Зачем Цукербергу Альфа Центавра

Похоже, человечество всерьез готовится к межзвездным путешествиям. На днях представители американского космического агентства NASA объявили о начале испытаний новых технологий и старте нескольких проектов по освоению Солнечной системы и дальнего космоса.

Среди наиболее амбициозных идей NASA — использование астероидов в качестве космических кораблей. Инициатором проекта RAMA (Reconstituting Asteroids into Mechanical Automata) стал соучредитель компании Made In Space Джейсон Данн, до того создавший 3D-принтер для использования на борту МКС. В рамках RAMA на астероид отправят все необходимое оборудование, чтобы превратить его, используя ресурсы самого небесного тела, в автономный космический корабль. Строительством будут заниматься управляемые дистанционно с Земли роботы. Модернизированный астероид можно будет использовать не только для космических путешествий, но и как средство для предотвращения столкновений с Землей опасных небесных объектов, а также проведения научных исследований и экспериментов. Звучит такая идея довольно странно, но представители NASA выделили на начальную ее разработку $100 тыс. Если проект получит технико-экономические обоснования, Данну и его команде дадут еще $500 тыс. на развитие концепции в течение предстоящих двух лет.

Столько же средств пойдет и на поддержку ряда других, не менее фантастических планов, отобранных в рамках специального конкурса NASA по развитию уникальных космических технологий. К примеру, агентство также финансирует создание автономных подводных аппаратов, которые будут погружаться в толщу ледяной поверхности планет через жерла вулканов. Возлагают надежду в NASA и на микробов, способных переработать элементы старых космических кораблей таким образом, чтобы использовать их для строительства новых. Подобные конкурсы агентство проводит не впервые: так, в прошлом году NASA выделило на внедрение неординарных космических проектов $3,5 млн.

Интересно, что некоторые из смелых идей действительно реализуются. Так, на прошлой неделе начали тестировать электрический парус E-Sail HERTS (Heliopause Electrostatic Rapid Transit System), разработанный конструктором Пекки Янхуненом из Финского метеорологического института. Согласно предварительной оценке с помощью такого аппарата можно достичь дальней границы Солнечной системы всего за 10 лет, в то время как все существующие технологии позволяют долететь туда минимум за 30.

Электрический парус состоит из алюминиевых проводов длиной более 20 км, пропускающих электрический ток. На их пересечении — в центре паруса — размещены научное оборудование и системы связи с земными лабораториями. По словам научного руководителя проекта HERTS E-Sail Брюса Вигмана, движение безтопливного паруса обеспечивают частицы солнечного ветра — солнечные протоны. Отталкивая их в обратном направлении, электрическая станция получает постоянную тягу и развивает огромную скорость. Такие электрические корабли можно делать разного размера, а соответственно, скорость их будет разной — все зависит от цели миссии. К примеру, чтобы преодолеть расстояние от Солнца до Земли потребуется E-Sail в 600 кв. км, а в глубокий космос полетят на аппарате примерно в 1200 кв. км. Тестирование E-Sail будет проходить в течение двух лет на территории Центра космических полетов NASA. Полученную в ходе испытаний информацию используют для усовершенствования конструкции паруса.

Альтернативную идею исследования окраин Солнечной системы и близлежащих звезд предложил астрофизик из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре Филип Любин. Суть разработки в том, чтобы собрать на околоземной орбите огромную лазерную систему и использовать ее для разгона миниатюрных космических зондов до скорости света. Установку можно построить и на Земле, но околоземная орбита — самое подходящее место, поскольку атмосфера рассеивает лазерное излучение и от него нагревается. Технология аналогична той, которая используется в солнечных парусах, но лазеры в данном случае заменяют Солнце: излучение от них может быть гораздо сильнее. Любин утверждает, что благодаря точной фокусировке и синхронизации работы системы лазерные паруса получат в 100 тыс. раз больше энергии, чем от светила, а соответственно, скорость таких аппаратов будет гораздо выше солнечных аналогов. Причем, как оказалось, идею можно хоть завтра воплотить в реальность: необходимые  технологии уже существуют.

Инженеры из Калифорнийского университета создали на их основе модульные лазеры DE-STAR (Directed Energy System for Targeting of Asteroids and ExploRation) разной мощности. Так, самая слабая установка DE-STAR-1 — это система лазеров площадью 100 кв. м, а мощнейшая  — DE-STAR-4 —  занимает 100 кв. км. Последняя позволяет долететь с Земли на Марс спутнику CubeSat за восемь часов, а космический корабль массой 10 т достигнет Красной планеты за месяц. Для сравнения, с помощью ракеты это можно сделать за восемь месяцев.

Парусные технологии вдохновили эксцентричного миллиардера Юрия Мильнера, который с прошлого года стал вкладывать средства в поиск инопланетян. На сей раз вместе с физиком Стивом Хокингом он создал проект Breakthrough Starshot, предполагающий строительство первого в мире нанокорабля, который за 20 лет долетит до звездной системы Альфа Центавра. Чтобы туда добраться, самому быстрому из существующих космических аппаратов потребуется несколько тысяч лет.

Вокруг звезд рядом с нашей Солнечной системой вращаются и другие планеты, многие из которых по условиям жизни похожи на Землю. В будущем, если человечество пожелает покинуть Солнечную систему, теоретически оно может переселиться на одну из таких планет. Ближайшая звезда к нашей Солнечной системе — это Проксима Центавра, являющаяся частью тройной звездной системы Альфа Центавра. По мнению ученых, в ее планетарной системе может быть жизнь или условия для жизни. Эта идея чрезвычайно понравилась Мильнеру и Хокингу, которые решили для полета на Проксиму построить космическое наносудно StarChip стоимостью $100 млн.

По ходу развития идеи в совет вместе с авторами Breakthrough Starshot вошел также глава Facebook Марк Цукерберг. Он считает, что принципиально важно развивать технологии, позволяющие осваивать дальние космические просторы. Это позволит найти потенциальные места для жизни, а возможно, и внеземной разум. Кроме того, можно будет лучше изучить непонятные пока науке космические процессы и явления. А в ходе реализации таких проектов наверняка появятся инновации, которые совершат технологическую революцию на Земле.

StarChip — это крошечный аппарат с лазерными парусами, способный развить огромную скорость (более 160 млн км/час) и достичь Альфа Центавры в рекордно короткий срок. Нынешние нанотехнологии позволяют установить на аппарат массой в несколько граммов камеры, блок питания, приборы связи и навигации, фотонные двигатели и оснастить его парусом метровой ширины. Если запустить в космос сотни таких нанороботов, они соберут и отправят на Землю ценнейшую информацию. Работает устройство по принципу упомянутого DE-STAR: летит на энергии света, подталкиваемое прикрепленным к нему лазерным парусом. Источником светового луча станет наземная лазерная система в 100 млрд ватт. Разумеется, если все получится, StarChip можно будет отправлять на любые планеты и звезды, в том числе ближние, получая информацию о них в течение нескольких часов.

Мильнер слов на ветер не бросает: он уже собрал для реализации проекта команду ведущих мировых ученых и инженеров, которую возглавит бывшей глава исследовательского центра Эймса в NASA Пит Уорден. Предполагается, что общая стоимость проекта будет сопоставима с такими масштабными научными экспериментами, как Большой адронный коллайдер.