разъедает даже самые стойкие металлы.
Ну а близость планеты к Солнцу делает практически бесполезными все попытки терраформирования — Венеру фактически надо для начала прикрыть от слишком близкого Солнца каким-то орбитальным «зонтиком», для того, чтобы убрать влияние парникового эффекта.
Однако, на высоте 50 километров атмосфера Венеры имеет практически земное атмосферное давление, а температура там составляет «всего лишь» 75°C.



На этом, собственно говоря, и основан план нынешнего исследования Венеры, который опубликован NASA и предполагает в срок до 2030 года создание в атмосфере Венеры первых конструкций «воздушного города», которые смогут заложить фундамент постоянной базы для изучения Венеры.
О планах которого уже даже отсняли короткое познавательное видео:

Следующие за террафомированием этапа Элизиум шаги освоения Солнечной системы и Галактики находятся уже очень далеко за рамками нашего текущего восприятия.
Я лишь перечислю их, поскольку привести в качестве иллюстрации какие-либо факты или технологии у меня не получится — все идеи для такого рода этапов пока находятся только в стадии эскизов или же концепций.


7. Солярия — создание человеческих колоний на внешних мирах Солнечной системы, массовая постройка усовершенствованных «небесных городов» для создания облака Дайсона.
Создание «облака Дайсона» выводит человеческую цивилизацию на уровень «цивилизации типа II» по шкале Кардашёва, когда человечество сможет распоряжяться энергиями, сравнимыми с энергией своей центральной звезды.
Уже сам этот факт вполне защищает человечество от непрошенных гостей (которые в частности, хорошо разобраны в упомянутом романе «Роза и Червь»), поскольку при желании из элементов облака Дайсона можно соорудить не только удобное место для жизни, но и лучевое оружие («Руку Ориона»), которое перенаправит пучок когерентного лазерного излучения на расстояние в световые года, для того, чтобы остановить в дальнем космосе любого агрессора.
Ну а задача межзвёздной колонизации и вообще становится практически рутиной: когерентное лазерное излучение от элементов облака Дайсона вполне сможет запитать любой межзвёздный корабль, в стиле сюжета, изложенного в книге Джерри Пурнелла и Ларри Нивена «Мошка в зенице господней».
И обеспечить постепенную колонизацию всей Галактики без применения всяческих сверхсветовых фокусов, просто за счёт солнечных парусов, движимых лазерными установками «небесных городов» из нашего собственного облака Дайсона.


8. Галаксия — формирование «ударной волны колонизации» за пределы Солнечной системы и распространение человеческой цивилизации по всей Галактике. С одновременным выходом на «цивилизацию типа III» по шкале Кардашёва и созданием массы весёлого, что может помочь другим цивилизациям больше не думать о парадоксе Ферми.

И тут нет ничего от нашего желания или нежелания делать или не делать всё так, как описано.
Если это не сделаем мы — то это сделают китайцы.
А если не китайцы — то уж точно дельфины.
Дельфины даже надёжнее. Хотя, конечно, Галактике и надо будет подождать ещё лишнее мгновение. Думаю, дельфины за 10 миллионов лет точно справятся. И города в океане у них будут уже сразу. А не на этапе №2.

Алексей Анпилогов