Полеты на грани фантастики: почему ученые не пытаются колонизировать дальние планеты

Дело в том, что и «Восток-1», и «Аполлон-11» – это космические корабли на жидкостных реактивных двигателях. Принцип их действия таков: кислород смешивается с керосином и поджигается. За счет очень быстрого горения (такие двигатели способны сжечь целую тонну топлива за одну секунду) получается большая тяга, которая и позволяет ракете преодолеть земное притяжение.

Однако у этих двигателей есть существенный недостаток: они очень неэкономичны. Так, для дальнего полета потребуется очень много топлива: и большая его часть сгорит за несколько часов, при преодолении земного притяжения. На оставшемся запасе ракеты с такими двигателями смогут долететь до Венеры за 4 месяца, до Марса — за 9, а чтобы достичь Юпитера, им потребуется несколько лет. Но все это будет «билет в один конец»: на возвращение обратно горючего не останется. Вот и получается, что пока мать-Земля не отпускает своих «детей» в продолжительные космические путешествия.

Но как же «Вояджеры», которые несколько лет назад вышли за пределы Солнечной системы? Эти маленькие исследователи, которые весят меньше тонны, способы путешествовать так далеко не за счет двигателей, а благодаря силе инерции, которую им придают разгонные ракеты на тех же классических жидкостных реактивных двигателях. Фактически, их полет в космосе можно сравнить с полетом камня, выпущенного из катапульты. Разница состоит лишь в том, что камень, уступив силе земного притяжения, обязательно когда-нибудь упадет, а в космосе такой сильной гравитации нет. Нет и воздуха, который своим сопротивлением снижал бы скорость полета. Поэтому за 40 лет путешествия этим аппаратам удалось выйти за пределы Солнечной системы.

Запущенные реактивной «катапультой», исследовательские корабли будут лететь до тех пор, пока не упадут на какую-нибудь планету или не сгорят, пролетая поблизости от какой-нибудь звезды. Хотя такая вероятность, учитывая огромный размер космического пространства, стремится к нулю. Скорее всего, после запуска «Вояджеры» смогут летать вечно, но где они в итоге окажутся, мы никогда не узнаем: связь со многими объектами уже прервалась. Однако далеко не все «исследователи» теряются безвозвратно. Интересно, что в 2023 году NASA удалось восстановить контакт с потерянным из-за ошибки «Вояджером-2». В буквальном смысле докричаться до аппарата удалось за счет мощнейшего передатчика для отправки «межзвездного крика» - об этом мы рассказывали в одной из статей.

А что если создать такой же «Вояджер», но с людьми, а потом аналогичной «катапультой» отправить его в космическое пространство? Да, это будет настоящий «корабль поколений», полет которого сможет продлиться несколько тысяч лет. Но есть нюанс...

«Один человек потребляет в сутки один килограмм кислорода. Помимо кислорода, для длительного путешествия нужно запастись огромным количеством еды, воды, медикаментов, одежды, оборудования. Если мы хотим, чтобы люди сохранили мышечный тонус, нужны еще и тренажерные залы. Еду придется выращивать на борту, потому что с собой не возьмешь запасы в большом количестве: должно быть налажено производство пищи, выращивание растений, предусмотрены целые сады. Фактически, в космос потребуется отправить целый город. К тому же для разгона подобного корабля у нас не существует достаточно мощных двигателей», – отметил Иван Рудой, старший преподаватель кафедры Космические системы и ракетостроение МАИ.

Единственный вариант с «катапультой» – это собрать корабль на околоземной орбите, как конструктор по модулям, а затем мягко разогнать эту хрупкую конструкцию и вывести ее из гравитационного поля Земли, а затем и Солнца. Но тут встает другая проблема: если мы хотим, чтобы люди в таком длительном путешествии чувствовали себя комфортно: ходили по полу, а не летали в невесомости, как современные космонавты, необходимо, чтобы на корабле была гравитация, а значит - работающие двигатели. Снова появляется необходимость в создании более экономичных и мощных силовых установок.

Здесь на помощь могут прийти ядерные двигатели, которые обладают гораздо большим энергетическим потенциалом, чем жидкостные. С другой стороны, они радиоактивны, их нельзя использовать массово. Взрыв в случае неудачного запуска одной такой ракеты обойдется человечеству в условный «Чернобыль» в радиусе 100 км на 100 лет. Это слишком рискованное, а скорее даже «одноразовое» решение, которое можно применить лишь в случае угрозы существования человечества.

До сих пор мы говорили о человеческой колонизации. Но почему бы не отправить к дальним планетам машины, оснащенные искусственным интеллектом?

«Если мы говорим про нечеловеческие полеты, то тут нам поможет искусственный интеллект. Есть такой концепт: построить робота с искусственным интеллектом и отправить его в дальний космос. Первая задача такого робота – найти какой-то подходящий мир, где достаточно ресурсов для производства двух других таких же роботов. Робот анализирует окружающую среду планет, выбирает нужную, прилетает туда, там находит все необходимые ресурсы и производит двух других роботов с такими же задачами. Те, в свою очередь, разлетаются и ищут другие миры для того, чтобы опять произвести двух других роботов. Это похоже на то, каким образом в нашем мире распространяются вирусы», – объясняет Иван Рудой.

Теперь, рассмотрев разные существующие и гипотетические варианты, мы сможем по-новому сформулировать главный вопрос: «Почему мы не ищем способов колонизировать космос?».

«Ответ на этот вопрос лежит в области человеческой психологии: обычные люди живут сегодняшним днем, политики – максимум пятидесятилетием. Они опасаются принимать решения, последствия которых выходят за рамки настоящего или ближайшего будущего. У современных инженеров даже есть собственная философия на этот счет: "Влезай в проект, который закончится раньше, чем твоя жизнь". В космонавтике же проекты очень длительные, на грани длительности человеческой жизни. А для покорения звезд нужен труд нескольких поколений людей», – считает ученый.

Материал подготовлен при поддержке Минобрнауки России