Нил Деграсс Тайсон

Космические хроники, или Почему инопланетяне до сих пор нас не нашли

Всем, кто не забыл, как мечтать о завтрашнем дне

Права на перевод получены соглашением с W. W. Norton & Company, Inc. (USA) при содействии литературного агентства Andrew Nurnberg (Россия).

Neil deGrasse Tyson

Space Chronicles: Facing the Ultimate Frontier

© 2012 by Neil deGrasse Tyson

© 2012 by Avis Lang

© Иоффе А., перевод на русский язык, 2021

© ООО «Издательство АСТ», 2022

Редактор Авис Лэнг

Научный редактор А. М. Красильщиков, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории Астрофизики высоких энергий Физико-техническогоинститута им. А. Ф. Иоффе.

«[Тайсон] обсуждает огромный диапазон вопросов […] с большим юмором, скромностью и, что важнее всего, гуманизмом».

Entertainment Weekly

«Внушительная фигура… астроном до мозга костей».

Карл Циммер,

Playboy

«Одно дело – быть прославленным астрофизиком, и совсем другое – иметь талант к комедийным выступлениям. Обычно это редко сочетается в одном человеке, но Нил именно таков».

Йон Стюарт,

The Daily Show

«Трудно представить себе лучшую кандидатуру для перезагрузки наших представлений о космосе, чем Нил Деграсс Тайсон».

Деннис Овербай,

New York Times

«[Тайсон] искрится идеями».

Лиза де Морес,

Washington Post

Зачем нам космос?

Имя директора Нью-Йоркского планетария имени Хайдена, астрофизика и популяризатора науки Нила Деграсса Тайсона давно и хорошо известно американским читателям, а еще лучше – телезрителям, которые сразу узнают его яркий и экспрессивный стиль, вполне проявляющийся как во время публичных лекций и интервью, так и во время острых дебатов и обменов репликами с ведущими и гостями различных ток-шоу. Популярность и узнаваемость Нила Тайсона настолько высоки, что авторы комиксов о Супермене сделали его персонажем одного из выпусков.

В течение последнего десятилетия с творчеством Тайсона успели познакомиться и российские читатели, которые тоже высоко оценили и полюбили его книги. В русском переводе уже вышли не только такие бестселлеры, как «Смерть в черной дыре и другие мелкие космические неприятности», «Астрофизика с космической скоростью, или Великие тайны Вселенной для тех, кому некогда», «История всего. 14 миллиардов лет космической эволюции» и «Разговор о звездах», но также и публицистические книги «На службе у войны: негласный союз астрофизики и армии» и «Письма астрофизика».

Отдельно стоить отметить написанные Тайсоном в соавторстве с М. Строссом и Дж. Р. Готтом книги «Большое космическое путешествие» и «Добро пожаловать во Вселенную», представляющие собой своего рода учебник и задачник по астрономии для неспециалистов-любителей и основанные на курсе астрофизики для студентов-гуманитариев Принстонского университета, пользующегося большой популярностью. Подобные книги в России не писали с довоенной поры, когда были впервые изданы «Занимательная физика» и «Живая математика» Якова Исидоровича Перельмана.

Книга, которую вы держите в руках, по-своему уникальна. Несмотря на то что отдельные главы этой книги были написаны в разное время и по разному поводу, у нее есть единый стержень, одна очень важная общая мысль, которой подчинены все три части: космические исследования – не прихоть кучки высоколобых зануд и ботаников, а жизненная необходимость современного общества.

С цифрами в руках и с примерами из истории технологического развития человечества Тайсон убедительно и живо показывает, что именно космические исследования лежат в основе множества достижений нашей цивилизации во второй половине ХХ века, плоды которых мы пожинаем в последние десятилетия, даже не задумываясь о том, откуда взялась та или иная новинка. Он утверждает, что без продолжения и расширения таких исследований будет невозможно ни дальнейшее технологическое развитие человечества, ни предотвращение экзистенциальных катастроф как космического, так и рукотворного происхождения.

Надеюсь, что эта книга придется по вкусу самым разным читателям, от подростков до умудренных жизнью пенсионеров: вопросы, которые поднимает Тайсон, никого не могут оставить равнодушным, а его образный язык и яркая манера повествования заставляют с нетерпением поглощать страницу за страницей.

Александр Красильщиков,

кандидат физико-математических наук, астрофизик, сотрудник ФТИ им. А. Ф. Иоффе

От редактора

Еще в середине девяностых годов прошлого века Нил Деграсс Тайсон начал писать ставшую очень популярной колонку «Вселенная» для журнала Natural History. В те годы этот журнал издавался Американским музеем истории естествознания, к которому также относится планетарий имени Хайдена[1]. Летом 2002 года, когда Тайсон возглавил этот планетарий, сокращающийся бюджет музея и изменившиеся приоритеты привели к передаче журнала в частные руки. Именно тогда я стала старшим редактором в Natural History, а конкретнее, редактором Тайсона – и эти взаимоотношения до сих пор продолжаются, хотя оба мы, каждый по своей причине, уже покинули этот журнал.

Вряд ли можно подумать, что человек, поначалу работавший историком искусства и куратором выставок, будет идеальным редактором для Тайсона. Но вот в чем дело: Тайсон заботится о том, чтобы его слова были услышаны, заботится о воспитании научной грамотности, и если нам удается совместно произвести текст, который я могу уразуметь и который для него звучит не фальшиво, значит мы оба достигаем цели.

Прошло более полувека с тех пор, как Советский Союз запустил на орбиту маленький пищащий металлический шарик, и немногим менее полувека с тех пор, как Соединенные Штаты отправили первых астронавтов на прогулку по Луне. Сейчас состоятельный гражданин за двадцать или тридцать миллионов долларов может заказать индивидуальное путешествие в космос. Частные аэрокосмические компании в США создают корабли, способные доставлять людей и груз к МКС. Спутников становится так много, что место на геосинхронной орбите почти заканчивается. Счет обломков сходящего с орбиты космического мусора, размер которых превышает полудюйма, достигает сотен тысяч. Идут разговоры о добыче полезных ископаемых на астероидах, растет беспокойство по поводу возможной милитаризации космоса.

В первом десятилетии нынешнего века в докладах высоких комиссий звучали идеи не только о скором возвращении американских астронавтов на Луну, но и о более далеких путешествиях. Однако бюджеты НАСА оказались недостаточными для таких смелых планов, и пришлось ограничиться отправкой людей только на низкую околоземную орбиту, а на дальние дистанции отправлять роботов. В начале 2011 года НАСА предупредило Конгресс, что ни наличествующие системы запуска, ни текущий уровень финансирования не позволят США самостоятельно отправить человека в космос ранее 2016 года.

В то же время другие страны не дремали. В 2003 году Китай отправил на орбиту своего первого астронавта[2]; Индия планирует подобный запуск на 2015 год. Европейский Союз отправил свой первый зонд на Луну в 2004 году, Япония – в 2007-м, Индия – в 2008-м. Первого октября 2010 года, в день шестьдесят первой годовщины КНР, Китай осуществил безупречную посадку своего второго автоматического лунного зонда, задачей которого было исследовать возможные зоны посадки третьего зонда. Россия также планирует вернуться на Луну. Национальные космические агентства активно работают в Бразилии, Израиле, Иране, Южной Корее, Украине, Канаде, Франции, Германии, Италии и Великобритании. Около четырех десятков стран владеют собственными спутниками. Национальное космическое агентство недавно образовалось в ЮАР, возможно, вскоре будет создано панарабское космическое агентство. Международные коллаборации по исследованию космоса воспринимаются как нечто само собой разумеющееся. Как в Америке, так и вовне большинство ученых считают, что космос – это общее достояние, и это подразумевает, что совместные исследования будут продолжаться несмотря на кризисы, ограничения и неудачи.

Нил Деграсс Тайсон размышлял, писал и говорил обо всем этом и еще о многом другом. В этой книге мы собрали некоторые из его заметок об исследовании космоса, написанные за последние 15 лет, и оформили их в естественную логическую структуру из трех частей: «Зачем», «Как» и «Почему бы и нет». Почему человеческое существо задумывается о космосе и зачем мы должны исследовать его? Как нам удалось отправиться в космос и как мы сможем делать это в будущем? Что препятствует осуществлению дерзновенных мечтаний и планов, вынашиваемых энтузиастами космических исследований? Наша антология начинается с разбора космической политики и продолжается размышлениями о значении космоса. В самом конце приведены приложения: графики, иллюстрирующие космические бюджеты различных американских и иностранных агентств, а также динамику расходов НАСА на протяжении полувека в пропорции к государственным расходам и к общему объему экономики США.

В конце концов, пусть не как астронавты, а как отдельные атомы, мы будем поглощены вихрем ледяной пыли, электромагнитного излучения, безмолвия и пагубы, которые и составляют космос. А сейчас на сцену выйдет Тайсон, который в одно мгновение покажет нам катастрофические глубины, а в следующий миг заставит смеяться до упаду. Слушайте внимательно, потому что, возможно, впереди – жизнь за пределами нашей планеты.

Авис Лэнг

Часть I

Зачем

Глава первая

Космический аллюр [3]

На протяжении тысячелетий люди смотрели в ночное небо и размышляли о своем месте во вселенной. Однако только в XVII веке эти размышления приобрели форму конкретных планов по исследованию космоса. В четырнадцатой главе очаровательной книжицы «Открытие лунного мира», опубликованной в 1640 году [4], английский клирик и фанат науки Джон Уилкинс рассуждает о том, как можно было бы путешествовать в космосе:

…И все же я серьезно, имея достаточные на то основания, утверждаю, что возможно сделать летающую колесницу, в которой сможет сидеть человек, и придать ей такое движение, что она пронесет седока по воздуху; и она, вероятно, может быть сделана достаточно большой, чтобы одновременно везти нескольких людей… Мы видим, как рядом с крохотной скорлупкой идет большое судно и как орел летает по воздуху рядом с маленькой мушкой… Так что, невзирая на всю кажущуюся невозможность, достаточно вероятно, что может быть изобретено средство для путешествия на Луну; и как же счастливы должны быть те, что первыми преуспеют в этом.

Спустя 329 лет люди действительно приземлятся на Луну в колеснице под названием «Аполлон-11», созданной в результате беспрецедентных инвестиций в науку и технологии в относительно молодой стране под названием Соединенные Штаты Америки. Это предприятие послужило началом полувекового периода небывалого благополучия и процветания, которое мы сейчас воспринимаем как нечто само собой разумеющееся. И вот теперь, по мере того как угасает наш интерес к науке, Америка рискует отстать от других развитых стран во всех технологических отраслях.

В последние десятилетия большинство студентов, обучавшихся науке и инженерному делу в американских институтах, по рождению были иностранцами. Вплоть до 90-х годов ХХ века большинство из них приезжали в Соединенные Штаты, получали образование и охотно оставались здесь, потому что находили работу в высокотехнологичных компаниях. Однако теперь экономика в странах, студенты из которых чаще других получают степени в академической науке и инженерии, – в Индии, Китае и в Восточной Европе – развивается высокими темпами, и многие из этих студентов по окончании учебы возвращаются домой.

Это не утечка мозгов, потому что Америка никогда не претендовала на этих студентов, а, скорее, мозговой регресс. С точки зрения Америки пентхаусов, созданной вложениями ХХ века в науку и технологии, этот медленный спуск замаскирован самоимпортируемыми талантами. Но на следующем этапе этого регресса мы начнем терять таланты, которые сегодня учат другие таланты. Это бедствие ждет своего часа, ведь наука и технологии – величайшие двигатели экономического роста, которые только знает наш мир. Без возрождения внутреннего интереса к этим сферам, комфортной жизни, к которой привыкли американцы, настанет скорый конец.

До того как в 2002 году я побывал в Пекине, я представлял себе его широкие бульвары заполненными велосипедами – основным средством передвижения его жителей. Но я увидел совсем другое. Конечно, бульвары были, но их заполняли шикарные автомобили последних поколений; насколько хватало глаз, башенные краны вышивали по небу новый горизонт из высотных зданий. Китай построил на Янцзы плотину «Три ущелья»: это крупнейшее в мире инженерное сооружение, дающее более чем в двадцать раз больше электроэнергии, чем плотина Гувера. Китай также построил самый большой в мире аэропорт и, по состоянию на 2010 год, опередил Японию, выведя свою экономику на второе место в мире. Сейчас он на первом месте в мире по экспорту и по выбросам углекислого газа.

Запустив на орбиту первого тайконавта, в октябре 2003 года Китай стал третьей по величине космической державой (после США и России). Следующий этап – Луна. Для таких амбиций нужны не просто деньги, но и достаточно образованные специалисты, которые могут понять, как превратить деньги в реальные дела, а также лидеры-стратеги, которые управляют такими специалистами. Если вы первый из миллиона человек, в полуторамиллиардном Китае есть еще полторы тысячи таких, как вы.

В это же время Европа и Индия удваивают усилия, чтобы проводить автоматизированные исследования на космических платформах, и еще в десятке стран, в том числе в Израиле, Иране, Бразилии и Нигерии, растет интерес к космическим исследованиям. Китай строит новый космодром, расположение которого всего в девятнадцати градусах к северу от экватора делает его более привлекательной площадкой для большинства запусков, чем мыс Канаверал в США. Растущее сообщество стран, нацеленных на исследования космоса, борется за нишу на аэрокосмическом рынке. Несмотря на наше самомнение, мы, американцы, уже не лидеры, а просто одни из игроков. Мы отстали просто потому, что стояли на месте.

Космический твит № 1[5]

100 000 метров: Международная федерация аэронавтики считает, что на такой высоте над поверхностью Земли начинается космос.

23 января 2011 года 09:47

Однако же еще не все потеряно. Чтобы понять нацию на глубинном уровне, стоит обратить внимание на ее культурные достижения. Знаете, какой музей оказался самым популярным в мире за последнее десятилетие? Не Нью-Йоркский Метрополитан. Не Флорентийский Уфицци. И не Парижский Лувр. Это Вашингтонский Национальный музей воздухоплавания и астронавтики (NASM), куда ежегодно приходят девять миллионов посетителей, и где можно увидеть все: от оригинального аэроплана братьев Райт, построенного в 1903 году, до лунного посадочного модуля «Аполлона-11» и еще множества подобных экспонатов. Туристы-иностранцы с волнением разглядывают эти свидетельства покорения атмосферы и космоса, потому что это – американский вклад в мировую культуру. И что еще важнее, NASM символизирует страсть к дерзким мечтаниям и желание воплотить их. По счастью, эти фундаментальные свойства человеческой натуры и составляют основу того, что называется «быть американцем».

В странах, где такого рода амбиции не составляют часть воспитания, ощущается какая-то безнадежность. Безотносительно политики, экономики или географии, люди всего лишь заботятся о пристанище на сегодня и пище на завтра. Позорно и даже трагично, что так много людей вообще не думает о будущем. В сочетании с мудрым руководством развитые технологии не только решают вопросы дня сегодняшнего, но также позволяют мечтать о будущем. Поколение за поколением, американцы каждый день ждали чего-то нового и лучшего, чего-то такого, что сделало бы их жизнь немного радостнее и светлее. Исследования – естественный путь к такой жизни, и все, что нам нужно, – осознать это.

Величайший исследователь последних десятилетий – это даже не человек. Это космический телескоп имени Хаббла (Hubble Space Telescope, HST), который открыл каждому землянину головокружительное окно в космос. Но так было не всегда. В 1990 году, когда «Хаббл» запустили на орбиту, из-за ошибки при производстве его оптической системы телескоп получал безнадежно размытые изображения, ввергавшие всех в уныние. Прошло три года, прежде чем на «Хаббл» установили корректирующую оптику, которая позволила получать четкие изображения, теперь воспринимаемые как должное.

Что же происходило в течение тех трех лет, когда изображения получались размытыми? «Хаббл» – большой и дорогой телескоп, не очень умно было просто так крутить его по орбите. Поэтому снимки все равно делали, надеясь, что из них так или иначе можно будет извлечь какие-то научные результаты. Усердные астрофизики в штаб-квартире «Хаббла», балтиморском Институте исследований космоса с помощью космического телескопа (STScI), не сидели без дела, а создавали хитроумные программы для обработки размытых изображений, чтобы находить и идентифицировать отдельные звезды в этих расфокусированных полях. И эти новые подходы действительно позволили провести некоторые исследования, пока готовилась ремонтная миссия.

В это же время исследователи-медики из онкологического центра имени Ломбарди в Джорджтаунском университете города Вашингтон, обнаружили, что задачи, вставшие перед астрофизиками, очень похожи на задачи, которые возникают у врачей, ищущих опухоли на маммограммах. При поддержке Национального научного фонда (NSF) медики смогли адаптировать разработанные для «Хаббла» программы к своей диагностической аппаратуре и улучшить раннюю диагностику рака груди. Выходит, что множество женщин остались в живых благодаря идеям, рожденным астрофизиками в попытке преодолеть ошибку, допущенную при проектировании «Хаббла».

Подобные последствия трудно просчитать, однако же они возникают постоянно. Перекрестное опыление различных областей науки почти всегда создает ландшафты, где растут инновации и открытия. И яснее всего это видно именно в космических исследованиях, где совместно работают астрофизики, биологи, химики, инженеры, геологи и где в результате объединенных усилий различных специалистов рождается то, что потом так ценится современным обществом.

Сколько раз мы уже слышали мантру: «Зачем мы тратим миллиарды долларов на космос, когда у нас хватает проблем на Земле?» Похоже, нигде в мире не находится убедительного ответа на этот вопрос. Но давайте переформулируем более ясно, подойдя к этому вопросу с немного другой стороны: «Какую долю от каждого доллара, уплаченного в счет налогов, составляет стоимость всех космических телескопов, межпланетных зондов, марсоходов, МКС, шаттлов и еще только разрабатываемых телескопов и миссий?» Ответ: полпроцента. Полпенни. Мне кажется, это очень мало, надо хотя бы два цента на доллар. Даже в легендарную эпоху «Аполлонов», максимальные расходы НАСА составляли всего чуть более четырех центов на налоговый доллар. При таком уровне финансирования объявленная в 2004 году программа Перспективных исследований космоса (VSE) развивалась бы стремительными темпами, позволяющими нам вернуть доминирующие позиции там, где мы когда-то были пионерами. Вместо этого программа VSE движется неторопливой походкой, поскольку поддерживается на уровне, едва достаточном, чтобы оставаться в строю, и совершенно недостаточном для какого бы то ни было лидерства.

Итак, если учесть, что более чем 99 центов из 100 идут на финансирование всех остальных национальных приоритетов, космическая программа не мешает (и никогда не мешала) финансированию других сфер. В то же время, независимо от осознания нами этого факта, прошлые инвестиции Америки в аэрокосмическую деятельность сформировали нашу культуру как культуру открытий, и это очевидно всему миру. И мы достаточно состоятельная нация, чтобы продолжить такие инвестиции в наше собственное завтра, чтобы придать хода нашей экономике, нашим амбициям и главное – нашим мечтам.

Глава вторая

Экзопланета Земля[6]

Независимо от того, каким способом вы передвигаетесь – ползаете, бегаете, плаваете или просто идете из одного места в другое, – Земля не устает удивлять вас примечательными зрелищами, будь то прожилка розового известняка на стене каньона, божья коровка, поедающая тлю на стебле розы, или ракушка, выглядывающая из песка, – нужно только взглянуть.

Однако стоит сесть в реактивный самолет, способный пересечь континент, и эти поверхностные детали исчезнут. Никаких поедателей тлей. Никаких забавных моллюсков. Когда достигаешь крейсерской высоты, около одиннадцати километров над поверхностью, даже главные автомагистрали становятся едва различимы.

Детали продолжают исчезать по мере подъема в космос. Глядя в иллюминатор Международной космической станции (МКС), двигающейся по орбите в 360 километрах над Землей, в дневное время можно понять, где находится Лондон, Лос-Анджелес, Нью-Йорк или Париж, но не потому, что они видны, а потому что мы знаем, где они должны быть, из уроков географии. Ночью ярко освещенные мегаполисы видны как пятнышки света. Вопреки распространенному мнению, невооруженный глаз днем не увидит с орбиты пирамиды Гизы, и, конечно, не увидит Великую Китайскую стену. Отчасти это связано с тем, что они построены из тех же материалов – почвы и камня, которые составляют окружающий их ландшафт. И хотя Великая стена тянется на тысячи миль, ее ширина составляет всего около шести метров – гораздо меньше, чем у трансконтинентальных шоссе в Америке, которые едва видны с самолета.

Космический твит № 2

Если уменьшить Землю до размеров школьного глобуса, шаттл и МКС окажутся на расстоянии /8 дюйма[7] от его поверхности.

19 апреля 2010 года 05:53

На самом деле невооруженным глазом различить с орбиты можно не так уж много следов человеческой деятельности, если не считать клубы дыма от горящих нефтяных полей Кувейта в конце первой войны в Персидском заливе в 1991 году или зелено-коричневые границы между полосами засушливых и орошенных участков земли. Однако естественные ландшафты вполне различимы: ураганы в Мексиканском заливе, ледяные поля в Северной Атлантике, извержения вулканов, где бы они ни происходили.

С поверхности Луны, удаленной от нас почти на 400 тысяч километров, Нью-Йорк, Париж и прочие сияющие города не видны даже как мерцающие точки. Однако оттуда все еще видно, как крупные атмосферные фронты проходят по земному диску. Если воспользоваться любительским телескопом, покрытые снегом массивные горные цепи и очертания земных континентов можно увидеть с Марса, когда он находится в ближайшей к Земле точке своей орбиты, на расстоянии около 56 миллионов километров. Если переместиться к Нептуну, на расстояние 4,3 миллиарда километров – по космическим меркам, это как спуститься на этаж, – само Солнце покажется позорно тусклым и будет занимать на небе в тысячу раз меньше места, чем это видится с Земли. А что сама Земля? Пятнышко не ярче, чем тусклая звездочка, почти невидимая на фоне Солнца.

На знаменитой фотографии, снятой «Вояджером-1» в 1990 году на краю Солнечной системы, видно, какой незначительной выглядит Земля из космических глубин: «бледной голубой точкой» назвал ее американский астроном Карл Саган. И это еще великодушное описание: если бы не подпись, вы бы вряд ли заметили ее на этом снимке.

Что бы произошло, если бы некие мозговитые инопланетяне из далекого далека посмотрели на небо своими от природы совершенными органами зрения, вооруженными инопланетной оптикой последнего поколения? Какие видимые характеристики планеты Земля они могли бы зарегистрировать?

В первую очередь – голубизну. Вода покрывает более двух третей земной поверхности; один только Тихий океан представляет собой целую ее сторону. Любые существа, обладающие оборудованием и квалификацией, достаточными для измерения цвета, конечно, сделали бы вывод о наличии на Земле воды, третьей по распространенности молекулы во вселенной.

Если бы их оборудование имело достаточно высокое разрешение, инопланетяне увидели бы больше, чем просто бледную голубую точку. Они увидели бы интригующие береговые линии, указывающие на то, что вода на Земле находится в жидком состоянии. И умные инопланетяне сообразили бы, что раз есть жидкая вода, то температура и давление на этой планете находятся в четко определенных диапазонах.

Хорошо различимые полярные шапки Земли, которые растут и уменьшаются в соответствии с сезонными изменениями температуры, также можно было бы увидеть в оптическом диапазоне. Аналогичным образом можно было бы зарегистрировать двадцатичетырехчасовое вращение нашей планеты, поскольку одни и те же хорошо узнаваемые массивы суши появлялись бы в поле зрения с предсказуемой регулярностью. Инопланетяне также увидели бы, как сменяют друг друга крупномасштабные погодные комплексы; при тщательном исследовании они могли бы отличить движение облаков в атмосфере от движения структур на поверхности.

Пора вернуться к реальности: мы живем в десяти световых годах от ближайшей экзопланеты, то есть планеты, вращающейся вокруг другой звезды[8]. Большинство известных экзопланет находится дальше ста световых лет от нас. Яркость Земли составляет меньше, чем одну миллиардную от яркости Солнца, и в сочетании с ее близостью к Солнцу это делает прямое наблюдение Земли в оптический телескоп сверхсложной задачей. Так что если инопланетяне обнаружили нас, скорее всего, они проводили наблюдения не на оптических длинах волн или их инженеры придумали какую-то совершенно особую технологию поиска.

Может быть, они поступают так же, как наши собственные охотники за планетами: наблюдают, как звезды периодически покачиваются. Периодическое покачивание звезды выдает существование рядом с ней планеты, которая, возможно, слишком тускла, чтобы быть обнаруженной впрямую. Обе они, и планета, и ее звезда, вращаются вокруг общего центра масс. Чем массивнее планета, тем шире орбита, по которой звезда вращается вокруг этого центра, и тем более заметно покачивание при анализе света, исходящего от нее. К сожалению для инопланетян, охотящихся за планетами, Земля слишком крохотна, и Солнце смещается едва-едва, делая задачу инопланетных инженеров особенно трудной.

Однако тут могут помочь радиоволны. Может быть, у подслушивающих нас инопланетян есть нечто похожее на Пуэрто-Риканскую обсерваторию Аресибо, где находится самый большой на Земле одноантенный радиотелескоп, который вы, может быть, видели в начале фильма «Контакт», снятого в 1997 году по мотивам романа Карла Сагана. В таком случае, если они настроятся на нужные частоты, они точно заметят Землю – один из самых «громких» радиоисточников на небе. Только подумайте, сколько у нас источников радиоволн: не только само радио, но и телетрансляции, мобильные телефоны, микроволновые печки, радиозамки на дверях гаражей и автомобилей, промышленные радары, военные радары, спутники связи. Мы просто сверкаем в радиолучах, которые ярко свидетельствуют, что тут происходит нечто особенное, поскольку обычно маленькие скалистые планетки почти ничего не излучают в этом диапазоне.

Так что, если эти инопланетные слухачи повернут в нашу сторону свой радиотелескоп, они смогут заключить, что наша планета технологически развита. Правда, тут есть некоторая накладка: возможны и другие интерпретации. Может быть, инопланетянам не удастся отделить сигнал Земли от сигнала планет-гигантов Солнечной системы, каждая из которых – заметный источник радиолучей. А может быть, они подумают, что мы – просто новый тип странной радиоизлучающей планеты. А может быть, они не смогут отделить радиоизлучение Земли от радиоизлучения Солнца и заключат, что Солнце – просто новый тип странной радиояркой звезды.

Здесь, на Земле, в уже далеком 1967 году, астрофизики из Кембриджского университета были озадачены точно так же, как наши гипотетические инопланетяне. Когда Энтони Хьюиш и его коллеги наблюдали небо в радиотелескоп и искали там источники сильного радиоизлучения, они обнаружили нечто очень странное: объект, который очень стабильно пульсировал с периодом, немногим длиннее секунды. Аспирантка Хьюиша по имени Джоселин Белл была первой, кто заметил это.

Вскоре коллеги Белл установили, что источник пульсаций находится на огромном расстоянии. Мысль о том, что этот сигнал – искусственный и исходит от другой цивилизации, посылающей сквозь космос свидетельства своей жизнедеятельности, была непреодолимой. Десять лет спустя, во время публичной лекции, Белл вспоминала: «У нас не было доказательств естественного происхождения этого сигнала… Я пыталась написать диссертацию на основе новой методики наблюдений, а тут какие-то глупые зеленые человечки случайно выбрали мою антенну и мою частоту, чтобы установить с нами связь». Однако через несколько дней она увидела другие периодические сигналы, шедшие из других областей нашей Галактики. Белл и ее коллеги поняли, что они обнаружили новый класс космических объектов – пульсирующие звезды[9], – который они весьма мудро и здраво назвали пульсарами.

Однако перехват радиосигналов – не единственный способ удовлетворять свое любопытство. Есть еще космохимия. Химический анализ планетных атмосфер стал активной областью современной астрофизики. Космохимия основана на спектроскопии – анализе света с помощью спектрометра, который расщепляет свет на компоненты, как в радуге. Используя инструменты и тактику спектроскопистов, космохимики могут делать выводы о наличии жизни на экзопланете, независимо от того, есть ли у этой жизни сознание, разум или технологии.

Этот метод работает, поскольку каждый химический элемент поглощает, излучает, отражает и рассеивает свет своим уникальным образом, не зависящим от того, где во вселенной находится атом, ион или молекула. Пропустите этот свет через спектрометр, и вы обнаружите особенности, которые можно назвать химическими отпечатками пальцев. Наиболее явные из таких отпечатков оставляют частицы, сильно возбужденные под воздействием давления и температуры среды, в которой они находятся. Атмосферы планет напичканы такими частицами. А если планета кишит флорой и фауной, ее атмосфера будет напичкана биомаркерами, спектры которых будут свидетельствовать о наличии жизни. Такие яркие свидетельства трудно скрыть, независимо от их происхождения: биогенного (от каких-либо форм жизни), антропогенного (от распространенного вида Homo sapiens) или техногенного (от конкретной технологической деятельности).

Если только любопытные инопланетяне не рождаются со встроенными спектроскопическими датчиками, им придется создать спектрометр, чтобы распознать наши отпечатки. Но кроме того, Земля должна перемещаться на фоне своей звезды (или какого-то другого источника излучения) так, чтобы свет от источника проходил через ее атмосферу и достигал инопланетян. Тогда химические соединения в атмосфере Земли могли бы взаимодействовать с этим светом, оставляя в нем свои отметины и отправляя их инопланетным ученым.

Некоторые молекулы – аммиак, двуокись углерода, вода – видны повсюду во вселенной, независимо от наличия жизни. Но некоторые другие скорее возникнут именно там, где есть жизнь. Биомаркеры в атмосфере Земли – это разрушающие озон хлорофторуглероды из бытовых и промышленных аэрозолей, пар от минеральных растворителей, хладагенты, утекающие из холодильников и кондиционеров, а также смог от сжигания ископаемого топлива. Наличие в атмосфере соединений из этого списка невозможно понять иначе, как явный признак отсутствия разума. Еще один легко регистрируемый биомаркер в земной атмосфере – это молекулы метана, более половины которых происходят от человеческой деятельности: производства топлива из нефти, выращивания риса, канализации и испражнений одомашненных животных.

А если инопланетяне понаблюдают отвернутую от нашей звезды ночную сторону Земли, они могут заметить всплеск излучения в линиях натрия[10], исходящего от включаемой в сумерках уличной подсветки. Однако наиболее ясно говорит о нас кислород, молекулы которого свободно плавают в атмосфере, составляя ее полновесную пятую часть.

Кислород, третий по распространенности элемент в космосе после водорода и гелия, химически активен и охотно соединяется с атомами водорода, углерода, азота, кремния, серы и так далее. Поэтому для существования чистого кислорода нужно, чтобы нечто высвобождало его из соединений так же быстро, как он захватывается. Здесь, на Земле, связь высвобождения кислорода с жизнью очевидна. Фотосинтез, осуществляемый растениями и некоторыми видами бактерий, создает свободный кислород в океанах и в атмосфере. В свою очередь, свободный кислород позволяет жить на Земле зависящим от кислородного обмена существам, включая нас самих и практически любого другого представителя животного царства.

Мы, земляне, уже знаем о значении особых спектральных отпечатков нашей планеты. Но далеким инопланетянам, наткнувшимся на нас, придется придумывать интерпретации своих находок и проверять свои гипотезы. Следует ли считать техногенным периодическое появление излучения в линиях натрия? Свободный кислород, несомненно, имеет биогенное происхождение. А как насчет метана? Он также химически неустойчив, и да, частично имеет антропогенное происхождение. Остальной метан происходит от бактерий, коров, вечной мерзлоты, почв, термитов, болот и других живых и неживых источников. На самом деле прямо сейчас астробиологи спорят о происхождении следовых количеств метана на Марсе и о заметном содержании метана, обнаруженном на Титане – спутнике Юпитера, где (как мы думаем) точно нет никаких коров или термитов.

Если инопланетяне решат, что спектры Земли уверенно свидетельствуют о наличии жизни, возможно, они зададутся вопросом о разумности этой жизни. Вероятно, они общаются друг с другом и, вероятно, предположат, что другие формы разумной жизни делают то же. Может быть, именно в этот момент инопланетяне решат послушать Землю с помощью радиотелескопов, чтобы увидеть, какую часть электромагнитного спектра освоили ее обитатели. Так что, будь то с помощью химии или радиоволн, инопланетяне могут прийти к выводу: планета с развитыми технологиями должна быть населена разумными формами жизни, которые могут быть заняты исследованиями вселенной и применением ее законов для личной или общественной выгоды.

Список экзопланет растет высокими темпами. В конце концов, известная нам вселенная содержит сотню миллиардов галактик, в каждой из которых содержатся сотни миллиардов звезд.

Поиски жизни заставляют нас искать экзопланеты, и некоторые из них, возможно, похожи на Землю (конечно, в целом, а не в деталях). Может быть, однажды наши потомки захотят посетить эти планеты, просто так или по необходимости. Однако пока еще почти все экзопланеты, обнаруженные охотниками за планетами, намного больше Земли. Большинство из них весят не меньше Юпитера, который тяжелее Земли более чем в 300 раз. Тем не менее, по мере того как астрофизики придумывают инструменты, позволяющие регистрировать все меньшие и меньшие колебания звезд, растет наша способность находить все более крохотные планеты.

Несмотря на внушительный счет, охота землян за планетами все еще находится на допотопной стадии, и мы можем ответить только на самые базовые вопросы: планета ли это небесное тело? насколько оно массивно? сколько времени занимает его оборот вокруг звезды? Никто точно не знает, из чего сделаны все эти экзопланеты, и только немногие из них проходят через луч зрения, соединяющий нас с их звездой, украдкой показывая космохимикам свои атмосферы.

Однако абстрактные измерения химических свойств не питают воображение поэтов или ученых. Только изображения деталей поверхности позволят нашему сознанию превратить экзопланеты в «миры». Чтобы принять эти шарики в семью, недостаточно изображать их в семейном альбоме несколькими пикселями; пользователи Интернета должны узнавать их на фотографиях без подписей. Нам нужно нечто большее, чем бледная голубая точка.

Только тогда мы сможем представить воочию, как выглядит далекая планета, если смотреть на нее от края ее собственной солнечной системы или, возможно, с ее собственной поверхности. Для это нам потребуются орбитальные телескопы с колоссальной проницающей силой.

Нет. Мы еще этого не можем. Но возможно, могут инопланетяне.

Глава третья

Внеземная жизнь[11]

Открытие нескольких первых планет вне нашей Солнечной системы, состоявшееся в конце 1980-х – начале 1990-х годов, вызвало громадный интерес у публики. Воображение публики будоражило не столько открытие экзопланет, сколько возможное наличие на них разумных форм жизни. Так или иначе, реакция СМИ на эти открытия была непропорционально сильной.

Почему непропорционально? Потому что планеты во вселенной – не такая уж редкость: у одного только Солнца их целых восемь. Кроме того, все эти впервые открытые экзопланеты оказались газовыми гигантами наподобие Юпитера, и это означает, что у них нет удобной поверхности, на которой могла бы существовать жизнь в известной нам форме. И даже если бы они кишели плавучими существами, можно было бы привести астрономическое количество аргументов против разумности таких форм жизни.

Обычно широкое обобщение единственного примера – один из самых опрометчивых шагов для ученых (и не только). На сегодняшний день жизнь на Земле – единственная известная нам жизнь во вселенной, однако есть веские доводы за то, что мы не одиноки. Практически все астрофизики считают, что внеземная жизнь весьма вероятна. Аргумент прост: если наша Солнечная система не уникальна, число планет во вселенной превышает число всех звуков и слов, произнесенных всеми людьми, когда либо жившими на Земле. Так что было бы непростительным зазнайством заявить, что Земля – единственная планета во вселенной, где есть жизнь.

Многие поколения мыслителей – и теологов, и ученых, были сбиты с толку антропоцентрическими предрассудками и простым невежеством. Если же нет ни догм, ни точных знаний, лучше руководствоваться соображением о нашей неуникальности, которое известно как «Принцип Коперника». Именно Коперник, польский астроном середины XVI века, поместил Солнце в центр нашей Солнечной системы, где ему и положено быть. Несмотря на то что еще в III веке до н. э. греческим философом Аристархом была предложена модель вселенной с Солнцем в центре, в течение следующих двух тысячелетий самая популярная модель вселенной была геоцентрической. В западном мире эта модель была кодифицирована учениями Аристотеля и Птолемея, а позднее – учением католической церкви. Всем было ясно, что Земля находится в центре, а мир движется вокруг нее: это было самоочевидно, и, конечно же, «Бог сделал мир таким».

Принцип Коперника не обещает нам универсального пути к будущим научным открытиям. Однако он дал нам возможность скромно осознать, что Земля – не центр Солнечной системы, Солнечная система – не центр галактики Млечный Путь, и галактика Млечный Путь – не центр вселенной. А если вы думаете, что край чего-либо тоже может быть особенным местом, знайте, что мы не находимся на каком-либо краю.

Теперь было бы разумно предположить, что в соответствии с принципом Коперника и земная жизнь не уникальна. Если так, каким образом знание химической формы, в которой существует эта жизнь, может подсказать нам, на что может быть похожа жизнь в других местах во вселенной?

Не знаю, поражаются ли ежедневно биологи разнообразию форм жизни. Я точно поражаюсь. На нашей планете помимо бесчисленных других видов сосуществуют водоросли, жуки, губки, медузы, змеи, кондоры и гигантские секвойи. Представьте себе эти семь видов выстроенными по росту. Если не знать ответ заранее, трудно поверить, что они происходят из одной и той же вселенной, не говоря уже об одной и той же планете. И кстати, попробуйте описать змею кому-то, кто никогда ее не видел: «Поверь мне! На Земле есть существо, которое (1) преследует жертву, пользуясь инфракрасными датчиками, (2) может целиком проглатывать живых существ размером в несколько раз больше его головы, не имеет ни рук, ни ног, ни каких-то других придатков и при этом (4) может двигаться по земле со скоростью полметра в секунду!»

Практически каждый голливудский фильм о космосе содержит сцены встречи людей с инопланетными формами жизни с Марса или с неизвестной планеты из далекой галактики. В этих фильмах астрофизика служит лишь средством к познанию того, что действительно волнует людей: одни ли мы во вселенной. Если в самолете пассажир на соседнем кресле за время долгого перелета узнает, что я астрофизик, в девяти случаях из десяти он спрашивает меня о жизни во вселенной. Я не знаю ни одной другой профессии, вызывающей столь единодушный интерес у публики.

С учетом разнообразия земных форм жизни можно было бы ожидать разнообразия голливудских инопланетян. Однако меня все время поражает отсутствие творческого подхода у киноиндустрии. За несколькими исключениями, которые представляют формы жизни в «Капле» 1958 года (The Blob) и в «Космической одиссее 2001 года» 1968 года (2001: A Space Odyssey), голливудские инопланетяне удивительно человекообразны. Не важно, насколько они уродливы или милы: практически у каждого из них есть два глаза, нос, рот, два уха, шея, плечи, руки, кисти, торс, две ноги, две стопы, и все они могут ходить. С точки зрения анатомии, эти существа практически неотличимы от людей, и все же считается, что они прибыли с другой планеты. В чем можно быть уверенным, так это в том, что внеземная жизнь, разумная или нет, будет казаться нам не менее экзотичной, чем некоторые из земных форм.

Космические твиты № 3 и № 4

Проехал мимо огромных 30-футовых букв L-A-X[12] около аэропорта – точно видны с орбиты. LA[13] – инопланетный космодром?

23 января 2010 года 09:06

Последний день в LA. Знак HOLLYWOOD огромен, как и буквы LAX в аэропорту. Виден из космоса? Вот где приземляются пришельцы.

28 января 2010 года 14:16

Химический состав земной жизни происходит всего из нескольких ингредиентов. Водород, кислород и углерод составляют более 95 % атомов в человеческом теле и в любой другой из известных нам форм жизни. Из этих трех элементов основой земной жизни считается углерод, структура которого позволяет ему быстро и крепко самым разным образом соединяться с самим собой и со многими другими элементами; поэтому земная жизнь называется «углеродной», а исследования молекул, содержащих углерод, называются «органической» химией. Исследования внеземной жизни называются экзобиологией, и это одна из немногих наук, которая пытается развиваться – по крайней мере, на сегодняшний день – при полном отсутствии прямых наблюдений.

Уникальна ли наша жизнь с химической точки зрения? Принцип Коперника говорит, что, скорее всего, нет. Инопланетянам необязательно быть внешне похожими на нас, чтобы быть устроенными так же, как и мы, на более глубоком уровне. Четыре наиболее распространенных элемента во вселенной – это водород, гелий, углерод и кислород. Гелий инертен. Так что три наиболее распространенных в космосе химически активных элемента – это те же, что составляют основу жизни на Земле. По этой причине, можно ручаться, что если на другой планете обнаружится жизнь, она будет строиться из того же набора элементов. И наоборот: если бы земная жизнь состояла по большей части из марганца и молибдена, были бы серьезные основания подозревать, что мы уникальны.

Вновь обращаясь к принципу Коперника, мы можем предположить, что размеры инопланетных организмов вряд ли радикально превосходят размеры известных нам живых существ. Есть убедительные доводы за то, что формы жизни размером с небоскреб Эмпайр-стейт-билдинг не рыщут по какой-нибудь планете. Даже если проигнорировать механические свойства живой материи, столкнешься с другим, еще более фундаментальным ограничением. Если предположить, что инопланетное существо способно контролировать свои придатки или, в более общей формулировке, что организм функционирует как единое целое, в конечном счете, его размер будет ограничен возможностью посылать сигналы внутри себя со скоростью не выше скорости света – самой высокой скорости во вселенной. Если в качестве предельного случая представить организм размером с орбиту Нептуна (диаметром около десяти световых часов), то у него ушло бы никак не меньше десяти часов на такое простое действие, как чесание в затылке. Подобная медлительность была бы сильнейшим эволюционным ограничением – всего срока существования вселенной не хватило бы, чтобы подобное существо возникло из более мелких форм.

А как насчет разумности? Раз голливудским инопланетянам удается посетить Землю, можно предположить, что они очень даже разумны. Однако я знаю о некоторых из них, которых сбила с толку собственная тупость. Как-то раз несколько лет назад я ехал на машине из Бостона в Нью-Йорк и, перебирая волны FM-диапазона, наткнулся на радиопостановку о злых инопланетянах, которые терроризировали землян. Из текста было ясно, что злодеям были нужны атомы водорода и поэтому они устремились на Землю, чтобы высосать ее океаны и извлечь водород из всех молекул воды. Так вот это были тупые инопланетяне. Должно быть, по пути к Земле они вообще не глядели на другие планеты, потому что, к примеру, масса чистого водорода на Юпитере более чем в двести раз превышает массу всей Земли. И боюсь, что никто не сказал им, что чистый водород составляет более 90 % всех атомов во вселенной.

А как вам инопланетяне, пролетающие тысячи световых лет межзвездного пространства только затем, чтобы по прибытии разбиться о Землю?

А еще есть инопланетяне из фильма «Близкие контакты третьей степени» 1977 года, в преддверии своего приземления передавшие на Землю таинственную последовательность чисел, которые земляне в конце концов раскодировали, поняв, что это долгота и широта точки приземления. Однако земная долгота отсчитывается от условной начальной точки – нулевого меридиана, проходящего через английский Гринвич исключительно вследствие международной договоренности. А кроме того, и широта, и долгота измеряются в неестественных единицах, называемых градусами, которые составляют /360 полной окружности. Мне кажется, если бы инопланетяне настолько хорошо знали человеческую культуру, они могли бы уже на чистом английском языке передать сообщение типа «Мы собираемся приземлиться в штате Вайоминг чуть в стороне от Башни Дьявола. А поскольку мы прибудем на летающей тарелке, посадочные огни нам не потребуются».

Космический твит № 5

Почему инопланетяне всегда высаживаются по пандусу? У них проблемы с лестницами? Или летающие тарелки просто рассчитаны на колясочников?

21 августа 2010 года 12:00

Приз тупейшему кинопришельцу всех времен, без сомнения, должен достаться сущности, называвшей себя В’Гер в эпизоде кинофраншизы «Звездный путь», вышедшей в 1983 году. Древний космический зонд В’Гер был спасен цивилизацией механических инопланетян, которые перенастроили его так, чтобы он мог выполнить свою задачу по исследованию всего космоса. Эта сущность росла и росла, вбирая в себя всю информацию о вселенной и постепенно обретая сознание. По сценарию фильма, команда космического корабля «Энтерпрайз» встречает эту громадную кучу информации и артефактов в тот момент, когда В’Гер ищет своего создателя. Глядя на потускневшие буквы «оя» на борту исходного зонда, капитан Кирк догадывается, что В’Гер – это «Вояджер-6», запущенный землянами в конце ХХ века. Ладно. Интересно только, как это В’Гер собрал всю информацию о космосе, но так и не узнал, что его настоящее имя – «Вояджер».

А про блокбастер «День Независимости» 1996 года даже начинать не буду. На самом деле я не вижу ничего плохого в злобных инопланетянах. Без них не было бы индустрии научно-фантастического кино. Инопланетяне в «Дне Независимости» определенно злобные. Они выглядят как гибриды физалии, рыбы-молота и человека. Они придуманы с большей выдумкой, чем большинство голливудских инопланетян, но почему же их летающие тарелки снабжены высокими креслами с подголовниками и мягкой обивкой?

Я рад, что в конце концов люди побеждают. Мы завоевываем инопланетян из «Дня Независимости», когда с помощью ноутбука «Макинтош» удается загрузить компьютерный вирус в их базовый корабль (который, оказывается, весил всего в пять раз меньше Луны) и таким образом отключить их защитное силовое поле. Не знаю, как вы, а я в 1996 году с большим трудом загружал файлы в соседние компьютеры в своем отделе, особенно когда у них были разные операционные системы. Остается единственный вариант: вся защитная система материнского корабля инопланетян, должно быть, работала на той же версии операционной системы Apple, что и ноутбук, с которого был загружен вирус.

Давайте предположим, что люди – единственный разумный вид на Земле. (Ни в коем случае не хочу обидеть других большеголовых млекопитающих. Хотя большинство из них не может заниматься астрофизикой, мои выводы не сильно изменятся, если включить их в расчет.) Если земная жизнь – хоть сколько-нибудь представительный пример жизни во вселенной, разумность должна быть редкостью. По некоторым оценкам, на Земле живут или когда-либо жили более десяти миллиардов видов. Раз так, можно ожидать, что не более одного на десять миллиардов видов внеземной жизни достигнет нашего уровня разумности, не говоря уже о шансах этого вида создать технологии и иметь намерение контактировать с кем-то через огромные межзвездные пространства.

Космический твит № 6

Червяки не знают о разумности проходящих мимо людей, так что нет причин думать, что люди узнают о проходящей мимо инопланетной суперрасе.

03 июня 2010 года 21:18

Если такая цивилизация и существует, естественный способ связи – это радиоволны, потому что они могут свободно пересекать галактику, проходя через облака межзвездного газа и пыли. Но мы, люди, владеем электромагнитным спектром на протяжении всего лишь одного столетия. Сформулирую это еще более пессимистично: даже если на протяжении почти всей истории человечества инопланетяне посылали землянам радиосигналы, мы не могли получить их. Возможно, столетия тому назад инопланетяне пытались войти в контакт и пришли к выводу, что на Земле нет разумной жизни. А теперь они ищут где-то в другом месте. Еще более унизительный вариант: инопланетяне обнаружили на Земле вид, развивающий технологии, но вывод остался тем же.

Коперниковский подход к жизни (разумной или нет) на Земле заставляет нас предположить, что жидкая вода – обязательное условие для любой жизни. Чтобы она существовала, планета должна находиться не слишком близко к звезде, потому что иначе на ней будет чересчур жарко и вода испарится. Планета также не должна находиться и слишком далеко от звезды, потому что иначе температура будет низкой и вода замерзнет. Иными словами, условия должны быть такими, чтобы температура не выходила за рамки диапазона в 100 градусов Цельсия, внутри которого вода остается жидкой. Температура должна быть «впору», как миска с кашей в сказке «Златовласка и три медведя»[14]. (Во время одного из моих радиоинтервью на эту тему ведущий заметил: «Ясное дело, надо искать планету, сделанную из каши!»)

Конечно, расстояние от родительской звезды – важный фактор, влияющий на существование известных нам форм жизни, но также имеет значение способность планеты удерживать излучение звезды. Известнейший пример такого «парникового эффекта» – это Венера. Весь солнечный свет, которому удается пройти через ее толстую атмосферу из углекислого газа, поглощается поверхностью Венеры и переизлучается в инфракрасном диапазоне. Это инфракрасное излучение в свою очередь полностью поглощается атмосферой. Неприятное следствие такого устройства – температура воздуха на уровне около 480 градусов Цельсия, что намного выше, чем можно было бы ожидать на орбите Венеры. При такой температуре быстро плавится свинец.

Обнаружение где-нибудь во вселенной простых форм жизни, не обладающих разумом, или свидетельство о том, что они когда-то существовали, более вероятно, чем обнаружение разумной жизни, и, на мой взгляд, это было бы не менее волнующе. Неподалеку от нас есть два замечательных места, где стоит поискать признаки жизни – высохшие русла рек на Марсе (там могут быть окаменевшие остатки существ, некогда живших в воде) и подледные океаны, которые, вероятно, существуют на Европе – одном из спутников Юпитера, – недра которой разогреваются из-за приливных сил, исходящих от планеты-гиганта. В обоих случаях основной мотив поисков – наличие жидкой воды (хотя бы в прошлом).

Еще одно условие, важное для развития жизни на планете, – устойчивая орбита вокруг единственной звезды, по форме близкая к кругу. В двойных звездных системах, составляющих более половины звездного населения Галактики, орбиты планет обычно сильно вытянуты и хаотизированы, что приводит к сильным колебаниям температуры, не позволяющим жизни эволюционировать. Кроме того, путь эволюции – очень длинный и требует значительного времени. Массивные звезды существуют так недолго (всего несколько миллионов лет), что на планете, подобной Земле, у жизни просто не было бы шанса развиться.

Набор условий, необходимых для развития жизни в известной нам форме, можно количественно оценить с помощью уравнения, названного в честь американского астронома Фрэнка Дрейка, который предложил его в 1960 году. Строго говоря, уравнение Дрейка – это, скорее, плодотворная идея, а не точный закон, по которому работает вселенная. Оно представляет вероятность обнаружить жизнь в галактике как произведение нескольких более конкретных вероятностей, которые основаны на наших предположениях об условиях, благоприятствующих развитию жизни. После того как вы поспорите с коллегами о величине каждого из множителей, можно получить оценку количества разумных и технологически развитых цивилизаций в галактике. В зависимости от степени вашей беспристрастности (а также от вашего знания биологии, химии, небесной механики и астрофизики) эта оценка будет колебаться от одной (нашей) цивилизации до миллионов цивилизаций в одной только галактике Млечный Путь.

Если считать, что мы находимся на примитивном уровне развития по сравнению с другими технологически развитыми формами жизни, существующими во вселенной (как бы редки они ни были), лучшее, что мы можем делать, – это искать сигналы, посылаемые другими, потому что посылать сигналы – гораздо труднее и дороже, чем принимать их. Вероятно, высокоразвитая цивилизация должна иметь доступ к мощному источнику энергии, например к собственной звезде. Такие цивилизации, скорее всего, могли бы отправлять далеко идущие сигналы.

Поиски внеземного разума (широко известные по аббревиатуре SETI[15]) проводятся самыми разнообразными способами. Когда-то они основывались на прослушивании миллиардов радиоканалов в ожидании радио– или микроволнового сигнала, который мог бы появиться над шумами. Экранная заставка SETI@home, которую миллионы людей по всему миру загрузили на свои компьютеры, представляла собой программу, позволявшую использовать вычислительные ресурсы домашних компьютеров для анализа небольших фрагментов данных, получаемых пуэрториканской радиообсерваторией Аресибо. Этот гигантский проект стал крупнейшим в мире примером «распределенных вычислений», активно использовавших персональные компьютеры, подключенные к Интернету, которые иначе простаивали бы, пока их владельцы моются в ванной. Недавно усовершенствованные технологии регистрации сверхкоротких оптических сигналов позволили искать на небе всплески лазерного излучения длительностью в несколько наносекунд. В течение такого короткого отрезка времени направленный к нам даже с достаточно большого расстояния интенсивный лазерный луч может оказаться ярче, чем свет звезд. Еще один метод состоит в поиске нерегулярных ультракоротких всплесков микроволнового излучения в широком поле, охватывающем всю видимую часть Галактики. Такое излучение довольно нетрудно сгенерировать на том конце.

Открытие внеземного разума, когда и если оно произойдет, непредсказуемым образом поменяет самовосприятие человечества. Я очень надеюсь, что все цивилизации разные, иначе все бы только слушали и никто не посылал бы сигналы, и в результате все бы пришли к выводу об отсутствии жизни во вселенной.

Даже если мы не обнаружим внеземной жизни в ближайшем будущем, мы все равно будем продолжать поиски, потому что мы – интеллектуальные непоседы, любопытные существа, которым поиски доставляют ненамного меньше удовлетворения, чем их результат.

Глава четвертая

Злобные инопланетяне[16]

Санджай Гупта:

Вот вопрос: вы верите в летающие тарелки? Если да, вы попали в хорошую компанию. Британский астрофизик Стивен Хокинг, которого считают одним из самых умных людей на планете, убежден, что вероятность существования инопланетной жизни достаточно высока и что эта жизнь не так дружелюбна, как в фильме «Инопланетянин» (1982). На самом деле Хокинг предвидит гораздо более мрачную перспективу, в духе фильма «Война миров» (2005). В документальном фильме, снятом для канала «Дискавери», Хокинг говорит, что инопланетяне будут большими и плохими и будут заняты завоеванием одной планеты за другой. Он говорит, что, возможно, они живут в огромных космических кораблях, и называет их кочевниками, которые странствуют по вселенной, завоевывают другие расы и собирают энергию зеркалами. Зеркала, огромные космические корабли, коварные инопланетяне: все это возможно? Давайте обсудим это с Нилом Деграссом Тайсоном, директором нью-йоркского планетария имени Хайдена и тоже астрофизиком, как и Хокинг.

Этот вопрос волнует меня еще с детских лет, ведь во вселенной сотни миллиардов галактик, и в каждой галактике – сотни миллионов звезд.

Нил Деграсс Тайсон:

Сотни миллиардов в каждой галактике.

СГ: Еще больше – сотни миллиардов звезд. И наверное, это значит, что где-то там есть жизнь.

НДТ: В самом деле.

СГ: Но вот эта идея, что инопланетяне будут злобными – Хокинг рисует картину, гораздо больше похожую на «День независимости» (1996), чем на «Инопланетянина» – это гипотеза?

НДТ: Да, хотя ее нельзя назвать совсем необоснованной. Просто она больше говорит о наших собственных страхах, чем о реальных предположениях про инопланетян. Другими словами, я думаю, мы очень боимся, что инопланетяне, которые прилетят к нам, будут обращаться с нами так, как мы, земляне, обращаемся друг с другом. Так что можно сказать, что страшные апокалиптические видения Хокинга – это своего рода зеркало, которое показывает нас самих.

СГ: И этот подход противоположен сагановскому. Ведь Саган буквально выдал расположение Земли.

НДТ: Именно так. Саган оставил обратный адрес на пластинке, прикрепленной к «Вояджеру». Тем самым он хотел сказать: «Вот где мы!»

СГ: Так с чего бы инопланетянам вести себя так, как предсказывает Хокинг? Какое-то возмездие?

НДТ: Никто не знает, как поведут себя инопланетяне. У них другая биохимия, другие мотивации, другие намерения. Как можно экстраполировать на них то, что есть у нас? Подозрения об их злобности в большей степени основаны на наших страхах и мыслях о том, как бы мы обошлись с инопланетным видом, чем на каком-то реальном знании.

Космический твит № 7

Вы спрашиваете, как в космосе защититься от чихания? Шлем блокирует все 40 000 извергающихся капелек слизи. Так что инопланетяне в безопасности.

15 января 2011 года 14:57

СГ: Прямо сейчас мы прислушиваемся к ним. Как я понимаю, мы уже долго прислушиваемся – хоть к чему-нибудь – и пока что ни одного писка оттуда не услышали. Как вы думаете, они слушают нас прямо сейчас?

НДТ: Возможно. Кажется, люди боятся, что если мы обнаружим свое присутствие, придут инопланетяне, поработят нас и поместят в свой зоопарк. В некоторых научно-фантастических рассказах использован такой сюжет.

СГ: Никогда не представлял себе нас живущими в инопланетном зоопарке.

НДТ: Вот чего люди боятся. И что же мы делаем? По большей части просто слушаем. Наши огромные радиотелескопы, напичканные изощренной электроникой, смотрят в разные стороны и одномоментно прослушивают миллиарды радиочастот, чтобы узнать, не шепчет ли кто-нибудь на одной из этих частот в какой-нибудь части вселенной. Это не то же самое, что отправка сигналов. Мы не посылаем сигналы намеренно, мы посылаем их случайно. Край нашего расширяющегося радиопузыря сейчас находится на расстоянии около 70 световых лет, и на этом краю можно поймать телешоу вроде «Я люблю Люси» или «Новобрачных» – это первые экземпляры человеческой культуры, с которыми могли бы познакомиться инопланетяне[17]. Вряд ли это повод нас бояться, скорее – повод усомниться в нашей разумности. И, несмотря на слухи, пока что мы еще ничего не услышали от инопланетян, даже случайно. Так что пока мы стоим перед пустотой, готовой наполниться множеством наших страхов.

Глава пятая

Астероиды-убийцы[18]

Шансы, что на вашем надгробии напишут «УБИТ АСТЕРОИДОМ» и «ПОГИБ В АВИАКАТАСТРОФЕ», примерно одинаковы. За последние 400 лет всего около двух десятков человек были убиты астероидами, а за сравнительно короткую историю воздухоплавания в авиакатастрофах погибли тысячи. Как же тогда эти вероятности могут быть равны? Очень просто.

История столкновений Земли с астероидами показывает, что примерно через десять миллионов лет, когда число людей, погибших в авиакатастрофах, достигнет миллиарда (если считать, что в год погибает около ста человек), произойдет столкновение с достаточно крупным астероидом, который убьет примерно столько же людей. Разница только в том, что самолеты регулярно убивают некоторое количество людей, а астероид может не убивать никого в течение миллионов лет. Но когда он все-таки прилетит, то убьет миллиард человек: часть сразу, а остальных – посредством глобальной климатической катастрофы.

В ранние эпохи существования Солнечной системы астероиды и кометы сталкивались с Землей ужасно часто. Теории формирования планет показывают, что обогащенный разнообразными химическими элементами газ охлаждается и сгущается, формируя молекулы, затем – пылинки, затем – камни и лед. Далее заработал своего рода космический тир: маленькие объекты «выстреливали» в более крупные и, сталкиваясь, соединялись с ними благодаря действию сил гравитации и химических процессов. Те объекты, которые волей случая набрали массу больше средней, стали сильнее других притягивать к себе еще больше и больше вещества. По мере увеличения их размеров гравитация постепенно придавала этим сгусткам сферическую форму, превращая их в планеты. Самые массивные из них обладали достаточной гравитацией, чтобы удерживать газообразные оболочки, которые мы называем атмосферами.

Все планеты продолжают ежедневно расти, хотя и гораздо медленнее, чем в начале своей жизни. И сегодня дожди из межпланетной пыли падают на Землю в довольно значительном количестве – обычно около ста тонн в день, хотя лишь небольшая часть этой пыли достигает поверхности. Основная масса этих метеоров безобидно испаряется в атмосфере. Более опасны миллиарды, а скорее даже триллионы камней – комет и астероидов, которые вращаются вокруг Солнца с незапамятных времен, но так и не смогли соединиться в объект покрупнее.

Долгопериодические кометы – ледяные скитальцы из дальних краев Солнечной системы (с расстояний в тысячу раз больше радиуса орбиты Нептуна) – чувствительны к гравитационному воздействию проходящих мимо звезд и облаков межзвездного газа, которые могут направить эти кометы в долгий путь внутрь, к Солнцу, а следовательно, в наши непосредственные окрестности. Известно также несколько десятков короткопериодических комет из более близких к нам частей Солнечной системы, орбиты которых пересекаются с орбитой Земли.

Что касается астероидов, бо́льшая часть из них – каменные, а меньшая – металлические (в основном из железа). Некоторые представляют собой «кучи щебня» – гравитационно связанные системы из отдельных фрагментов. Большинство астероидов живут между Марсом и Юпитером и никогда не подходят близко к Земле.

Но некоторые подходят. И есть те, которые могут начать движение в нашу сторону в будущем. Известно около десяти тысяч астероидов, проходящих недалеко от Земли, и мы точно обнаружим еще. Самых опасных из них насчитываются сотни, и их число постоянно растет по мере того, как наблюдатели прочесывают небо в поисках таких объектов. Поперечный размер каждого из этих «потенциально опасных астероидов» составляет более 150 метров, а их орбиты проходят от Земли на расстоянии меньше двадцати расстояний от Земли до Луны. Это не значит, что завтра они столкнутся с Землей, но за всеми ними нужно следить, потому что даже небольшое отклонение в той или иной точке может заметно приблизить их к нам.

В этой гравитационной игре самую страшную угрозу несут долгопериодические кометы, периоды обращения которых вокруг Солнца составляют более двухсот лет. Эти кометы падают внутрь Солнечной системы с гигантских расстояний и достигают земной орбиты на скорости более ста тысяч миль в час. Хотя вероятность столкнуться с такой кометой у нас примерно в три раза меньше, чем с сошедшим с траектории астероидом, энергия такого удара будет куда выше. Что еще важнее, на протяжении почти всей своей орбиты эти кометы оказываются слишком далекими и тусклыми для того, чтобы следить за ними в телескоп. К тому времени как мы обнаружим, что долгопериодическая комета направляется в нашу сторону, у нас останется всего пара лет – а может быть, всего пара месяцев, – чтобы придумать, построить и запустить устройство-перехватчик. Например, в 1996 году комета Хякутакэ была обнаружена всего за четыре месяца до того, как достигла ближайшей к Солнцу точки своей орбиты, потому что эта орбита пролегала вне плоскости Солнечной системы и туда попросту никто не смотрел. Комета прошла всего в десяти миллионах миль от Земли – а по космическим меркам это настоящий миллиметраж.

Термин «аккреция» гораздо скучнее, чем «столкновение, разрушающее экосистему и уничтожающее виды», но с точки зрения истории Солнечной системы это почти одно и то же. Самим нашим существованием мы обязаны подобным столкновениям. Так что несколько нелогично радоваться тому, что мы живем на этой планете, тому, что эта планета богата самыми разными химическими элементами, и тому, что ею не правят динозавры, и одновременно болезненно переживать возможность новой катастрофы планетарного масштаба.

При столкновении с Землей часть энергии выделяется в атмосферу за счет трения и ударных волн от взрыва. Хлопки от самолетов, преодолевающих звуковой барьер, – это тоже ударные волны, но при скоростях самолетов, не превышающих трех скоростей звука, эти волны не могут причинить заметного ущерба: они разве что позвякают фарфором в вашем буфете. Но при скоростях столкновения с Землей более 75 тысяч километров в час – это почти семьдесят скоростей звука – ударные волны от астероида средней величины могут иметь катастрофическую силу.

Если астероид (или комета) достаточно большой, чтобы собственные ударные волны его не разрушили, часть его энергии выделится при столкновении с поверхностью Земли. При этом образуется кратер, размер которого может в 20 раз превышать размер исходного объекта, а земля вокруг него расплавляется. Если с небольшими промежутками одно за другим происходит несколько столкновений, поверхность Земли не успевает остыть в перерывах между ними. Изучая кратеры, сохранившиеся в нетронутом виде на поверхности нашего ближайшего соседа – Луны, мы приходим к выводу, что в период от 4,6 до 4,0 миллиардов лет назад Земля пережила эпоху тяжелой бомбардировки.

Возраст древнейших ископаемых, содержащих свидетельства существования жизни на Земле, составляет около 3,8 миллиарда лет. До этой эпохи поверхность Земли подвергалась беспрестанной стерилизации. Формирование сложных молекул и форм жизни было затруднено, хотя все необходимые ингредиенты уже имелись в наличии. Получается, что зарождение жизни могло занять примерно 800 миллионов лет (4,6 млрд – 3,8 млрд = 800 млн). Но по справедливости еще надо вычесть период, когда поверхность Земли была слишком горячей для органики, и тогда останется всего 200 миллионов лет для развития жизни из густого химического бульона, который, как и все хорошие супы, содержал жидкую воду.

Значительная часть этой воды была доставлена на Землю кометами более четырех миллиардов лет назад. Однако не все космические обломки стары, как сама Солнечная система. По меньшей мере десяток раз в Землю попадали камни, отлетевшие от Марса, и бессчетное число раз – камни, отлетевшие от Луны.

От планет и спутников откалываются куски, когда в них попадают настолько энергичные тела, что относительно небольшие камни на их поверхности от удара приобретают скорость, достаточную для преодоления силы тяжести. Такие камни движутся вокруг Солнца по собственным баллистическим траекториям, пока не врежутся во что-нибудь. Самый знаменитый из марсианских камней – это первый метеорит, найденный в 1984 году в районе Алан Хилз (Alan Hills) в Антарктиде и официально известный под понятным кодовым названием ALH-84001. В этом метеорите содержатся волнующие, хотя и косвенные, намеки на примитивную жизнь, вероятно существовавшую на Красной планете миллиард лет тому назад.

На Марсе есть множество «гео»-логических свидетельств о том, что там когда-то текла вода: сухие русла, дельты рек, пойменные террасы, кратеры со следами эрозии, узкие овраги на крутых склонах. Там также есть замерзшая вода (полярные шапки и лед под поверхностью) и минералы, которые образуются в стоячей воде: кремнезем, глина, «ягодки» гематита. Поскольку жидкая вода критически важна для существования известных нам форм жизни, гипотеза о существовании жизни на Марсе в наши дни с научной точки зрения неправдоподобна. Однако есть предположения, что примитивные формы жизни могли сперва зародиться на Марсе, а затем быть выброшены с его поверхности, и, став первыми микробами-астронавтами в Солнечной системе, придать импульс развитию жизни на Земле. Для такого механизма есть даже специальное слово – панспермия. Возможно, все мы марсиане.

Веществу легче перемещаться с Марса на Землю, чем в обратную сторону. Чтобы преодолеть земное тяготение нужно в два с половиной раза больше энергии, чем требуется, чтобы покинуть Марс. А поскольку атмосфера Земли примерно в сто раз плотнее, сопротивление воздуха на Земле весьма значительно (по сравнению с Марсом). Бактерии на дрейфующем астероиде должны были быть достаточно живучими, чтобы выдержать несколько миллионов лет межпланетных блужданий, предшествовавших столкновению с Землей. К счастью, у нас здесь нет недостатка ни в жидкой воде, ни в разнообразных химических элементах, так что, хотя мы еще не можем определенно объяснить происхождение жизни, теории панспермии для этого не обязательны.

Конечно, нам привычно думать, что столкновения с астероидами наносят вред биосфере. Мы можем винить (и виним) их в массовых вымираниях, известных нам по ископаемым останкам. По этим останкам мы видим, что многие формы жизни – в том числе динозавры – процветали на Земле куда дольше, чем живет на ней человеческий род. Так каким же рискам подвержено наше общество и в целом жизнь на Земле?

Астероиды размером с небольшой дом сталкиваются с Землей в среднем раз в несколько десятилетий. Обычно они взрываются в атмосфере, не оставляя на поверхности планеты ни следов, ни кратеров. Но даже небольшие столкновения с политической точки зрения могут вызвать эффект разорвавшейся бомбы. Если бы такой атмосферный взрыв произошел над Индией или Пакистаном в один из периодов напряженности между этими странами, велика вероятность, что он был бы воспринят как первый ядерный удар и вызвал бы соответствующий такому пониманию ответ. На другом конце шкалы столкновений находится астроид, прилетающий раз в сто миллионов лет и способный полностью уничтожить все формы жизни крупнее небольшого чемоданчика. В таком случае никакого политического ответа уже не потребуется.

Космический твит № 8

Для некоторых космос не важен. Спорим, когда прилетит астероид, они поменяют свое мнение?

13 апреля 2011 года 20:40

Ниже приведена таблица, где вы увидите среднюю частоту столкновений с Землей и эквивалентную энергию в миллионах тонн ТНТ[19] – для астероидов разной величины. Эта таблица составлена на основе детального анализа кратеров, образовавшихся на Земле от таких столкновений, анализа лунных кратеров, которые не подвержены эрозии, а также известного количества астероидов и комет, орбиты которых пересекаются с земной орбитой. Эти данные взяты из финансированного Конгрессом исследования под названием «Отчет о космической безопасности: доклад международного рабочего совещания НАСА по вопросам регистрации околоземных объектов» (The Spaceguard Survey: Report of the NASA International Near-Earth Object Detection Workshop). Для наглядности в этой таблице энергия столкновения также приведена в единицах атомной бомбы, которую американские ВВС сбросили на Хиросиму в 1945 году.

По этой таблице можно оценить энергию самых известных столкновений. Например, взрыв, произошедший в 1908 году около реки Тунгуска в Сибири, повалил деревья на площади в тысячи квадратных километров и дотла сжег триста квадратных километров тайги. Виновником этого взрыва считается шестидесятиметровый каменный метеорит (размером с двадцатиэтажный дом), который взорвался в воздухе и поэтому не оставил никакого кратера.

Из таблицы можно заключить, что подобные столкновения происходят в среднем раз в двести лет. Гораздо более редкое столкновение с астероидом, размер которого, вероятно, составлял около десяти километров, привело к образованию на полуострове Юкатан (в Мексике) двухсоткилометрового кратера Чиксулуб. В этом случае энергия столкновения в пять миллиардов раз превышала энергию атомных бомб, использованных во время Второй мировой войны. Такие столкновения происходят раз в сто миллионов лет; кратер Чиксулуб возник примерно шестьдесят пять миллионов лет назад, и с тех пор подобных событий не происходило. Совпадение это или нет, но примерно в это же время Tyrannosaurus rex и его друзья вымерли, предоставив млекопитающим возможность развиться в нечто более амбициозное, чем тупайя[20].

Интересно посмотреть, как удары комет и астероидов влияют на экосистему Земли. В вышедшей в 1993 году толстенной книге под названием «Угрозы от комет и астероидов» (Hazards Due to Comets and Asteroids) несколько планетологов приводят оценки, в основном исходя из количества выделенной при столкновении энергии. Вот что у них получилось.

Большинство столкновений с энергией до 10 мегатонн ТНТ приведут к взрывам в атмосфере и не оставят следов в виде кратеров, за исключением немногочисленных астероидов с железным ядром.

• Взрыв железного астероида с энергией от 10 до 100 мегатонн создаст кратер, а его каменный эквивалент распадется, в основном произведя взрывы в воздухе. Железный астероид с такой энергией опустошит область на поверхности Земли, по площади равную городу Вашингтон.

• Если астероид донесет до поверхности энергию от 1 000 до 10 000 мегатонн, он создаст кратер и принесет разрушения на площади, равной площади штата Делавэр. Если такой удар придется на океан, он создаст огромные приливные волны.

• Взрыв мощностью от 100 000 до 1 000 000 мегатонн приведет к полному уничтожению атмосферного озона. Попадание такого астероида в океан поднимет гигантские волны в целом полушарии, а при столкновении с поверхностью в стратосферу поднимется столько пыли, что на всей Земле наступит похолодание и урожаи замерзнут; при этом площадь разрушений будет сравнима с площадью Франции.

• Взрыв мощностью от 10 000 000 до 100 000 000 мегатонн приведет к продолжительному изменению климата и глобальным пожарам. Площадь уничтожений на поверхности будет сравнима с площадью всех континентальных штатов США.

• Взрыв мощностью от 100 000 000 до 1 000 000 000 мегатонн, случись он на море или на суше, приведет к массовому вымиранию, как в случае Чиксулубского события, когда с лица Земли были стерты три четверти всех видов живых существ.

Разумеется, Земля – не единственная планета с твердой поверхностью, испытывающая столкновения с астероидами. Поверхность Меркурия испещрена кратерами так же, как и поверхность Луны. Радиолокация покрытой облаками Венеры показывает, что кратеров полно и на ней. Поверхность Марса, где в прежние эпохи шли активные геологические процессы, также обнаруживает свежие кратеры значительных размеров.

Будучи в триста раз тяжелее Земли и в десять с лишним раз больше нее, Юпитер обладает самой выдающейся способностью притягивать астероиды и кометы по сравнению со всеми остальными планетами нашей Солнечной системы. В 1994 году, как раз в ту неделю, когда мы отмечали двадцатипятилетие высадки на Луну астронавтов «Аполлона-11», фрагменты кометы Шумейкеров-Леви 9, развалившейся на пару десятков обломков при предыдущем проходе около Юпитера, один за одним вреза́лись в его атмосферу на скорости более 200 000 километров в час и создавали в ней рубцы, различимые даже в любительский телескоп. Поскольку Юпитер довольно быстро вращается (оборот за десять часов), каждый из фрагментов кометы попадал в свою часть атмосферы.

На всякий случай могу сообщить вам, что энергия столкновения каждого из фрагментов кометы Шумейкеров-Леви 9 с Юпитером была примерно такой же, как у Чиксулубского события. Так что безотносительно других фактов о Юпитере можете быть уверены, что никаких динозавров там не осталось.

Думаю, вы будете рады узнать, что в последние годы все больше и больше планетологов подключается к поискам космических скитальцев, чей путь может пересечься с Землей. Конечно, наш список потенциально смертоносных астероидов неполон, и наша способность предсказывать их будущее поведение довольно невелика из-за хаотизации их орбит за миллионы оборотов. Но можно сосредоточиться хотя бы на предсказаниях в масштабе нескольких ближайших десятилетий или столетий.

Из числа астероидов, пересекающих орбиту Земли, мы можем зарегистрировать все, размер которых превышает километр, – астероид такого размера грозит глобальной катастрофой. Система раннего предупреждения и защиты от таких объектов – реалистичное дело. К сожалению, многочисленные астероиды меньшего размера отражают намного меньше света – они более тусклые, и поэтому их гораздо труднее обнаруживать и отслеживать. Из-за этого они могут нанести нам удар внезапно или через очень короткое время после обнаружения, когда мы уже ничего не успеем с ними сделать. Например, в январе 2002 года астероид размером с футбольное поле пролетел на расстоянии всего в два раза большем, чем расстояние до Луны, и был обнаружен всего за двенадцать дней до прохождения ближайшей к нам точки своей орбиты. Однако еще через десять-двадцать лет сбора данных и совершенствования приборов мы сможем зарегистрировать почти все астероиды размером от 140 метров. И хотя такие малыши обладают достаточной энергией, чтобы сжечь дотла небольшую страну, они все-таки не способны привести к вымиранию человека как вида.

Надо ли нам волноваться из какого-нибудь из них? По меньше мере, из-за одного. В пятницу 13 апреля 2029 года астероид, который аккуратненько поместился бы в чашу лос-анджелесского стадиона Rose Bowl как яйцо в рюмочку, пролетит настолько близко к Земле, что окажется ближе наших спутников связи. Мы не стали называть его Бемби. Вместо этого мы назвали его Апофис в честь египетского бога тьмы и смерти. Если при прохождении рядом с Землей Апофис окажется внутри узкого диапазона высот, называемого «замочной скважиной», влияние земного тяготения на его орбиту приведет к тому, что на следующем заходе, в 2036 году, этот астероид нанесет Земле лобовой удар, скорее всего, в районе Тихого океана между Калифорнией и Гавайями. Пятиэтажное цунами, которое он породит, как влажная тряпка по доске пройдется по всему западному берегу Северной Америки, зальет гавайские города и вообще опустошит все Тихоокеанское побережье. Но если в 2029 году Апофис не попадет в «замочную скважину», тогда и в 2036 году нам опасаться нечего.

Отметив 2029 год в календаре, мы можем или коротать время, потягивая коктейли на пляже и рассчитывая спрятаться от удара, или действовать проактивно.

Боевой клич желающих развязать ядерную войну звучит так: «Сотрите его с неба!» Действительно, ядерное оружие – самый мощный инструмент разрушения из когда-либо созданных человеком. Прямой удар по приближающемуся астероиду мог бы разорвать его на достаточно маленькие фрагменты, чтобы превратить опасное столкновение в безвредный, хотя и зрелищный, метеоритный дождь. Обратите внимание, что в пустом космическом пространстве нет воздуха и от взрыва не распространяются ударные волны, так что ядерная боеголовка обязательно должна попасть в сам астероид, чтобы разрушить его.

Другой способ – использовать нейтронную бомбу (это бомба из эпохи холодной войны, которая убивает людей, но оставляет нетронутыми здания). Высокоэнергичный поток нейтронов от такой бомбы нагрел бы одну сторону астероида так, что извергающийся из нее поток вещества сработал бы как реактивный двигатель и заставил бы астероид изменить орбиту и уйти с траектории столкновения.

Более щадящий способ – увести астероид с пути разрушений с помощью медленных, но включенных надолго ракет, каким-то образом прикрепленных к одной из его сторон. Если не думать о том, как прикрепить ракеты к веществу не очень хорошо известной структуры, то при заблаговременном включении будет достаточно небольшого усилия, вполне достигаемого обычными химическими ракетными двигателями. А можно прикрепить к астероиду солнечный парус и использовать для смещения с орбиты солнечный свет, тогда и топлива не нужно.

Однако самое лучшее решение – это гравитационный тягач. Этот способ подразумевает запуск космического аппарата, который будет либо двигаться рядом с астероидом, либо вращаться вокруг него. При этом периодическое включение двигателей не позволит аппарату упасть на астероид, а взаимное притяжение будет медленно, но верно уводить его с опасной траектории[21].

Для спасения планеты нужно усердно поработать. В первую очередь нужно зарегистрировать все объекты, орбиты которых пересекаются с земной. Затем нужно выполнить аккуратное компьютерное моделирование, которое позволит нам предсказывать возможность катастрофических столкновений через сотни или даже тысячи орбит в будущем[22]. В то же время нужно запускать зонды, которые позволят нам в подробностях изучить структуру и химический состав комет и астероидов-убийц. Армейские стратеги понимают, что врага нужно знать в лицо. Но в этот раз, впервые в истории, цель нашей миссии будет не в том, чтобы опередить соперника в космической гонке, а в том, чтобы защитить жизнь всего нашего вида на нашей общей планете.

Какой бы вариант защиты мы ни избрали, сперва нужно провести подробную инвентаризацию орбит всех объектов, которые могут угрожать Земле. Этой работой сейчас занято всего несколько десятков человек во всем мире. Мне бы хотелось, чтобы их было еще на несколько десятков больше. От этого зависит, насколько далекое будущее нашего вида мы сможем защитить. Если однажды люди вымрут в результате катастрофического столкновения, это случится не из-за недостатка интеллекта, а из-за близорукости и нерешительности. Виду, который вместо нас будет доминировать на постапокалиптической Земле, останется лишь гадать, почему мы справились с этой задачей не лучше, чем легендарно безмозглые динозавры.

Глава шестая

Стремление к звездам[23] (видеоинтервью Келвину Симсу, Нью-Йорк Таймс)

Диалог

Нил Деграсс Тайсон: Нам нужно вернуться на Луну. Многие говорят: «Мы уже были там, уже сделали это, неужели не найти другого места для визита?» Однако новый полет на Луну позволит проверить важные элементы новых технологий. Путь к Марсу занимает около девяти месяцев. Поскольку мы не выходили за пределы низкой околоземной орбиты в течение последних сорока лет, будет трудно с первой попытки отправить астронавтов в такой далекий путь. Важная задача новой космической программы – заново переосмыслить пилотируемую космонавтику и снова пробудить энтузиазм, на котором так много было сделано в шестидесятые годы прошлого века.

Келвин Симс: То есть нужно доказать, что мы снова можем сделать это, потому что так много лет не делали, а также сформировать общественное мнение в поддержку такой программы?

НДТ: Мы давно не выходили за низкую околоземную орбиту. Нужно напомнить самим себе, как это делается – и как делать это хорошо и эффективно. Также нужно понять, как устроить базовую станцию и поддерживать жизнь вне Земли и вне низкой околоземной орбиты. Луна – относительно простая площадка, где можно все это проверить.

КС: НАСА консервативно оценило стоимость путешествия на Луну в 100 миллиардов долларов. Как вы думаете, рационально ли тратить такие средства на такое предприятие, особенно в нынешний момент, когда есть много внутренних задач, да еще мы ведем войну в Ираке?

НДТ: Стоит объяснить, что это за 100 миллиардов. Это не единовременные расходы, они растянуты на много лет. И кстати, 100 миллиардов – это всего шесть лет базового финансирования НАСА.

Америка – изобильная страна. Давайте зададимся вопросом: «Насколько ценны для вас полеты в космос?» Сколько центов из каждого доллара ваших налогов вы готовы потратить на путешествие, мечта о котором в наших сердцах, умах и душах неразрывно связана с НАСА? Бюджет НАСА составляет всего полпроцента от ваших налогов. Так что я не думаю, что на этом можно сэкономить федеральные средства. Конечно же, космос стоит и целого процента от бюджета – лично я думаю, что стоит и большего, – и, если вы готовы потратить всего один процент, мы используем эти средства с большим толком.

Стремление к звездам

НДТ: Во все времена и во всех культурах были люди, размышлявшие о нашем месте во вселенной и пытавшиеся договориться о том, что представляет собой Земля. Это не какая-то современная мода, это нечто, глубоко свойственное человеку. Нам, американцам XXI века, повезло: мы можем действовать в этом направлении. До нас большинство людей просто стояли и смотрели вверх, придумывали мифологию, чтобы объяснить то, чего они не понимали. Мы же дошли до того, что строим космические корабли и повсюду летаем. Это привилегия, которую мы получили благодаря успехам нашей экономики и дальновидности наших лидеров, сочетавшейся с твердым намерением без промедления реализовать задуманное.

КС: Вы говорите, что основная причина инвестиций в космические исследования – поиск новых знаний, что человек от природы запрограммирован на удовлетворение своего любопытства и леденящие душу приключения ради открытий. Почему в этой гонке мы готовы даже рисковать жизнью?

НДТ: Не каждый готов рисковать своей жизнью. Однако для некоторых представителей нашего вида стремление к открытиям – основа их характера и идентичности. И те из нас, кто ощущает это, ведут в будущее и нацию, и весь мир. Роботы тоже важны. Если бы я на минутку преобразился в чистого ученого, я бы сказал: «Отправляйте только роботов, а я останусь тут, внизу, и буду принимать данные». Но из-за роботов не устраивают парады. В их честь никогда не называют школы. Так что, когда я преображаюсь в просветителя, мне приходится признать, что у исследований есть еще одна важная задача: пробуждать в людях энтузиазм. И для этого нужны не только открытия как таковые и красивые фотографии, загружаемые со спутников, нужно еще пусть опосредованное, но человеческое участие в них.

КС: Насколько мы сейчас далеки от массовых экспедиций, от исследований на уровне частных инициатив, от колонизации космоса? Мы так долго мечтаем об этом. Еще двадцать лет? Тридцать?

НДТ: Каждый раз, когда я погружаюсь в историю человеческих взаимоотношений, я понимаю, что у людей всегда находятся причины, чтобы сражаться с себе подобными и убивать их. Это действительно угнетает. Так что я не знаю, могу ли я доверить человеческим существам колонизацию другой планеты, не связанную с насилием и конфликтами. Кроме того, будущее всегда несколько переоценивают. Просто вспомните, как в шестидесятые говорили: «К 1985 году тысячи людей будут жить и работать в космосе». Нет. Сейчас 2006 год, и у нас в живут и работают в космосе три человека. Иллюзии возникают, в первую очередь, оттого, что люди забывают, какие усилия потребовались, чтобы попасть в космос.

КС: Хотели бы вы сами сделать вылазку в космос, чтобы исследовать его лично?

НДТ: Нет, никогда не хотел. Когда говорят «космос», часто подразумевают околоземную орбиту. Такая орбита может проходить всего в трехстах километрах над поверхностью Земли. Это расстояние между Нью-Йорком и Бостоном. Космос, который мне интересен, находится намного дальше – галактики, черные дыры, структуры, образовавшиеся сразу после Большого взрыва. Если бы мы могли путешествовать в такие дали, будьте уверены, я бы первым встал в очередь. Посетить Андромеду? Готов отправиться в путь завтра. Но мы еще этого не можем, так что пока я устроюсь поудобнее и подожду.

Солнце вращается вокруг Земли?

КС: В среднем американцы гораздо меньше знакомы с наукой и технологиями, чем жители других стран. Вы сказали, что если мы не постараемся поднять уровень научной грамотности в Америке, нас ждет кризис.

НДТ: Этот кризис уже происходит. Но я рад сообщить, что среди нас есть понимающие и дальновидные люди, и некоторые из них работают в государственных комиссиях и составляют отчеты. Например, в отчете «Страна в опасности», опубликованном в 1983 году Национальной комиссией по образованию[24], было сказано, что если бы враждебная держава попробовала навязать Америке ту низкокачественную систему образования, которую мы имеем сегодня, мы сочли бы это актом войны. На самом деле в этом отчете даже было сказано, что «Америка фактически совершает акт бездумного одностороннего образовательного разоружения».

КС: Некоторые исследования показывают, что только около 20–25 % взрослых американцев обладают научной грамотностью. Одно исследование показало, что каждый пятый американец думает, что Солнце вращается вокруг Земли, а ведь от этого представления отказались еще в XVI веке. Это вас удивляет?

НДТ: Не вы ли только что спросили меня, в кризисе ли мы? Да, мы в кризисе. И да, меня это очень беспокоит. Наше общество несведуще в ряде вопросов, относящихся к фундаментальным представлениям о физическом мире. И кстати, научная грамотность – это не просто количество химических формул, которые вы можете вспомнить, или представление о том, как работает микроволновка. Научная грамотность – это понимание сил, которые управляют вселенной. Поэтому она несовместима с представлением о вращении вокруг Земли Солнца, которое в миллионы раз тяжелее ее.

КС: Это особенно тревожно, потому что многие политические дискуссии возникают вокруг научных вопросов, таких как глобальное потепление или исследования стволовых клеток. Что же нам с этим делать?

НДТ: Могу вам только сказать, что я с этим делаю. Мне неприятно говорить это, но я махнул рукой на взрослых. Они уже сформировались, на их взглядах отразились все их жизненные перипетии, и для них я уже ничего не могу сделать. Однако на школьников я в некоторой степени могу повлиять. Здесь я как ученый и просветитель могу кое-что предпринять, чтобы помочь им научиться думать, научиться проверять утверждения, сравнивать, что говорит один человек, с тем, что говорит другой, выработать определенный уровень скепсиса. Скепсис – это здоровое чувство. Это не плохо, а хорошо. Так что я работаю со следующим поколением по мере его взросления. А что делать с остальными – не знаю. Восьмидесяти процентам взрослых я помочь не могу.

КС: Как нам изменить стиль и способ преподавания научных дисциплин?

НДТ: Спросите кого угодно, сколько человек из всех его преподавателей действительно повлияли на него, и для ответа почти всегда хватит пальцев одной руки. Мы помним их имена, помним, что они делали, даже как они ходили перед доской. Знаете почему? Потому что они страстно любили свой предмет. Потому что они разожгли в нас огонь. Им удалось разжечь страсть к предмету, о котором мы раньше и не думали, потому что они сами испытывали эту страсть. Вот как люди приходят в науку, в инженерное дело, в математику. Вот что нам нужно поддерживать и развивать. Если бы это происходило на каждом уроке, мир был бы совсем иным.

Китай: новый «Спутник»

НДТ: Как это ни печально, но надо признать, что одним из главных движителей космической программы шестидесятых годов ХХ века была холодная война. Мы не вспоминаем об этом, вместо этого мы говорим: «Мы – американцы, и мы – исследователи». Но на самом деле, именно «Спутник» раззадорил нас, и мы сказали: «Это нехорошо. Советский Союз – наш враг, и нам нужно опередить его».

КС: Теперь наш конкурент – Китай. Считаете ли вы, что новая амбициозная космическая инициатива Америки имеет под собой экономические и военные основания, особенно после того, как Китай в 2003 году отправил человека в космос и уже готов достичь Луны?

НДТ: Через небольшое время после запуска в космос первого тайконавта в октябре 2003 года появился поток документов о «космической перспективе» США, в том числе опубликованная администрацией Буша в январе 2004 года «Программа перспективных исследований космоса» (VSE) и изданный в том же месяце указ о создании президентской «Комиссии по внедрению политики Соединенных Штатов по исследованию космоса», а еще через месяц программа VSE была утверждена в НАСА. В этой программе не написано: «Нас беспокоят успехи Китая, так что давайте вернем наших людей на орбиту», но было бы странно игнорировать политическую обстановку, в которой издавались эти документы. Не сомневаюсь, что нас волнует собственная конкурентоспособность. И не стоит забывать, что VSE появилась через год после катастрофы шаттла «Колумбия». После этой трагедии стало возникать много вопросов. Что происходит с нашей программой пилотируемых полетов? Зачем мы рискуем жизнями астронавтов только для того, чтобы гордо проехаться вокруг квартала, где до нас уже побывали сотни людей? Если уж рисковать жизнью, то для того, чтобы побывать там, где еще никто не бывал. Дело не в том, чтобы любой ценой избегать риска: хочется, чтобы риск был адекватен цели.

КС: Насколько продвинулись китайцы? Можем ли мы победить их в лунной гонке?

НДТ: Среди разных критериев, используемых для сравнения Америки с другими странами, один из самых ярких таков: количество научно грамотных людей в Китае больше, чем количество выпускников всех американских колледжей. Когда я был членом президентской комиссии по космосу, мы ездили по всему миру, чтобы посмотреть, с каким уровнем развития приходится конкурировать нашей собственной аэрокосмической промышленности. В 2002 году одна из этих поездок была в Китай. Мы встречались с правительственными чиновниками и руководителями промышленных предприятий (кстати, у них у всех были кольца, свидетельствовавшие об учебе в американских инженерных школах), и они сказали нам: «В ближайшие годы мы отправим человека в космос». Мы не сомневались в том, что это произойдет, потому что видели, сколько ресурсов тратится в этом направлении. Мы видели, что для них это вопрос национальной гордости. Мы видели, что они понимают и экономические последствия таких проектов. Слишком многие американцы считают само собой разумеющимся то, что сейчас свежо и актуально для Китая.

КС: Считаете ли вы неизбежной милитаризацию и колонизацию космоса странами, которые осваивают его?

НДТ: В космосе у нас уже много ценного оборудования: спутники связи, метеорологические спутники, навигационная система GPS. Идут разговоры о том, что все это надо охранять. Можно ли назвать это милитаризацией? Может быть, если на самом деле имеются в виду боевые лазеры и бомбы. Было бы нехорошо, если бы это стало основной тенденцией. Милитаризация подпортила бы чистоту нашей перспективы, суть которой – в исследованиях. А ведь у человеческого духа нет ничего чище такой перспективы.

Мы теряем передовые позиции в науке

КС: Соединенные Штаты пока остаются главной научно-технологической державой в мире, однако иностранные конкуренты укрепляют свои позиции, не так ли?

НДТ: Не то чтобы мы теряли передовые позиции, просто нас догоняют. Соединенные Штаты инвестировали в технологии в пятидесятые, шестидесятые и семидесятые годы прошлого века. Если бы такие инвестиции продолжались, мы бы так и оставались впереди всех. Да, нас догнали, и конкурентное поле выровнялось, но это не было предопределено. Это и сейчас не предопределено. Нам пора инвестировать в самих себя. Наша экономика – крупнейшая в мире, в наших силах вернуть былое лидерство.

КС: Однако все меньше и меньше студентов хотят обучаться науке и инженерному делу, а на самом деле значительная доля сотрудников наших высокотехнологических предприятий родилась за рубежом. Это проблема?

НДТ: Само по себе обучение в наших университетах значительного числа иностранных студентов – не проблема. Так происходит уже несколько десятков лет. Америка проигрывает, только если эти студенты потом уезжают домой.

КС: А это происходит?

НДТ: Да. Раньше иностранные студенты приезжали и оставались, так что наши инвестиции в них с лихвой окупались их творческим вкладом в нашу промышленность. Они становились частью американской экономики.

КС: Так почему теперь они возвращаются домой?

НДТ: Потому что другие страны догоняют нас, и теперь у этих студентов есть хорошие возможности для трудоустройства дома, возможности, которые намного превосходят наши.

КС: Но ведь этот рост, это расширение – хорошо для науки? Разве это не то, чего бы вы хотели?

НДТ: Мой ответ зависит от роли, в которой я выступаю в конкретный момент. На этот вопрос легко ответить, если единственная цель – сохранить Америку сильной, здоровой и благополучной. Однако как ученый я должен думать только о переднем крае науки, где бы он ни проходил. Конечно, хочется самому быть на этом переднем крае, но наука всегда была международным делом. В некотором смысле она разрушает национальные границы, потому что все ученые говорят на одном и том же языке. Уравнения везде одинаковы, по какую сторону океана вы бы ни жили и когда бы их ни записывали. Так что, в конечном счете, да, хорошо, что все больше людей занимаются наукой и все больше стран инвестируют в нее. Тем не менее тот день, когда американцы из лидеров космических исследований превратятся в зрителей, будет для меня горестным днем.

Глава седьмая

Зачем исследовать?[25]

В отличие от других животных, люди спокойно спят на спине. Этот простой факт позволяет нам перед сном глядеть в бесконечное ночное небо, размышлять о нашем месте в космосе и гадать, какие еще неизведанные пространства откроются перед нами. Может быть, какой-то из наших генов заставляет нас из чистого любопытства проверять, что ждет на другом краю долины, за морями или за космической пустотой. Не важно из-за чего, но мы без устали планируем открытия. Для нашей культуры ценность новых путешествий и новых горизонтов, которые они открывают, несомненна и на сознательном, и – особенно – на бессознательном уровне. Потому что без них наша культура оказывается в тупике, и наш вид чахнет. Ведь мы можем засыпать и лицом вниз.

Глава восьмая

Анатомия любопытства[26]

Нас, современных людей, мучает множество вопросов. Вопрос, попадем ли мы на работу вовремя. Вопрос, получится ли испечь кукурузные кексы по рецепту из интернета. Вопрос, не кончится ли бензин до следующей заправки. Само по себе слово «вопрос» ничем не примечательно. Но на самом деле стремление задавать вопросы – одна из самых выдающихся способностей человеческого разума.

Большинство из нас периодически ощущает приливы любопытства. Мы то и дело наталкиваемся на объект или явление, не имеющие объяснения. Мы видим в этом невероятную красоту и величие, изумление приводит нас в состояние тихого ступора. Замечательно не только то, что у человека есть это чувство, но и то, что самые разнообразные явления могут вызывать его у множества людей.

Благоговейные размышления ученого на границе познанной и непознанной вселенной – на краю космических открытий – очень похожи на религиозное благоговение. И на зависть многим профессиональным художникам, эти произведения искусства лишают зрителя дара речи – остаются лишь ощущения, достигающие дальних пределов эмоционального спектра. Столкновение с непознанным происходит на духовном уровне и не может быть осознано одномоментно, оно требует постоянной рефлексии, размышлений о его значении и о наших взаимоотношениях с ним.

Все элементы этой троицы человеческих устремлений – науки, религии и искусства – сильно связаны с нашим удивлением и любопытством, возникающими в окружении тайн. Где нет тайны, нет и удивления.

Вид выдающегося произведения инженеров или архитекторов заставляет нас застыть от уважения перед величественным сочетанием науки и искусства. Такого рода проекты способны преобразовывать ландшафт нашей цивилизации, громко заявляя человечеству и всей вселенной, что теперь нам покорны силы природы, которые прежде заставляли нас вести кочевую жизнь, ограниченную поисками пищи и укрытия.

На смену прежнему любопытству неизбежно приходит новое, потому что новые тайны приходят на смену старым. Необходимо, чтобы так продолжалось и дальше, иначе наша культура будет застаиваться и во времени, и в пространстве.

Наблюдая за планетами две тысячи лет назад, задолго до того, как мы поняли, как и почему они движутся по ночному небу, александрийский математик и астроном Клавдий Птолемей не мог сдержать благоговения. В книге «Альмагест»[27] он написал:

Знаю, что смертен, что век мой недолог,

и все же – когда я

Сложный исследую ход круговращения звезд,

Мнится, земли не касаюсь ногами, но, гостем у Зевса,

В небе амвросией я, пищей бессмертных, кормлюсь[28].

Люди больше не пишут стихов об орбитах планет. В XVII веке Исаак Ньютон разгадал эту тайну с помощью универсального закона тяготения. Закон Ньютона, который теперь проходят на уроках физики в средней школе, остается простым напоминанием, что на вечно расширяющейся границе открытий, на Земле и в небесах, нет пределов ни тайнам природы, ни творческому разуму человека и что нам периодически приходится заново определять, что считать удивительным, а что – уже познанным.

Глава девятая

С днем рождения, НАСА![29]

Дорогое НАСА!

С днем рождения! Может быть, ты не знаешь, но мы с тобой – ровесники. В те же первые дни октября 1958 года, когда Закон о космических исследованиях[30] родил тебя, национальное гражданское космическое агентство, моя мать родила меня в Восточном Бронксе. Так что празднование наших золотых юбилеев, начавшееся на следующий день после того, как нам исполнилось по сорок девять, и продолжающееся целый год, – отличный повод поразмышлять о нашем прошлом, настоящем и будущем.

Когда мне было три года, Джон Гленн впервые облетел вокруг Земли. Когда мне было восемь, в трагическом пожаре капсулы «Аполлона-1» на стартовом столе ты потеряло Чаффи, Гриссома и Уайта. Когда мне было десять, ты высадило Армстронга и Олдрина на Луну. А когда мне было четырнадцать, ты прекратило полеты туда. Все это время я гордился тобой и Америкой. Однако в моем сердце не было наполнявшего многие сердца и умы волнительного ощущения сопричастности этим путешествиям. Я был слишком мал для профессии астронавта. Но еще я знал, что я слишком темнокож, чтобы ты выбрало меня для этого эпического приключения. А кроме того, хотя ты и гражданское агентство, самые знаменитые из твоих астронавтов были военными летчиками, даже в те годы, когда война становилась все менее и менее популярной в нашем обществе.

В шестидесятые годы прошлого века движение за гражданские права, конечно, имело для меня гораздо больше значения, чем для тебя. На самом деле, чтобы заставить тебя допускать темнокожих инженеров в престижный Космический центр имени Маршалла, что в Хантсвилле, штат Алабама, потребовалось прямое указание вице-президента Джонсона в 1963 году. Я нашел в твоих архивах соответствующую переписку. Помнишь? Джеймс Уэбб, тогдашний глава НАСА, написал письмо немецкому пионеру ракетостроения Вернеру фон Брауну, который возглавлял Маршалловский центр и был главным инженером всей программы пилотируемых полетов. В этом письме в мягкой форме содержится указание фон Брауну решить вопрос «неравных условий при приеме на работу негров» в регионе и сотрудничать с местными университетами Аламаба A&M и Таскиги[31], чтобы выявлять, обучать и нанимать квалифицированных инженеров-негров в Маршалловский центр НАСА.

В 1964 году, когда нам с тобой еще не исполнилось шести лет, я увидел людей, пикетировавших только что построенные многоквартирные дома в бронксовском квартале Ривердейл, в который мы хотели переехать. Люди протестовали, чтобы не позволить негритянским семьям, в том числе моей, сделать это. Я рад, что их усилия оказались напрасными. Эти здания назвали, возможно пророчески, «Квартирами с видом на небеса», и по прошествии лет на их крыше, в двадцати двух этажах над Бронксом, я разглядывал вселенную в свой любительский телескоп.

Мой отец был активистом движения за гражданские права и работал в команде мэра Нью-Йорка Линдсея, открывая возможности трудоустройства для молодежи из гетто (так тогда назывался «внутренний город»[32]). Год за годом отец сталкивался с большими проблемами и прямым противодействием: бедные школы, плохие учителя, мизерные ресурсы, подлый расизм и даже убийства коллег. Так что, пока ты праздновало успехи в освоении космоса, переходя от программ «Меркурий» и «Джемини» к программе «Аполлон», я наблюдал, как Америка делает все возможное, чтобы маргинализировать меня и мои планы на будущее.

Я искал у тебя ориентиры и ждал декларации о перспективах, где нашлось бы место мне и моим амбициям. Но у тебя не было места для меня. Конечно, я не должен винить тебя за пороки всего общества. Твое поведение было симптомом, а не причиной. И я знал это. Но тем не менее ты должно знать, что я – единственный в своем поколении, кто стал астрофизиком не благодаря твоим достижениям в космосе, а несмотря на них. Источником моего вдохновения стали библиотеки, подержанные книги о космосе из букинистических магазинов, мой любительский телескоп на крыше и планетарий имени Хайдена. После некоторых колебаний в школьные годы, когда путь в астрофизику порой казался мне путем наибольшего сопротивления через общественную недоброжелательность, я стал профессиональным ученым. Я стал астрофизиком.

За пролетевшие с тех пор десятилетия ты прошло длинный путь, на котором тебе не так давно встретился предложенный президентом и одобренный Конгрессом перспективный план, возвращающий нас с околоземной орбиты обратно на Землю. Те, кто еще не понял, что это значит для будущего нашей страны, скоро поймет, – когда увидит, как развитые и даже развивающиеся страны опережают нас в технологической и экономической мощи. Кроме того, теперь ты – от топ-менеджеров до самых заслуженных астронавтов – выглядишь как средний американец. Теперь ты едино со всеми согражданами. Примеров тому – масса, но особенно наглядно это было видно, когда в 2004 году публика сплотилась вокруг телескопа имени Хаббла, твоего самого любимого беспилотного проекта. Все тогда говорили на повышенных тонах и категорически возражали против возможного завершения этой миссии, настаивая на ее продлении еще на десять лет. Необыкновенные изображения космоса, полученные «Хабблом», произвели впечатление на всех нас, равно как и истории про астронавтов шаттла, которые налаживали этот телескоп на орбите и чинили его, а также про ученых, которые извлекли массу новой информации из его данных.

Более того, я даже вошел в круг твоих доверенных лиц, прилежно работая в твоем консультативном совете. Я осознал, что в своих лучших проявлениях ты бесподобно, и ничто в мире не может лучше тебя вдохновить нацию и породить плеяду амбициозных студентов, жаждущих стать учеными, инженерами и технологами, чтобы участвовать в величайшей в истории миссии. Ты стало фундаментальной частью американской идентичности, как в национальном, так и в мировом сознании.

Так что теперь, когда нам обоим исполнилось по сорок девять и мы вышли на пятидесятую орбиту вокруг Солнца, я хочу, чтобы ты знало, что я ощущаю твою боль и разделяю твою радость. И я надеюсь снова увидеть тебя на Луне. Но не останавливайся там. Наc зовет Марс и еще более далекие дали. С днем рождения, дружище, и даже если так было не всегда, то теперь-то я точно твой скромный слуга.

Нил Деграсс Тайсон,

астрофизик,

Американский музей истории естествознания

Глава десятая

Следующие пятьдесят лет в космосе[33]

Было бы сложно обсуждать следующие пятьдесят лет в космосе, не поразмышляв о предыдущих пятидесяти годах. Так вышло, что я родился на той же неделе, когда было основано НАСА, в начале октября 1958 года. Получилось, что мои ранние воспоминания относятся к началу 1960-х годов, то есть к эпохе «Аполлонов». На мировой арене это было бурное десятилетие, и Америка не оказалась в стороне. Мы участвовали в войне в Юго-Восточной Азии, разворачивалось движение за гражданские права, гремели политические убийства, а НАСА готовилось к отправке экспедиций на Луну.

В то время казалось, что какие бы критерии ни использовались для набора астронавтов, мне точно не попасть в отряд. Все астронавты, кроме двоих, набирались из числа военных. Одним из исключений был Нил Армстронг, гражданский летчик-испытатель и авиа– инженер, который стал командиром экспедиции «Аполлон-11» и первым человеком, ступившим на Луну. Другим был геолог Харрисон Шмитт, единственный ученый среди тех, кто отправлялся к Луне. Шмитт был пилотом лунного модуля «Аполлона-17» – последней американской лунной миссии.

Пожалуй, самым бурным годом в этом бурном десятилетии был 1968-й, однако же именно в этом году «Аполлон-8» стал первым в истории кораблем, который вышел за пределы низкой околоземной орбиты и отправился к Луне. Его путешествие состоялось в декабре, в конце этого богатого событиями и кровавого года. Во время полета «Аполлона-8» его команда сделала самый знаменитый снимок всех времен. Когда корабль облетел Луну сзади и астронавты снова увидели Землю, они вытащили камеру, взглянули сквозь иллюминатор командного модуля и засняли, как Земля восходит над лунным пейзажем. На этом снимке, широко известном под названием «Восход Земли», наша планета выглядит как космический объект, поднимающийся высоко в небе над другим космическим объектом. Эта фотография красивая и немного страшная, она одновременно вызывает восторг и смирение.

Кстати, название «Восход Земли» немного некорректное. Луна находится у Земли в приливном захвате, и это значит, что Луна всегда обращена к нам только одной стороной. Возникает искушение предположить, что для наблюдателя на Луне Земля восходит и заходит так же, как Луна восходит и заходит для наблюдателя на Земле. Но на самом деле на обращенной к нам стороне Луны Земля никогда не заходит. Она всегда видна, всегда плывет по небу.

Все помнят шестидесятые годы как эпоху достижений в пилотируемой космонавтике, хотя важные результаты были достигнуты и с автоматическими миссиями. Первые луноходы «Луна-9» и «Луна-13» были сделаны в СССР; «Рейнджер-7» стал первым американским спутником, сфотографировавшим поверхность Луны с близкого расстояния. Несмотря на то что эти миссии были на передовой линии нашего продвижения в космос, публика их не помнит, потому что за ними последовали гораздо более впечатляющие сюжеты: только когда исследования стали проводить посланцы в человеческом обличье, люди ощутили сопричастность событиям, происходившим на этом переднем крае.

Поскольку я вырос в Америке, для меня было само собой разумеющимся, что в общем и целом, все думают о завтрашнем дне, о следующем годе, о следующих пяти годах, о следующем десятилетии, и такие размышления считаются нормальным времяпрепровождением. Если спросить кого-нибудь: «Чем ты планируешь заняться?» – тебе не скажут, чем будут заниматься сегодня. Нет, скажут: «Я откладываю деньги на путешествие по Карибским островам» или «Мы собираемся купить дом побольше» или «Мы собираемся завести еще двоих детей». Люди грезят о будущем.

Конечно, американцы такие не одни. Но в некоторых странах, где я побывал, я встречал много людей, не думавших о будущем. И ни у одной из таких стран нет собственной космической программы. Я понял, что космос – это перспектива, которая заставляет людей мечтать о том, что может открыться завтра, и это – фундаментальное свойство человеческой личности.

По всему миру и во все времена, в каждом народе и в каждой культуре, даже бесписьменной, существовали сюжеты, мифологические или другого рода, которые связывали существование людей с их местом во вселенной и взаимоотношениями с ней. Так что это очень древние вопросы и древние загадки.

Люди – одни из немногих животных, которые прекрасно спят на спине. Кроме того, мы спим именно по ночам. И что же происходит, когда мы просыпаемся ночью, лежа на спине? Мы видим звезды. Возможно, из всех живых существ, когда-либо населявших Землю, мы единственные, кому любопытно происходящее на небе, и раз так, неудивительно, что нас волнует, какое место мы занимаем в космосе.

Космический твит № 9

Ночь – наш день. Выходите за астронома, и ночью всегда будете знать, где он.

14 июля 2010 года 06:08

В наши дни, когда мы размышляем о далеких космических объектах, мы можем строить планы полетов к ним. Мы были на Луне. Мы говорим о возможном полете к Марсу. Конечно, только в ХХ веке научные методы и инструменты, в частности методы и инструменты космических исследований, позволили нам без использования мифологии отвечать на давно мучавшие нас вопросы: откуда мы взялись? куда движемся? каково наше место во вселенной? Многие из ответов на такие вопросы появились не просто потому, что мы полетели на Луну или на какое-то другое небесное тело, а потому, что изучать космос удобно из космоса.

Большая часть сигналов, посылаемых в нашу сторону из космических глубин, не достигает поверхности Земли. Если бы не орбитальные телескопы, мы бы не смогли ничего узнать о черных дырах. Мы бы также ничего не узнали о разнообразных космических взрывах, информацию о которых доносит нам ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма-излучение. Мы были практически слепы, пока не отправили на орбиту многочисленные инструменты – телескопы, спутники, зонды, – позволившие проводить астрофизические исследования вне земной атмосферы, которую мы привыкли считать прозрачной.

Когда я размышляю о будущих исследованиях космоса, я не думаю о низкой околоземной орбите, о высотах менее двухсот километров. В 1960-е это был передний край. А теперь это обыденность. Работа там все еще может быть опасной, но это уже не передний край. Отправьте меня в какое-нибудь новое место. Давайте решимся на нечто большее, чем прогулки вокруг квартала.

Да, Луна – это пункт назначения. Марс – это пункт назначения. Но есть и другие, например точки Лагранжа. В них силы притяжения и центробежные силы в системе Земля – Луна или Земля – Солнце оказываются уравновешены. В таких точках можно строить космические станции. И у нас уже есть некоторый опыт, полученный при строительстве МКС, которая превосходит размером значительную часть объектов, когда либо построенных на Земле[34].

Cпросите меня: «Что такое культура?» – и я скажу, что это все, что мы делаем как нация или национальная группа или как жители некоторого города или области, не обращая на это особого внимания. Это то, что мы считаем само собой разумеющимся. Например, я из Нью-Йорка, поэтому прохожу мимо семидесятиэтажного здания, не обращая внимания на его высоту. При том что каждый турист, приезжающий в Нью-Йорк, только и делает, что смотрит вверх. И мне любопытно, что считают само собой разумеющимся люди других культур.

Иногда это нечто очень простое. В последний раз когда я был в Италии, я пошел в супермаркет и увидел, что целый ряд занят только макаронами. Я никогда не видел такого. Там были макароны таких форм, какие никогда не делают в Соединенных Штатах. Поэтому я спросил итальянских друзей: «Вам это бросается в глаза?» И они ответили: «Нет, это просто ряд с макаронами». В магазинах на Дальнем Востоке есть целые ряды с рисом, где возможности выбора превосходят все, что можно представить себе в Америке. Я спросил приятельницу, родившуюся не в Америке: «Что, по-твоему, я не замечаю в американских супермаркетах?» И она ответила: «У вас целые ряды готовых хлопьев к завтраку». Конечно же, для меня это просто ряд с хлопьями. У нас целые ряды безалкогольных напитков: кока-колы, пепси-колы и подобных им. И для меня это всего лишь ряд с газировкой.

К чему я привел эти примеры? К тому, что в Америке символы ее космической программы – такая же обыденность. Продаются магниты на холодильник в форме космического телескопа имени Хаббла. Можно купить лейкопластыри не только с Человеком-Пауком, Суперменом и Барби, но также с мерцающими в космической тьме звездами, планетами и их спутниками. Можно купить ананасы, нарезанные в форме разнообразных космических объектов. И люди уже не обращают особого внимания на этот космический компонент нашей культуры.

Несколько лет назад я работал в комиссии, целью которой было проанализировать сценарии развития американской аэрокосмической промышленности, переживавшей не лучшие времена, отчасти из-за успехов европейского «Эйрбаса» (Airbus)и бразильского «Эмбраэра» (Embrair). Мы ездили по миру, чтобы понять, в каком экономическом климате приходится работать американской промышленности, и посоветовать Конгрессу и аэрокосмической отрасли, как восстановить лидерство или хотя бы конкурентоспособность, которую они (и все мы) когда-то считали само собой разумеющейся.

Космический твит № 10

Вкусный космос: батончики «Марс», «Милки Вэй». «Мунпай», жвачки «Эклипс» и «Орбит», «Санкист», «Небесные вкусы». Съедобного «Урана» не бывает[35].

10 июля 2010 года 11:28

Итак, мы посетили разные страны в Западной Европе и двинулись дальше на восток. Наша последняя остановка была в Москве. Мы посетили Звездный городок – центр подготовки космонавтов, где установлен потрясающий памятник Юрию Гагарину. После обычных вступительных банальностей и утренней стопки водки директор Звездного городка откинулся на спинку стула, ослабил галстук и со страстью заговорил о космосе. Его глаза сияли, как и мои, и я ощущал связь, которую не чувствовал в Англии, Франции, Бельгии, Италии или Испании.

Конечно, эта связь между двумя странами существует из-за того, что в какой-то короткий по историческим меркам период времени они обе бросили все силы на то, чтобы вывести человека в космос. Этот порыв нашел свое отражение и в русской, и в американской культуре, так что мы не представляем себе жизни без космоса. Дух товарищества, витавший между мной и директором Звездного городка, заставил меня задуматься о том, каким был бы мир, если бы в этой деятельности участвовали все страны. Я представил себе, как все мы могли бы быть связаны на каком-то высшем уровне, над экономическими и военными конфликтами. И мне было удивительно, как две страны, так похоже мечтавшие о человеческом присутствии в космосе, могли на протяжении многих лет противостоять друг другу в эпоху после Второй мировой войны.

Есть еще один пример того, как космос становится частью культуры. Три года назад НАСА объявило, что будущая ремонтная экспедиция к космическому телескопу имени Хаббла может быть отменена, и эта новость вызвала в Америке большой резонанс. Знаете, кто сыграл главную роль в изменении этого решения? Не астрофизики, а широкая общественность. Почему? Потому что изображения, полученные «Хабблом», повсеместно красовались на стенах, на экранах компьютеров, на обложках компакт-дисков, на гитарах и даже на модных платьях, и таким образом люди ощущали личную сопричастность космическим открытиям. Публика сочла «Хаббл» своим, и после серии газетных передовиц, писем в редакцию, ток-шоу и дебатов в Конгрессе финансирование было восстановлено. Я не знаю другого примера в истории науки, когда бы общественность сочла научный инструмент своим. Но это и вправду произошло на наших глазах, потому что «Хаббл» стал частью американской массовой культуры.

Я нескоро забуду то глубокое чувство общности, которое я испытал в Звездном городке, непринужденно разговаривая с российскими исследователями космоса. Если бы такие чувства можно было распространить на весь мир, у нас были бы общие мечты и каждый смог бы думать о будущем. А если все станут думать о будущем, однажды мы все вместе сможем отправиться в космос.

Космический твит № 11

Было бы НАСАвское реалити-шоу «Лунный берег» популярнее «Берега Джерси»?[36] От ответа на этот вопрос зависит будущее нашей цивилизации!

16 мая 2011 года 08:18

Глава одиннадцатая

Космические возможности (интервью Джулии Галеф и Массимо Пильюччи из подкастаRationally Speaking[37])

Джулия Галеф: Сегодня гость в нашей студии – Нил Деграсс Тайсон, астрофизик и директор планетария имени Хайдена. Нил пришел к нам поговорить о нынешней ситуации с космической программой, о ее целях и о том, какую практическую пользу она приносит обществу. А если не приносит, зачем тратить на нее или на другую науку, не имеющую прикладного значения, деньги налогоплательщиков?

Нил Деграсс Тайсон: Позвольте мне напомнить слушателям, о чем идет речь. При планировании нового долгосрочного бюджета НАСА администрация Обамы существенно изменила стратегические планы нашего космического агентства. Некоторые из этих изменений – к лучшему, некоторые воспринимаются нейтрально, а некоторые – подвергаются суровой критике. Одно из них, которое почти не критикуется, а, напротив, всячески приветствуется – это стремление вывести НАСА за пределы низкой околоземной орбиты и передать эту деятельность в частные руки.

Когда наше правительство хочет создать новую отрасль промышленности, оно сперва вкладывает в нее какие-то средства, чтобы сделать ее привлекательной на финансовом рынке. Вначале эта деятельность несет в себе большие риски. Потом новые идеи превращаются в изобретения. Изобретения превращаются в патенты. Патенты начинают приносить прибыль. И только тогда, когда риски становится возможно оценить, финансовые рынки начинают обращать внимание на новые сферы для инвестиций. Уже сейчас бизнес активно использует низкую околоземную орбиту, предоставляя потребителям услуги, основанные на GPS, спутниковое телевидение и другие системы спутниковой связи. Все это уже коммерциализировано. Так что теперь идея в том, чтобы снова вывести НАСА на передний край исследований, где оно и должно находиться.

Массимо Пильюччи: Раз уж вы заговорили о низкой околоземной орбите – для чего конкретно там находится МКС?

НДТ: В еще большей степени, чем исследования в Антарктике, МКС – прекрасный пример международного сотрудничества, это самый большой проект такого рода в истории человечества, если не считать взаимодействия союзников во время войны.

Многие страны проводят совместные исследования в Антарктике. И никто не захватывает там территории, может быть, потому, что никто не хочет жить там. И это помогает сотрудничеству: никому не нужно быть «царем пустоземелья». Антарктика – не просто красивое место, но еще и уникальная площадка для многих научных исследований, отчасти из-за холода и сухости воздуха. А к тому же Южный полюс находится на большой высоте над уровнем моря, выше многих слоев атмосферы, мешающих наблюдениям ночного неба, так что астрофизика там процветает.

Так вот, как и Антарктика, МКС – это зона серьезного международного сотрудничества. Кроме того, этот проект показывает, что мы можем строить в космосе большие сооружения. Когда мы строим телескоп или какую-то другую установку, для нее нужна площадка, а значит, нужны силовые элементы, чтобы поддерживать всю эту тяжесть. Но на орбите все невесомо, и можно строить гигантские конструкции, которые на поверхности Земли не выдержали бы собственного веса.

МП: Следует ли из этого, что при передаче объектов на околоземной орбите из государственных рук в частные для МКС стоит сделать исключение?

НДТ: Не обязательно прямо сейчас приватизировать саму МКС, но стоит передать в частные руки доступ к ее ресурсам. Можно продавать путешествия на нее. Почему бы и нет? В соответствии с новым планом, это одно из первых направлений приватизации. И с этим никто не спорит. Вот на чем Обама немного обжегся, так это на отмене НАСАвского плана возвращения на Луну.

Луна – это привлекательная цель. Во-первых, она близко. И то, что мы уже побывали там, означает, что мы в большей степени уверены в успехе, чем в случае полета на Марс, где нас могут подстерегать как известные, так и неизвестные опасности. Отправляя астронавтов далеко за пределы земной магнитосферы, мы подставляем их под ионизирующее излучение от солнечных вспышек, создающих высокоэнергичные заряженные частицы, которые могут проникать в тело человека и ионизировать атомы в нем.

МП: Полагаете ли вы, что станция на Луне могла бы стать подспорьем на пути к Марсу?

НДТ: Нет. Обычно считается, что если вы отправляетесь к Марсу, по пути не нужно нигде останавливаться, потому что слишком много энергии уйдет на торможение, приземление и еще один старт. Если бы на Луне была атмосфера, можно было использовать ее для торможения, как это делает шаттл в атмосфере Земли. Вот зачем шаттл покрыт своей знаменитой плиткой – она рассеивает тепло при посадке. Если бы у нас не было такой возможности, чтобы погасить энергию его движения, шаттлу было бы не остановиться.

Космический твит № 12

На заметку: если паяльной лампой докрасна раскалить плитку обшивки шаттла, она остынет до комнатной температуры за то время, пока вы выключаете лампу.

9 марта 2011 года 11:34

А кроме того, разве мы берем с собой все необходимые ресурсы? Разве мы привязываем к машине супертанкер, когда отправляемся в автопробег до Калифорнии? Разве мы берем с собой ферму? Нет, мы рассчитываем на Квик Март[38], где можно и залить бензина, и купить еды.

Стратегическая задача, которую нужно решить для жизни и работы в космосе, – научиться использовать ресурсы, уже находящиеся там. Обамовская национальная программа космических исследований подразумевает, что мы будем разрабатывать новые ракеты-носители и технологии, которые однажды приведут нас на Марс, но в ней не сказано, когда именно это произойдет. И это беспокоит энтузиастов космических исследований.

Если бы мы выбирали, куда отправиться, на Луну или на Марс, бо́льшая часть ученых (за некоторыми заметными исключениями, но я говорю именно о большинстве ученых, включающем и меня самого) выбрала бы Марс. Есть очень много указаний на то, что по его поверхности когда-то текла жидкая вода и даже не очень четкие свидетельства того, что жидкая вода и сейчас оставляет следы на почве. Там также есть метан, выходящий из трещин в скалах. Но ученых влечет на Марс не только увлекательная геология (наверное, стоит называть ее марсологией, ведь «гео» означает «Земля»). За нашими исследованиями поверхности планет стоят непрекращающиеся поиски жизни, потому что на Земле жизнь есть везде, где есть жидкая вода.

ДжГ: Что вы можете сказать о преимуществах пилотируемой экспедиции к Марсу по сравнению с беспилотными исследованиями?

НДТ: Короткий ответ – преимуществ нет. Но позвольте обратить внимание на некоторые детали. Отправка человека в некоторую точку в космосе в двадцать – пятьдесят раз дороже, чем отправка робота. Допустим, вы геолог, и я говорю вам: «Я могу отправить вас на Марс вместе с вашим геологическим молотком и, возможно, несколькими приборами, которые позволят выполнить некоторые измерения. Могу один раз отправить вас, а могу за те же деньги отправить тридцать разных марсоходов в любые точки марсианской поверхности по вашему выбору, и на них будут стоять те же приборы, которые я мог бы отправить с вами». Что вы выберете?

МП: Кажется, ответ очевиден.

НДТ: С чисто научной точки зрения ответ очевиден. В этом и дело. Из-за такой разницы в стоимости любой ученый в ясном уме, заинтересованный в первую очередь в научных результатах, ни за что не отправил бы туда человека. Но тут есть два пути. Надо либо существенно снизить стоимость отправки людей на Марс, чтобы она была конкурентоспособна по сравнению с отправкой роботов, либо отправить человека, несмотря на высокую стоимость, потому что человек способен за несколько минут сделать то, на что у марсохода уйдет целый день. Ведь мозг человека может быстрее разобраться в том, что он видит, чем запрограммированный робот. Программа реализует только небольшую часть наших возможностей, ей до нас далеко. Если вы программист, можете ли вы сделать компьютер более догадливым, чем вы сами? Оставлю этот вопрос философам.

МП: Перед эфиром мы говорили на близкую к этому вопросу тему: как в исторической перспективе финансировались особенно крупные и дорогостоящие проекты.

НДТ: На самом деле есть всего три основания для расходования значительных частей национального благосостояния, три побудительных мотива. Один из них – прославление величества или божества: действия, предпринимаемые частично из-за глубокого уважения, а частично – из глубокого страха перед силой, для которой мы строим монумент.

МП: Можно было бы попросить Папу Римского профинансировать экспедицию на Марс.

НДТ: В принципе, да. Однако мы живем в эпоху, когда национальные государства редко бывают движимы этим мотивом. Остаются два других: ожидание экономического эффекта и, конечно, война. Я называю их мотив «не хочу умирать» и мотив «не хочу умереть нищим».

Все мы помним, как президент Кеннеди сказал: «Я уверен, что эта страна должна взять на себя обязательство до конца нынешнего десятилетия высадить человека на Луну и вернуть его на Землю». Это были мощные слова; они пробудили национальные амбиции. Но эта речь прозвучала на совместном заседании обеих палат Конгресса 25 мая 1961 года, всего через несколько недель после того, как Советский Союз успешно запустил на орбиту Юрия Гагарина – первого человека, побывавшего в космосе. Речь Кеннеди была реакцией на отсутствие у Соединенных Штатов «пассажирских» ракет, достаточно безопасных для отправки человека в космос. Отправляя на орбиту спутник, можно использовать более дешевые материалы и конструкции, чем для отправки человека.

Несколькими абзацами выше в той же речи Кеннеди сказал: «Поскольку мы собираемся выиграть разворачивающуюся сейчас во всем мире битву между свободой и тиранией, волнующие события в космосе, произошедшие несколько недель назад, должны были ясно показать нам, как уже показал запуск „Спутника“ в 1957 году, что это смелое предприятие оказывает повсеместное влияние на людей, которые пытаются выбрать, каким путем им двигаться». Это был боевой клич в борьбе против коммунизма.

МП: Это было политическое заявление.

НДТ: Конечно. Он мог бы сказать: «Давайте отправимся на Луну – это прекрасная площадка для исследований!» Но этого было бы недостаточно, чтобы Конгресс выписал чек (бывают моменты, когда кто-то должен выписать чек).

ДжГ: Верно. Тогда катализатором был Советский Союз, а сейчас катализатор – Китай. Китайская космическая программа идет вперед, так? И в ближайшие десять или пятнадцать лет Китай сможет конкурировать с нами за место главной сверхдержавы в мире. Так что это, в принципе, может снова разжечь интерес к финансированию космических исследований.

НДТ: «Момент „Спутника“»[39].

ДжГ: Хорошее название. Однако исследования, финансирование которых может быть связано с таким событием, с научной точки зрения могут оказаться не самыми актуальными.

НДТ: Сама по себе наука никогда не была способна стать причиной для дорогих проектов. Ниже определенного уровня, зависящего от благосостояния конкретной страны, деньги на науку можно тратить без трудных дебатов. Например, стоимость космического телескопа имени Хаббла за все время его работы составила около 10–12 миллиардов долларов, меньше миллиарда в год. Такая сумма находится ниже критического уровня для научного или иного проекта, не основанного на экономической целесообразности или военных соображениях. Но если поднять стоимость выше 20–30 миллиардов, имея при этом в виду не почти готовую систему вооружения, не новые нефтяные скважины и не возможность лицезреть Бога, то, скорее всего, средства не будут выделены. Именно это случилось со сверхпроводящим суперколлайдером. Америка собиралась построить самый мощный в мире ускоритель; он был задуман в конце 1970-х, и финансирование началось в середине 1980-х. И вот наступает 1989 год, и что происходит? Разражается мир.

ДжГ: Как некстати!

МП: Терпеть не могу такое!

НДТ: Когда вы воюете, деньги текут рекой. В 1945 году физики со своим Манхэттенским проектом фактически выиграли войну на Тихоокеанском театре военных действий. Задолго до того, как была сделана бомба, и потом, на протяжении всей холодной войны, Америка планомерно и полномасштабно финансировала исследования в области физики частиц. А потом в 1989 году рухнула Берлинская стена, и в течение четырех лет весь бюджет сверхпроводящего суперколлайдера был обнулен.

И что происходит? Европа говорит: «Мы поднимем упавшее знамя». Они начинают строить Большой адронный коллайдер в ЦЕРНе (европейском центре ядерных исследований), и теперь мы стоим на берегу, смотрим и кричим: «А можно мы присоединимся к вам? Может, мы чем-нибудь поможем?»

МП: Я вспомнил интересный обмен репликами с тех слушаний, о которых вы говорите. Один сенатор, который подсчитывал все возрастающую стоимость суперколлайдера, сказал Стивену Вайнбергу, физику, который выступал в Конгрессе в качестве эксперта: «К сожалению, проблема в том, что мне трудно объяснить эти расходы своим избирателям, потому что, кроме всего прочего, никто не питается кварками». И тогда Вайнберг, в своей обычной манере, сделал вид, что производит какие-то расчеты на листке бумаги, и сказал, как мне помнится, нечто вроде: «На самом деле, сенатор, я сейчас прикинул, что сегодня на завтрак вы съели миллиард миллиардов миллиардов кварков». Но в итоге крупные проекты по фундаментальным исследованиям финансируются, только если они опираются на ту большую триаду, которую вы упомянули.

НДТ: Приходится либо опираться на один из ее компонентов, либо проходить под порогом финансирования, за которым начинаются разбирательства.

МП: Может возникнуть резонный вопрос: «А разве так не должно быть?» В некотором смысле тот сенатор правильно спросил: «Как я объясню это своим избирателям?»

НДТ: Я готов утверждать, что, даже если бы Вайнберг сказал: «Косвенными результатами этого проекта будут гигантские технологические скачки», проект бы все равно отменили. Ему надо было бы сказать: «В конечном итоге у вас будет оружие, которое защитит нашу страну». Есть еще один знаменитый ответ, не помню, кто кому это сказал, но он бы тут сработал. Сенатор спрашивает ученого: «Что в этом проекте может послужить для обороны Америки?» – вот так прямо спрашивает, в военном смысле – и ученый отвечает: «Сенатор, я не знаю, что в этом проекте может послужить для обороны Америки – разве что он сделает Америку достойной того, чтобы ее оборонять».

МП: Это замечательный аргумент, но он, как вы знаете, не работает.

НДТ: Да, это хороший заголовок, но он не позволяет получить финансирование. Если только не считать, что наше население и наша культура принципиально отличаются от тех, что существовали в течение последних пяти тысяч лет, исходя из истории самых крупных профинансированных проектов, я бы сказал, что раз мы хотим отправиться на Марс, нужно найти для этого либо экономическую, либо военную причину. Как-то раз я пошутил на эту тему и сказал: «Давайте организуем утечку информации о том, что Китай хочет построить на Марсе военную базу. И тогда мы будем на Марсе уже через двенадцать месяцев».

ДжГ: Как вы думаете, какой вывод можно сделать из того факта, что множество научных открытий, в конечном счете оказавшихся очень полезными с практической точки зрения, были сделаны случайно во время поисковых исследований или во время исследований в совершенно несвязанных областях знания – вывод, что исследователям везет? Можно ли подать это как цель космических исследований?

НДТ: Отличный вопрос! Но нет, это не работает. Потому что промежуток времени между случайным научным открытием на границе познанного и полностью разработанным с инженерной и дизайнерской точки зрения продуктом, выведенным на рынок, обычно длиннее, чем электоральный цикл тех, кто распределяет финансирование. Невозможно заставить политиков пойти на такие инвестиции, потому что необходимость этого невозможно прямо связать с нуждами их избирателей. Так что я думаю, что мы вряд ли когда-нибудь отправимся на Марс, если для этого не найдется экономических или военных причин.

Кстати, я знаю, как обосновать расходы на уровне 100 миллиардов долларов. Но на мою подачу ушло бы больше времени, чем на так называемый «подъемный диалог» с конгрессменом, когда у вас есть всего тридцать секунд на объяснения, и только один шанс – вперед! Мне, наверное, понадобились бы три минуты.

ДжГ: Вы могли бы притормозить этот подъемник.

МП: Или, если бы вы хотели донести свое мнение до широкой публики, а не до конгрессмена, вы могли бы сказать: «Вот хорошая причина, почему нужно финансировать космические исследования или фундаментальные астрофизические исследования. Дело не в моем любопытстве и не в желании получать зарплату за работу, которая мне нравится».

НДТ: Вообще-то, мы финансируем фундаментальные астрофизические исследования. Но ведь наш разговор не о них, а программе пилотируемых космических полетов. Это она требует больших затрат. Это она требует бюджетных вложений на уровне, значительно превышающем порог, за которым начинаются тяжелые обсуждения, и у вас не остается другого выбора, кроме апелляции к этим величайшим в истории культуры мотивам. Фундаментальные исследования развиваются. У нас есть космический телескоп имени Хаббла, через несколько лет мы планируем запустить к Марсу очередную исследовательскую лабораторию; прямо сейчас на орбите Сатурна работает аппарат «Кассини», который наблюдает эту планету, ее спутники и системы колец. Еще один аппарат движется к Плутону. Мы создаем телескопы, способные регистрировать излучение в ранее недоступных частях электромагнитного спектра. Мы делаем науку. Мне бы хотелось, чтобы этих исследований было больше, но, так или иначе, они есть.

МП: Но это не относится к Большому адронному коллайдеру, который делают европейцы.

ДжГ: Есть еще одна возможная причина для путешествий в космосе, о которой мы еще не поговорили. Вы упоминали идею о том, что если мы станем нацией космических путешественников, Луна и Марс, возможно, понадобятся нам как перевалочные пункты, своего рода заправки «Квик Март». Как вы думаете, можно ли в качестве причины инвестиций в космос указать на то, что в какой-то момент Земля станет непригодной для жизни?

НДТ: Многие считают, что это серьезная причина. Среди них такие люди, как Стивен Хокинг и принстонский астрофизик Джон Ричард Готт. Однако, если бы мы научились создавать земные условия на Марсе и перемещать туда миллиарды людей, конечно, мы бы уже умели приводить в порядок реки, океаны и атмосферу Земли, а также отражать астероиды. Так что я не думаю, что для сохранения нашей цивилизации обязательно переселяться на другие планеты.

Глава двенадцатая

Путь к открытиям[40]

От новых мест к новым идеям

Насколько нынешнее общество отличается от того, каким оно было год назад, в прошлом веке или в прошлом тысячелетии? Список достижений в медицине и в науке в целом убедит кого угодно, что мы живем в особое время. Изменения очень заметны, труднее увидеть, что осталось прежним.

Несмотря на все технологии, мы все еще человеческие существа, не больше и не меньше, чем в любой другой исторический период. В частности, некоторые фундаментальные силы, действующие в обществе, меняются медленно, если вообще меняются; поведение современных людей все еще определяется ими. Мы забираемся в горы, вступаем в войны, соперничаем за сексуальных партнеров, ищем развлечений и стремимся к власти, политической или экономической. Жалобы на падение общественных нравов и «нынешнюю молодежь» тоже неизменны. Вот мнение, высказанное на ассирийской глиняной табличке около 2800 года до нашей эры:

В наши дни мир вырождается… процветают взяточничество и коррупция, дети больше не слушаются родителей, каждый человек хочет написать по книге и, очевидно, приближается конец света.

Может быть, стремление забраться на гору разделяет не всякий, но, кажется, что стремление к открытиям, которое само по себе может заставить одних людей забираться в горы, а других – изобретать новые способы приготовления пищи, более универсально, и именно это стремление на протяжении столетий приводило к изменениям в обществе. Открытия – единственная сфера нашей деятельности, которая происходит исключительно из самой себя, продолжается из поколения в поколение и расширяет понимание вселенной человеком. И не важно, где именно проходит граница неизвестного – по другую сторону океана или по другую сторону Галактики.

Открытия заставляют постоянно сравнивать известное с вновь открытым. Успешные открытия в прошлом часто показывают, как совершать следующие. Если вы обнаружили нечто, не имеющее аналогов в вашем опыте, – это персональное открытие. Если вы обнаружили нечто, не имеющее аналогов в мире, – форму жизни, явление или физический процесс, – это открытие для всего человечества.

Помимо очевидного «посмотрите, что я нашел!» открытие может принимать множество форм. В древности первооткрывателями были люди, отправлявшиеся через океан в долгие путешествия к неизведанным местам. Когда они добирались до цели, их взору, слуху, обонянию, осязанию и вкусу представлялось нечто, недоступное на расстоянии. Такова была эпоха Великих географических открытий в XVI веке. А когда мир был исследован и карты всех континентов составлены, открытия переместились из области путешествий в область идей.

В самом начале XVII века почти одновременно были изобретены, возможно, два самых важных в человеческой истории научных инструмента: микроскоп и телескоп. (Не то чтобы это имело какое-то значение, но среди восьмидесяти восьми созвездий, имеющих названия, есть названные в честь каждого из них: созвездие Microscopium и созвездие Telescopium.) Голландский оптик Антони ван Левенгук привнес микроскоп в мир биологии, а итальянский физик и астроном Галилео Галилей направил в небо собственноручно изготовленный телескоп. Эти два изобретения провозгласили новую эру открытий, совершаемых с помощью технологий, расширивших возможности органов чувств человека и показавших ему природный мир в совершенно новых и, можно сказать, даже еретических формах. Существование бактерий и других простейших организмов, которое можно было обнаружить только с помощью микроскопа, выходило за рамки человеческого опыта. Нескольких фактов, установленных Галилеем, – наличия пятен на Солнце, наличия спутников у Юпитера и того, что все светила не вращаются вокруг Земли, – оказалось достаточно, чтобы выбить почву из под ног у аристотелевской модели мира, которой учила католическая церковь, и отправить Галилея под домашний арест.

Открытия, сделанные с помощью телескопа и микроскопа, бросили вызов «здравому смыслу». Они навсегда изменили суть и способы новых открытий; «здравый смысл» больше не считается эффективным инструментом интеллектуальной деятельности. Эти открытия показали, что наши пять естественных чувств не просто недостаточны, но и что на них нельзя полагаться. Теперь для понимания требуются надежные измерения, выполненные в ходе аккуратно и точно поставленных экспериментов, результаты которых могут не совпадать с чьими-то предубеждениями. Научный метод, состоящий в построении гипотез, беспристрастных проверках и перепроверках, стал приносить значимые результаты и с тех самых пор беспрерывно используется нами, безусловно исключив из процесса исследований и открытий плохо оборудованного дилетанта-обывателя.

Мотивация открытий

Основным методом большинства исследователей древности были путешествия, потому что технологии были еще недостаточно развиты для того, чтобы использовать другие методы. Очевидно, для исследователей-европейцев было очень важно что-нибудь открыть, поэтому все новые места объявлялись «открытыми» и торжественно украшались флагами, даже когда на берегу стояли многочисленные представители туземного населения.

Что заставляет нас заниматься исследованиями? В 1969 году астронавты «Аполлона-11» Нил Армстронг и Базз Олдрин приземлились на Луне, гуляли и резвились на ее поверхности. Впервые в истории люди приземлились на поверхность другого мира. Будучи людьми западноевропейской культуры и первооткрывателями по натуре, мы тут же в старинной империалистской манере установили там свой флаг, хотя в этот раз никакие аборигены не вышли поприветствовать нас. И вдоль верхней части флага пришлось вставить палочку, чтобы в этом пустом безвоздушном мире изобразить эффект фотогенично надутого бризом полотнища.

Экспедиции на Луну обычно считаются величайшим технологическим достижением человечества. Однако я бы немного изменил наши первые слова и действия на ней. Ступив на лунную поверхность, Нил Армстронг сказал: «Это один маленький шаг для человека, но гигантский скачок для всего человечества» – и установил американский флаг в лунный грунт. Если бы это действительно был скачок для «человечества», наверное, надо было бы установить флаг Объединенных наций. А если бы эти слова был политически честны, надо было бы сказать «гигантский скачок для Соединенных Штатов Америки».

Поток бюджетных средств, питавший эру американских достижений в космосе, исходил от налогоплательщиков и был мотивирован перспективой военного конфликта с Советским Союзом. Крупномасштабное финансирование требует крупномасштабных мотивов. Война – это превосходный мотив, из-за которого были осуществлены такие проекты, как Великая Китайская стена, атомная бомба, а также советская и американская космические программы. И в самом деле, в результате двух мировых войн, произошедших в течение тридцати лет, и последовавшей за ними продолжительной холодной войны, в ХХ веке скорость научных и технологических открытий в Западном мире многократно возросла.

Второй мотив финансирования крупномасштабных проектов, лишь немного уступающий в эффективности первому, – перспектива экономического эффекта. Примером этого могут служить путешествия Колумба, финансирование которых потребовало заметной части валового национального продукта Испании, и строительство Панамского канала, позволившее в ХХ веке открыть то, что не удалось Колумбу в XV веке, – короткий торговый путь на Дальний Восток.

Космический твит № 13

Чтобы пересечь Атлантику, в 1492 году Колумбу потребовалось 3 месяца. Шаттл делает это за 15 минут.

16 мая 2011 года 09:30

Когда крупномасштабный проект основывается исключительно на жажде открытий, шансы получить прорывные результаты, ради которых проект и задумывается, весьма велики, однако весьма невелики шансы получить адекватное финансирование. Американский проект сверхпроводящего суперколлайдера – гигантского подземного ускорителя частиц, который должен был расширить наше понимание фундаментальных сил, действующих в природе, и физических условий, существовавших в ранней вселенной, – не смог продвинуться дальше огромной ямы в земле. И наверное, это неудивительно. Этот проект стоил более 20 миллиардов долларов, что было намного больше ожидаемого косвенного экономического эффекта, а очевидного военного значения у этой затеи не было.

Когда крупномасштабный проект основывается на чьем-то эго или желании прославиться, он редко выходит за рамки архитектуры как таковой, как Хёрст-касл[41] в Калифорнии, Тадж Махал в Индии или Версальский дворец во Франции. Такие шикарные памятники отдельным индивидуумам всегда были роскошью, будь то в обществе успеха или в обществе эксплуатации, и представляют собой непревзойденные достопримечательности для туристов, но не достигают уровня открытия.

Большинство людей не может позволить себе пирамиду, лишь немногим удается стать первыми на Луне или вообще где-нибудь. Однако это не умаляет нашего желания где-нибудь отметиться. Подобно животным, которые метят территорию рычанием или мочой, в отсутствие флагов люди стремятся вырезать или написать краской свое имя, и не важно, насколько священен или почитаем открытый ими клочок земли. Если бы астронавты «Аполлона-11» забыли взять с собой флаг, они бы высекли на ближайшем валуне «Нил и Базз были тут – 7/20/69[42]». Так или иначе, наша космическая программа оставила на поверхности Луны множество свидетельств о шести визитах «Аполлонов»: всякого рода балласт и аппаратура, от мячиков для гольфа до лунных автомобилей. Усеянный нашим мусором лунный грунт представляет собой доказательство наших открытий, и в то же время показывает их последствия.

Астрономы-любители, которые тщательнее, чем кто-либо другой, следят за происходящим на небе, особенно эффективно обнаруживают новые кометы. Возможность дать чему-нибудь свое имя – хорошая мотивация: если вы откроете яркую комету, весь мир будет называть ее вашим именем. Известные примеры этому – не нуждающаяся в представлениях комета Галлея, обладающая изящным длинным хвостом комета Икея-Сёки (возможно, красивейшая из комет ХХ века), а также комета Шумейкеров-Леви 9, которая врезалась в атмосферу Юпитера в июле 1994 года, почти ровно через 25 лет после высадки на Луну экипажа «Аполлона-11». Однако, будучи одними из самых знаменитых небесных тел нашего времени, эти кометы не позволили ни установить на себе флаг, ни вырезать чьи-нибудь инициалы.

Если считать, что деньги – самая ожидаемая награда за достижения, у ХХ века было отличное начало. Список самых выдающихся и плодотворных научных открытий во многом соответствует списку лауреатов Нобелевской премии, которую шведский химик Альфред Бернхард Нобель учредил на средства, накопленные благодаря производству оружия и изобретению динамита. Впечатляющий размер этой премии – сейчас она достигает полутора миллионов долларов – играет роль морковки для многих ученых: физиков, химиков и медиков. Премии начали присуждать в 1901 году, через пять лет после смерти Нобеля, и это удачно совпало с эпохой, когда стоимость исследований как раз стала сопоставима с объемом «приза». Однако, если в качестве показателя использовать количество публикаций, получится, что, например, в астрофизике за последние пятнадцать лет было сделано столько же открытий, сколько за всю предшествовавшую историю исследований. Может, когда-нибудь Нобелевские премии будут присуждать ежемесячно?

Открытия и расширенные возможности органов чувств

Если считать, что технологии как будто бы придают дополнительную силу нашим мышцам и дополнительные возможности нашему мозгу, то наука многократно расширяет возможности наших органов чувств, выводя их далеко за пределы, установленные природой. Самый простой способ лучше почувствовать – подойти поближе; деревья не могут ходить, но, с другой стороны, у них нет и глазных яблок. Люди считают, что глаз – это замечательный орган. Он способен фокусироваться как на близких, так и на далеких объектах, приспосабливаться к очень разным уровням освещенности и различать цвета – все, что нужно органу чувств. Однако, если подумать о том, как много спектральных диапазонов для нас невидимы, придется признать, что люди практически слепы, и, даже если подойти поближе, все равно ничего не увидишь. Насколько хорош наш слух? Летучие мыши могут летать вокруг нас ровными кругами, и чувствительность их слуха на порядок превосходит нашу. А если бы человеческое обоняние было таким же хорошим, как у собак, тогда бы не песик Фидо, а его хозяин Фред вынюхивал бы наркотики и взрывчатку.

История человеческих открытий – это история безграничного стремления расширить возможности наших органов чувств, и именно из-за этого мы распахнули новые окна во вселенную. Начиная с шестидесятых годов прошлого века, с первых советских и американских миссий к Луне и к планетам Солнечной системы, программируемые космические зонды, которые мы справедливо называем автоматическими межпланетными станциями, стали (и все еще остаются) стандартным методом космических исследований. У космических роботов есть несколько несомненных преимуществ перед астронавтами: их дешевле запускать, они могут проводить очень точные измерения, не будучи стесненными громоздким скафандром, и поскольку, в обычном понимании этого слова, они не живые, они не могут погибнуть в результате космической аварии. И тем не менее, пока компьютеры не научатся быть такими же любопытными, как люди, и с ними не будут случаться такие же озарения, и пока компьютеры не смогут заниматься синтезом идей и совершать открытия, когда нечто новое предстает перед ними, они так и останутся всего лишь инструментами для исследования того, что мы уже ожидаем увидеть и узнать. К сожалению, глубокие озарения о природе нашей вселенной пока что скрыты за вопросами, которые нам еще предстоит задать.

Самое существенное улучшение наших немощных органов чувств – это способность видеть в невидимых невооруженному глазу диапазонах электромагнитного спектра. В конце ХIX века немецкий физик Генрих Герц поставил эксперименты, которые позволили собрать воедино то, что ранее считалось отдельными видами излучения. Оказалось, что радиоволны, инфракрасный и видимый свет, а также ультрафиолетовое излучение – близкие родственники в семействе, члены которого отличаются друг от друга только энергией. Полный спектр, включающий и диапазоны, открытые после Герца, начинается от самых низких энергий, называемых радиоволнами, и продолжается по мере роста энергии к микроволнам, к инфракрасному и видимому свету (включающему в себя «семь цветов радуги»: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый), к ультрафиолетовым и рентгеновским лучам и, наконец, к гамма-излучению.

У Супермена с его рентгеновским зрением не так уж много преимуществ перед современными учеными. Да, он немного сильнее среднего астрофизика, но в наши дни астрофизики могут «видеть» во всех основных диапазонах электромагнитного спектра. Без этого улучшенного зрения мы были бы не просто слепы, но и невежественны, потому что многие астрофизические явления видны только в определенных спектральных «окнах».

Давайте вспомним несколько открытий, сделанных в каждом из этих окон, и начнем с радиоволн, регистрация которых требует приборов, сильно отличающихся от сетчатки человеческого глаза.

В 1931 году Карл Янский, работавший в компании «Телефонные лаборатории Белла», с помощью собственноручно изготовленной антенны впервые «увидел» радиосигналы внеземного происхождения. На самом деле он открыл центр нашей галактики Млечный Путь. Его радиосигнал был настолько силен, что если бы человеческий глаз был чувствителен к радиоволнам, галактический центр был бы для нас одним из самых ярких объектов на небе.

С помощью специальной электроники особым образом закодированный радиосигнал можно передавать и преобразовывать в звук в гениальном устройстве под названием радиоприемник. Так что, фактически, расширив возможности нашего зрения, мы улучшили и наш слух. Сигнал от любого источника радиоволн (на самом деле, вообще от любого источника энергии) можно преобразовать в вибрации динамика – это простой факт, который иногда не понимают журналисты. Например, когда было открыто радиоизлучение Сатурна, астрономам ничего не стоило подключить к радиоприемнику динамик, преобразовав сигнал в звуки, слышимые человеческим ухом; в результате некоторые журналисты написали, что от Сатурна доносятся «звуки» и что сатурнианская жизнь пытается что-то сказать нам.

С помощью гораздо более чувствительных и изощренных по сравнению с антенной Карла Янского радиодетекторов астрофизики теперь исследуют не только Млечный Путь, но и всю вселенную. Из-за человеческой склонности верить только собственным глазам поначалу люди не очень доверяли регистрации космических радиоисточников, пока эти же источники не были наблюдены в обычный телескоп. К счастью, большинство радиоизлучающих объектов также излучают хоть немного видимого света, так что «слепая» вера требовалась не всегда. Со временем радиотелескопы совершили множество открытий, в том числе с их помощью были открыты квазары (это не очень четкое сокращение от «квази-звездный радиоисточник») – одни из самых далеких и самых энергичных объектов в известной нам вселенной.

Богатые газом галактики излучают радиоволны с помощью содержащихся там в изобилии атомов водорода (более 90 % всех атомов в космосе – это атомы водорода). Большие массивы радиотелескопов, соединенных между собой высокоскоростными кабелями, могут с огромной четкостью строить изображения газа в галактиках, на которых видны мельчайшие детали: завихрения, узлы, нити и полости. Картирование галактик во многом похоже на работу картографов XV–XVI веков, чьи – пусть и непропорциональные – изображения материков представляли собой благородную человеческую попытку описать физически недоступные миры.

Длины микроволн меньше, а их энергия – больше, чем у радиоволн. Если бы глаз человека мог видеть микроволны, мы бы видели луч, испускаемый радаром прячущегося в кустах дорожного патруля, а излучающие микроволны вышки сотовой связи были бы просто залиты светом. Однако камера микроволновой печки выглядела бы точно так же, как сейчас, потому что сетка, встроенная в ее дверцу, отражает микроволны обратно в камеру. Таким образом, стекловидное тело вашего глаза защищено и не поджаривается заодно с едой.

Телескопы микроволнового диапазона, которые появились только в конце 1960-х годов, позволяют нам рассматривать холодные и плотные облака межзвездного газа, которые в конечном счете коллапсируют, рождая звезды и планеты. Тяжелые элементы, содержащиеся в этих облаках, охотно собираются в сложные молекулы, излучающие микроволны со спектром, в точности совпадающим со спектром таких же молекул на Земле, и это позволяет нам безошибочно отождествлять их. Некоторые из этих молекул, например NH_3 (аммиак) и H_2O (вода), постоянно используются в быту, другие, например СО (угарный газ) и HCN (синильная кислота), смертельны, и их надо всеми силами сторониться. Некоторые космические молекулы напоминают о больнице, например H_2CO (формальдегид) или C_2H_5OH (этиловый спирт), а иные – ни о чем особенном не говорят, например N_2H+ (диазенилий) или HC_4CN (цианодиацетилен). Всего в космосе обнаружено уже более 150 видов молекул, в том числе глицин – аминокислота, входящая в состав множества белков, то есть необходимая для жизни в известной нам форме. Мы и вправду сделаны из звездной пыли. Антони ван Левенгук гордился бы этим.

С помощью микроволнового телескопа было сделано важнейшее открытие в астрофизике: обнаружено остаточное тепловое излучение, происходящее от ранних этапов развития нашей вселенной. В 1964 году в ходе эксперимента, результаты которого были впоследствии оценены Нобелевской премией, это излучение было впервые измерено физиками из «Телефонных лабораторий Белла» Арно Пензиасом и Робертом Уилсоном. Это излучение – присутствующий повсюду и текущий во все стороны океан света, обычно называемый космическим микроволновым фоном или реликтовым излучением вселенной, температура которого на сегодня составляет около 2,7 градуса выше абсолютного нуля, – в основном состоит из микроволн (хотя в нем есть волны любой длины). Это открытие стало настоящим торжеством случайности. Пензиас и Уилсон ставили довольно скромную задачу: найти земные источники, которые могли бы создавать помехи микроволновой связи, но то, что обнаружили, оказалось убедительным доказательством теории Большого взрыва. Как будто вы забросили удочку, чтобы поймать пескарика, а вытащили голубого кита.

Двигаясь дальше по электромагнитному спектру, мы попадаем в инфракрасный диапазон. Хотя он невидим для человека, любители фастфуда ценят его, потому что их картошка-фри часами хранится под инфракрасными лампами, чтобы попасть к покупателям слегка подогретой. Эти лампы все-таки излучают немного видимого света, однако их основная мощность приходится на невидимые инфракрасные фотоны, которые охотно поглощаются едой. Если бы сетчатка человеческого глаза была чувствительна к инфракрасному излучению, даже беглый взгляд на полуночные комнаты, где освещение уже выключено, ясно различил бы все объекты, температура которых выше температуры воздуха: выключенные, но еще не остывшие горелки газовой плиты или утюг, которым недавно гладили мятые воротнички рубашек, трубы парового отопления, а также не прикрытую одеждой человеческую кожу. Конечно, это не добавляет деталей к картине, видимой в обычном свете, но нетрудно представить, как можно было использовать такое расширенное зрение: например, зимой осматривать дом в поисках мест с плохой теплоизоляцией.

В детстве я был в курсе, что инфракрасное зрение помогает обнаружить чудовищ, прячущихся в стенном шкафу, только если они теплокровные. Но ведь все знают, что обычно чудовища из шкафа – холоднокровные рептилии. Так что инфракрасное зрение совершенно не поможет увидеть такого монстра – он просто сольется со стенками и дверью этого шкафа.

В астрофизике инфракрасное окно особенно полезно для исследований плотных облаков, в которых находятся звездные «ясли», где молоденькие звездочки укрыты толстыми пеленками из остаточного газа и пыли. В таких облаках большая часть видимого света, излучаемого сидящими внутри звездами, поглощается и переизлучается в инфракрасном диапазоне, так что оптическое окно оказывается бесполезным. Таким образом, наблюдения в инфракрасном диапазоне особенно эффективны при изучении плоскости Млечного Пути, потому что там видимый свет от звезд затмевается особенно сильно. Возвращаясь к земным делам, можно вспомнить, что инфракрасные снимки земной поверхности, сделанные со спутников, среди прочего показывают теплые океанские течения, как, например, Северо-Атлантическое, которое огибает Британские острова с запада и не дает им стать крупным лыжным курортом.

Видимая часть спектра известна нам лучше всего. Энергия, излучаемая Солнцем, температура поверхности[43] которого составляет около шести тысяч градусов выше абсолютного нуля, максимальна в видимой части спектра, так же как и чувствительность сетчатки человеческого глаза, и поэтому наше зрение так хорошо работает днем. Если бы не такое совпадение, можно было бы жаловаться, что часть этой хорошей чувствительности пропадает понапрасну.

Обычно мы не думаем о видимом свете как о проникающем излучении, но этот свет почти беспрепятственно проходит сквозь стекло и воздух. А вот ультрафиолет без зазрения совести поглощается обычным стеклом. Так что, если бы наши глаза были чувствительны только к ультрафиолету, стеклянные окна не очень отличались бы для нас от окон, заложенных кирпичом. Звезды, температура которых всего раза в четыре выше, чем у Солнца, производят огромное количество ультрафиолета. К счастью, в видимом диапазоне они тоже достаточно ярки, так что их открытие не зависит от наличия ультрафиолетовых телескопов. Поскольку озоновый слой нашей атмосферы поглощает большую часть попадающего в нее ультрафиолетового и рентгеновского излучения, детальные исследования самых горячих звезд лучше проводить на околоземной орбите или за ней, и это стало возможно только с 1960-х годов.

Как будто провозглашая начало века расширенного зрения, в 1901 году первую в истории Нобелевскую премию по физике присудили немецкому ученому Вильгельму Рентгену за открытие излучения, теперь носящего его имя. С точки зрения астрофизики и рентгеновское, и ультрафиолетовое излучение может указывать на наличие в источнике черной дыры – одного из самых экзотичных объектов во вселенной. Черные дыры – это ненасытные утробы, которые не излучают никакого света, потому что их тяготение так сильно, что даже свет не может вырваться из его объятий, однако их присутствие выдает излучение спиралей нагретого газа, который они заглатывают. Ультрафиолетовое и рентгеновское излучение – основной способ выделения энергии веществом, падающим на черную дыру.

Стоит напомнить, что сам по себе акт открытия не подразумевает, что вы понимаете, что именно открыли, ни заранее, ни сразу после. Так получилось с реликтовым излучением, и так же получилось с гамма-всплесками. Загадочные и как будто случайно разбросанные по небу вспышки гамма-излучения впервые обнаружили в 1960-е годы с помощью спутников, искавших излучение от тайных советских испытаний ядерного оружия[44]. Только спустя десятилетия специальные научные спутники совместно с наземными телескопами, регистрировавшими послесвечение гамма-всплесков, показали, что эти события – отзвук катастрофической гибели далеких звезд.

Регистрация частиц, в том числе субатомных, может привести ко многим открытиям. Однако есть одна особенная частица, которая ускользает от регистрации: неуловимое нейтрино. Когда нейтрон распадается на протон и электрон, рождается представитель клана нейтрино. Например, в центре Солнца каждую секунду производятся 200 триллионов триллионов триллионов нейтрино, которые затем проходят наружу через всю его толщу, как через пустое место. Нейтрино очень трудно захватить, потому что их масса исчезающе мала и они почти не взаимодействуют с обычным веществом. Так что создание эффективного нейтринного телескопа до сих пор остается весьма сложной задачей.

Регистрация гравитационных волн – еще одного малодоступного окна во вселенную – позволила бы нам наблюдать катастрофические явления в космосе. Но на момент написания этой книги такие волны, предсказанные Эйнштейном в 1916 в рамках его общей теории относительности как «рябь» пространства-времени, еще не наблюдались ни от одного источника[45]. Хороший детектор гравитационных волн мог бы регистрировать па́ры вращающихся друг около друга черных дыр и слияния далеких галактик. Можно представить себе, что в будущем регистрация таких гравитационных событий – столкновений, взрывов, коллапса звезд – станет обычным делом. В принципе, в один прекрасный день мы могли бы даже заглянуть за непрозрачную поверхность последнего рассеяния и увидеть, что происходило во вселенной сразу после Большого взрыва. Подобно морякам из команды Магеллана, которые впервые совершили кругосветное плавание и ощутили размер земного шара, мы могли бы увидеть и ощутить пределы нашей вселенной.

Открытия и общество

Подобно серферу, скользящему по гребням волн, промышленная революция прокатилась по ХVIII и XIX векам на росшем от десятилетия к десятилетию гребне все более ясного представления людей об энергии как о способной к превращениям физической сущности. Инженерные технологии заменяли мускульную энергию энергией машин. Паровые двигатели превращали тепло в механическую энергию; плотины – потенциальную энергию воды в электричество; динамит превращал химическую энергию в ударные волны взрыва. И в стиле, удивительно похожем на то, как эти открытия меняли общество в предшествовавшие века, в ХХ веке информационные технологии прокатились на гребне достижений в электронике и миниатюризации, положив начало эпохе, когда компьютерные мощности могут заменять интеллектуальные. Теперь исследования и открытия происходят на кремниевых пластинах, а компьютеры за минуты, а иногда и за мгновения, делают то, на что когда-то уходила целая жизнь вычислителя-человека. Но, несмотря на все это, мы продолжаем блуждать в темноте, потому что по мере того, как растет площадь наших знаний, растет и окружающий ее периметр нашего невежества.

В чем же состоит совокупный эффект для общества от всех этих технологий и космических открытий, помимо создания эффективных инструментов разрушения и поводов продолжать войны? В XIX и в начале ХХ века возникли средства передвижения, не основанные на энергии домашних животных, в том числе велосипед, железная дорога, автомобиль и самолет. В ХХ веке также появились жидкостные ракетные двигатели (отчасти благодаря Роберту Годдарду) и космические корабли (отчасти благодаря Вернеру фон Брауну). Создание улучшенных средств передвижения было особенно важно для географически больших, но удобных для заселения стран, как, например, Соединенные Штаты. Для американцев вопросы транспорта настолько важны, что любое нарушение возможности перемещаться, возникающее даже в другой стране, может попасть в заголовки новостей. Например, 7 августа 1945 года, на следующий день после того, как Америка убила в городе Хиросима около семидесяти тысяч японцев, к которым вскоре прибавились еще десятки тысяч, на первой полосе «Нью-Йорк Таймс» было напечатано: «Первая атомная бомба сброшена на Японию». Но на той же первой странице заголовок, набранный шрифтом поменьше, сообщал: «В пораженной области отменены поезда. Транспортное сообщение вокруг Хиросимы нарушено». Я не знаю этого точно, но готов спорить, что в тот день транспортные проблемы не попали в заголовки японских газет.

Конечно, технологические изменения затронули не только средства разрушения, но и быт. Когда в каждом домохозяйстве появилось электричество, появился и смысл в изобретении устройств и машин, которые использовали бы этот новый вид энергии. Подушевое энергопотребление – один из важных параметров, которыми антропологи меряют степень развития общества. Однако старые традиции так просто не уходят. На смену свечам пришли лампочки, но мы по-прежнему пользуемся свечами по торжественным случаям и даже покупаем электрические канделябры с лампочками в форме свечного пламени. И конечно, по-прежнему мерим мощность автомобильных двигателей в «лошадиных» силах.

Зависимость от электричества, особенно среди городского населения Америки, приобрела необратимый характер. Вспомните Нью-Йорк во время блэкаутов ноября 1965 года, июля 1977 года и августа 2003 года, когда эта роскошь ХХ века на время оказалась недоступна. В 1965 году многие думали, что наступает конец света, а в 1977 повсеместно прокатилась волна магазинных грабежей. Говорят, что в результате каждого из этих событий также рождались «блэкаутные дети», зачатые из-за неработавшего телевидения и отсутствия других технологических развлечений. Очевидно, наши открытия и изобретения из облегчителей жизни превратились в условия, необходимые для выживания.

На протяжении всей истории человечества открытия были рискованны и опасны для самих первооткрывателей. В 1522 году ни сам Магеллан, ни бо́льшая часть его команды не дожили до завершения своего кругосветного плавания. Большинство из них умерли от болезней и голода, а Магеллан был убит филиппинскими туземцами, не оценившими его попыток обратить их в христианство. И в наше время риски ненамного меньше. В конце XIX века Вильгельм Рентген исследовал свойства жесткого излучения, а Мария Кюри – свойства радия, что привело обоих к смерти от рака. В 1967 году трое астронавтов «Аполлона-1» погибли во время пожара на стартовом столе. В 1986-м космический шаттл «Челленджер» взорвался вскоре после старта, а в 2003 году шаттл «Колумбия» развалился при приземлении, и в обоих случаях все семеро членов экипажа погибли.

Иногда созданные первооткрывателями риски проявляются далеко не сразу. В 1905 году Альберт Эйнштейн написал уравнение E = mc , установив связь между материей и энергией, что впоследствии привело к созданию атомной бомбы. По некоторому совпадению, всего за два года до появления этого знаменитого уравнения, Орвилл Райт впервые совершил успешный полет на самолете – устройстве, которое однажды сделает атомную бомбу средством ведения войны. Вскоре после изобретения самолета в одном из тогдашних популярных журналов было опубликовано письмо в редакцию, автор которого выражал беспокойство по поводу возможного злоупотребления новым летательным аппаратом, замечая, что если он попадет в руки злоумышленника, тот сможет пролететь над поселениями, полными невинных беззащитных людей, и забросать их канистрами с нитроглицерином.

Конечно, обвинять Уилбура и Орвилла Райт в смертях, произошедших из-за использования самолетов на войне, можно не в большей степени, чем обвинять Эйнштейна в гибели людей от атомных бомб. К добру или к худу, открытия становятся достоянием общества, и их дальнейшая судьба зависит от древних шаблонов человеческого поведения, которые сидят в нас очень глубоко.

Открытия и человеческое эго

История человеческих представлений о нашем месте во вселенной – это длинная цепь разочарований для тех, кому нравится думать о нашей особенности. К сожалению, первые впечатления постоянно дурачили нас – ежедневные движения Солнца, Луны и звезд как будто сговорились, чтобы представить все так, как будто мы находимся в центре всего. Однако по прошествии столетий мы узнали, что это не так. У земной поверхности нет центра, так что никакая культура не может претендовать на геометрически центральное положение. Земля – не центр Солнечной системы, она всего лишь одна из множества планет, вращающихся вокруг Солнца: это откровение было впервые высказано Аристархом в III веке до нашей эры, подкреплено Николаем Коперником в XVI веке и окончательно утверждено Галилеем в XVII. Солнце находится примерно в 25 000 световых лет от центра галактики Млечный Путь и скромно вращается вокруг него вместе с сотнями миллиардов других звезд. А Млечный Путь – все лишь одна из сотни миллиардов галактик во вселенной, у которой вообще нет никакого центра. И наконец, благодаря дарвиновским «Происхождению видов» и «Происхождению человека» у нас больше нет необходимости в священном акте творения для объяснения происхождения людей.

Редко случается, чтобы научные открытия оказывались следствием непрерывной цепи гениальных догадок, и открытие заурядности нашей Галактики тут не исключение. Поворотный момент в нашем понимании своего места в космосе случился не столетия тому назад, а весной 1920 года, во время ставших впоследствии знаменитыми дебатов о размере вселенной, произошедших на заседании Национальной академии наук в городе Вашингтон, где обсуждался следующий вопрос: составляет ли галактика Млечный Путь – со всеми ее звездами, звездными скоплениями, облаками газа и расплывчатыми спиральными структурками в ней – всю вселенную? Или эти расплывчатые спиральные структурки – сами по себе отдельные галактики, такие же как Млечный Путь, и этими «островными вселенными» усеяна космическая ширь невообразимых размеров?

В отличие от политических конфликтов или публичной политики, научные открытия в норме не являются следствием партийной деятельности, демократического голосования или общественных слушаний. Однако на этот раз все выглядело именно так: двое ведущих ученых современности, каждый с запасом как качественных, так и не очень качественных данных, вооруженные заранее отточенными аргументами, лоб в лоб столкнулись в Национальном музее естественной истории. Харлоу Шепли утверждал, что Млечный Путь – это и есть вся вселенная, а Гебер Д. Кертис защищал противоположную точку зрения.

В начале ХХ века оба ученых приняли участие в настоящей волне открытий, в значительной мере имевшей место из-за новых схем классификации космических объектов и явлений. С помощью спектрографа (который позволяет разделить свет звезд на цвета подобно тому, как капельки дождя превращают солнечный свет в радугу) астрофизики смогли классифицировать объекты не только по их форме и структуре, но и по особенностям их спектров. Хорошо продуманная классификация позволяет делать содержательные выводы, даже если причины явлений или происхождение объектов непонятны.

На ночном небе видно множество объектов, классификация которых не вызывала больших споров в 1920 году. Обсуждалось в основном три типа: звезды, которые довольно сильно сконцентрированы в узкую полоску света, называемую Млечным Путем и к 1920 году верно понятую как плоскость нашей собственной Галактики; около сотни громадных шаровидных скоплений звезд, которые наблюдались в основном в одном направлении на небе; и третий (или, скорее, третий и четвертый) тип – набор размытых туманностей около плоскости Галактики и набор спиральных туманностей, никак не связанных с этой плоскостью. О чем бы ни спорили Шепли и Кертис, они понимали, что любая гипотеза должна объяснять эту относительно простую наблюдательную картину. И хотя данные были весьма скудными, если бы Кертису удалось показать, что спиральные туманности – это далекие «островные вселенные», это открыло бы перед человечеством еще одну главу в длинной череде открытий, все больше отдаляющих нас от представлений о собственной уникальности.

При беглом взгляде на ночное небо кажется, что звезды равномерно распределены по Млечному Пути во всех направлениях. Но на самом деле Млечный Путь содержит не только звезды, но и закрывающие их свет облака межзвездного газа и пыли, так что изнутри Галактики невозможно увидеть всю ее. Другими словами, находясь внутри Млечного Пути, трудно сказать, где именно в нем мы находимся. Здесь нет ничего необычного: зайдя в густой лес, ты не будешь знать, где именно внутри него оказался (если только во время прошлого визита не нацарапал на дереве свои инициалы). Невозможно определить, насколько тянется лес, потому что везде деревья и они закрывают обзор.

Тогда, в начале 1900-х, у астрономов не было почти никаких зацепок, позволяющих определять расстояния, и оценки, сделанные Шепли, были довольно широкими, а на самом деле – избыточными. На основе разнообразных расчетов и предположений он пришел к выводу, что размер Галактики составляет более 300 000 световых лет – это самая большая оценка размера Млечного Пути из когда-либо сделанных. Кертис не мог указать на какой-либо явный просчет Шепли, но был очень скептичен по поводу такой оценки, называя ее «довольно радикальной». Хотя оценка Шепли была основана на работах двух ведущих теоретиков того времени, она и вправду была довольно радикальной, не говоря уже о том, что выводы этих теоретиков вскоре были опровергнуты и оказалось, что оценки светимости звезд, на которые опирался Шепли, сильно преувеличены, в результате чего были преувеличены и расстояния до его излюбленных объектов – шаровых скоплений.

Кертис был уверен, что размер галактики Млечный Путь намного меньше, чем предложенный Шепли, и предполагал, что в отсутствие явных доказательств обратного «предложенный диаметр в 300 000 световых лет точно нужно разделить на пять, а может быть, и на десять».

Кто же был прав?

Верный ответ нередко находится где-то между крайними оценками, получаемыми на пути от научного незнания к научному открытию. И этот случай – не исключение. Сегодня общепринятая оценка размера галактики Млечный Путь составляет около 100 000 световых лет – в три раза больше 30 000 световых лет, о которых говорил Кертис, и в три раза меньше 300 000 световых лет, предложенных Шепли.

Но суть дискуссии не сводилась к вопросу о размере Галактики. Двум оппонентам нужно было соотнести размер Млечного Пути с еще более неопределенными расстояниями до высокоскоростных спиральных туманностей, которые как будто избегали плоскости Галактики, заставляя несколько зловеще называть эту плоскость «Зоной избегания».

Шепли считал, что спиральные туманности каким-то образом возникли внутри Млечного Пути, а затем были с силой выброшены наружу. Кертис был убежден, что они принадлежали к тому же классу объектов, что и сам Млечный Путь, и предположил, что нашу Галактику окружает кольцо «затмевающего вещества» (что на самом деле так у очень многих других спиральных галактик), которое не позволяет видеть сквозь нее далекие спиральные туманности.

Если я бы модерировал эту дискуссию, на этом месте я бы предложил завершить ее и разойтись по домам, объявив Кертиса победителем. Но был известен еще один класс объектов – так называемые «новые звезды»: чрезвычайно яркие звезды, которые вдруг возникали из ниоткуда. Кертис утверждал, что новые – это однородный класс объектов, что предполагало «расстояния от, возможно, 500 000 световых лет в случае туманности Андромеды до 10 000 000 световых лет и больше для более далеких спиральных туманностей». На таких расстояниях размер этих «островных вселенных» был бы «того же порядка, что размер нашей Галактики». Браво!

Хотя Шепли отвергал представление о спиральных туманностях как об «островных вселенных», он, без сомнения, хотел казаться незашоренным. В заключение своего выступления, которое выглядит как дисклеймер, он допустил существование других миров:

…Но даже если спиральные туманности окажутся галактическими, где-нибудь еще в космосе могут существовать неизвестные нам звездные системы размером с нашу или больше нее – до сих пор не обнаруженные из-за недостаточной мощности нашей оптики и недостаточности масштабов, на которых мы можем проводить измерения. Однако современный телескоп, оснащенный такими приборами, как спектроскопы высокого разрешения и фотоусилители, обречен продвигать вопрос о размере вселенной все глубже в космос.

Насколько же он был прав! Со своей стороны Кертис также открыто признал, что гипотеза Шепли о выбросе спиральных туманностей из Галактики небеспочвенна, и в этом своем признании он невольно высказал мысль о расширяющейся вселенной: «Если теория выброса верна, она согласуется с наблюдаемым удалением от нас большей части спиральных туманностей».

Спустя всего полдесятка лет, к 1925 году, Эдвин Хаббл обнаружил, что практически все галактики удаляются от Млечного Пути со скоростями, прямо пропорциональными их расстояниям. От этого казалось самоочевидным, что наша Галактика, Млечный Путь, находится в центре расширяющейся вселенной. Поскольку до того, как стать астрономом, Хаббл работал юристом, наверное, он мог бы выиграть любые дебаты с другими учеными вне зависимости от их содержания, но в данном случае у него были ясные свидетельства о том, что вселенная расширяется вокруг нас. Однако в контексте общей теории относительности Эйнштейна кажущееся расположение наблюдателя в центре расширяющейся ткани пространства-времени – это просто естественное свойство четырехмерного космоса, где четвертое измерение – время. Если вселенная так устроена, жителям любой галактики будет казаться, что все остальные галактики от них удаляются, не через пространство, а вместе с ним, и это неизбежно ведет к выводу о неуникальности нас, землян.

Движение в сторону неуникальности и незначительности продолжало свое победное шествие.

В 1920-е и 1930-е годы физики показали, что источник энергии Солнца – это термоядерный синтез гелия из водорода. Описав в деталях последовательность термоядерных реакций, разворачивающихся в недрах массивных звезд, которые в конце своей жизни взрываются как сверхновые, в 1940-е и 1950-е астрофизики определили распространенность различных химических элементов в космосе. Пятью наиболее распространенными элементами оказались водород, гелий, кислород, углерод и азот. Именно такая последовательность (кроме химически инертного гелия) возникает и когда мы исследуем, какие элементы необходимы для существования жизни. Так что неуникально не только наше существование как таковое, но даже сами элементы, из которых мы состоим.

И вот, вкратце, к чему мы пришли в погоне за открытиями: от прославления Бога спустились до прославления человеческой жизни и закончили насмешкой над нашим коллективным эго.

Будущие открытия

Когда (и если) космос станет нашей последней передовой линией, его непознанные пространства будут чем-то похожи на те, которые мечтали завоевать путешественники прежних времен. Будущие путешествия в космос могут иметь и экономическую основу, например добычу минеральных ресурсов на астероидах, весящих миллионы тонн. А может быть, эти путешествия понадобятся для нашего выживания и будут подстегиваться желанием максимально распространить наш вид по Галактике, чтобы он не исчез в результате случающегося раз в сто миллионов лет катастрофического удара кометы или астероида по Земле.

Без сомнения, шестидесятые годы были золотым веком космических исследований. Однако в то время значимость космической программы не была очевидна во многих городах, с их бедностью, преступностью и проблемными школами. Спустя полвека она все так же неочевидна во многих городах из-за проблем со школами, преступностью и бедностью. Но тут есть фундаментальная разница: в 1960-е люди предвкушали будущие открытия в космосе, а сегодня очень многие – и я в том числе, – скорее, вспоминают об открытиях прошлых.

Я помню день и час, когда астронавты «Аполлона-11» шагнули на Луну. Эта высадка 20 июля 1969 года, несомненно, была одним из величайших моментов ХХ века. Однако тогда это событие не произвело на меня такого уж сильного впечатления – не потому, что я не мог оценить его значение в истории человечества, а потому, что у меня были все основания считать, что вскоре поездки на Луну будут происходить каждый месяц. Частые путешествия на Луну казались тогда вполне естественным следующим шагом; я не мог представить, что после такого всплеска наступит затишье длиной в десятилетия.

И все-таки поток финансирования, питавший космическую программу, был основан в первую очередь на вопросах обороны. Мечты о космосе и присущее человеку стремление к исследованиям непознанного были менее важны. Однако слово «оборона» может означать нечто гораздо более важное, чем армии и арсеналы. Оно может означать защиту всего человеческого вида. В июле 1994 года в результате падения на Юпитер фрагментов кометы Шумейкеров-Леви 9 в верхней части его атмосферы выделилась энергия, эквивалентная 200 000 мегатонн ТНТ. Если бы такое столкновение произошло с Землей, это привело бы к мгновенному вымиранию нашего вида.

Защита нашего существования требует конкретного плана действий. Мы должны получить максимально полное представление о климате и экосистеме Земли, чтобы минимизировать риск саморазрушения, и нам нужно колонизировать как можно больше мест в космосе, чтобы таким образом уменьшить шанс уничтожения нашего вида при столкновении Земли с астероидом или какой-нибудь кометой, случайно открытой астрономом-любителем.

Ископаемые останки кишат вымершими видами. Прежде чем исчезнуть, многие из них процветали на Земле гораздо дольше, чем живет на ней Homo sapiens. Динозавры вымерли, потому что не построили космических кораблей. У них не хватило финансирования? Их политикам не хватило дальновидности? Скорее всего, так вышло из-за малого размера их мозга. И отсутствие противопоставляемого большого пальца тоже было некстати.

Если люди вымрут, это будет величайшей трагедией в истории жизни во вселенной, потому что причина такого финала будет не в том, что у нас не хватило интеллекта построить космический корабль, и не в том, что у нас не было программы космических путешествий, а в том, что человеческий вид сам отверг такую возможность и решил не финансировать план спасения. Будьте уверены: путь к открытиям, связанный с космическими исследованиями, уже стал для нас не столько выбором, сколько необходимостью, и то, как мы поступим, повлияет на выживание всех нас, в том числе и тех, кто еще остается равнодушен к открытиям, которые наш вид успел совершить за время своего существования на Земле.

Часть II

Как

Глава тринадцатая

Летать [46]

В древности два авиатора соорудили себе крылья. Дедал осторожно полетел на небольшой высоте и получил заслуженные почести при спуске. Икар воспарил к Солнцу, воск, связывавший его крылья, растаял, и полет кончился падением. При суждении об их деяниях можно кое-что сказать и в пользу Икара. Классические авторы говорят о нем просто, что он «сделал глупость», но я предпочитаю думать о нем как о человеке, выявившем серьезный конструктивный недостаток летательных машин своего времени <…> и мы можем, по крайней мере, надеяться, учтя его результаты, научиться строить лучшие машины[47].

Сэр Артур Эддингтон «Звезды и атомы» (1927)

Тысячелетиями мысль о полете занимала мечты и фантазии человека. Ковыляя по поверхности Земли и глядя на величественно проплывающих над головой птиц, мы завидовали крылу. Можно даже сказать, что мы преклонялись перед ним.

За примерами далеко ходить не надо. На протяжении почти всей истории широковещательного телевидения в Америке, когда трансляция прекращалась на ночь, телевизор не показывал, как кто-нибудь идет пешком и машет рукой на прощание. Вместо этого звучала музыка национального гимна, под которую показывали нечто, летящее по воздуху: парящих птиц или пролетающие военные самолеты. Более того, в качестве символа своей силы Соединенные Штаты избрали летающего хищника: белоголового орлана, которого теперь можно увидеть на обратной стороне долларовой купюры, на двадцатипятицентовой монете, на пятидесятицентовой монете с изображением Кеннеди, на долларе Эйзенхауэра и на долларе Сьюзан Энтони. А также на полу Овального кабинета в Белом доме. Один из самых популярных супергероев, Супермен, может летать, когда надевает синее трико и красный плащ. Когда вы умрете, то при удачном стечении обстоятельств можете стать ангелом, а ведь все знают, что ангелы (по крайней мере, те из них, кто заработал себе крылья) умеют летать. Далее, есть крылатый конь Пегас, сандалиекрылый Меркурий, невозможный с точки зрения аэродинамики Купидон, а также Питер Пэн со своей крылатой спутницей – феей Динь-Динь.

Наша неспособность летать зачастую не акцентируется при сравнении людей с другими видами. Однако же мы часто используем слово «нерасторопный» в качестве синонима «нелетающий», когда говорим о таких созданиях, как птица додо, в силу причуды эволюции оказавшаяся на ее тупиковой ветке. В конце концов, мы научились преодолевать земное тяготение благодаря технологической изобретательности, присущей человеческому мозгу. А птицы, хоть и умеют летать, тем не менее остаются со своими птичьими мозгами. Однако такое самовозвеличивание не вполне оправдано, потому что игнорирует тысячелетия, в течение которых мы не могли оторваться от Земли.

Помню, что, будучи старшеклассником, я прочел о том, как прославленный физик лорд Кельвин на пороге ХХ века утверждал, что автономный полет устройств тяжелее воздуха невозможен. Это было очевидно близорукое предсказание. Но ведь не было необходимости ждать изобретения первых самолетов, чтобы опровергнуть этот тезис. Достаточно было посмотреть на птиц, у которых с полетом нет никаких проблем и которые, по моим наблюдениям, все как одна тяжелее воздуха.

Космический твит № 14

Символ ВВС США – стилизованные птичьи крылья. Но мы уже летаем на скоростях, от которых птица превратилась бы в пар, а в космосе крылья и вовсе бесполезны.

30 сентября 2010 года 13:01

Если нечто не запрещено законами физики, значит, это в принципе возможно, безотносительно кажущихся технологических пределов. Скорость звука в воздухе в зависимости от его температуры составляет от семисот до восьмисот миль в час. Никакой физический закон не препятствует движению тел со скоростями выше скорости звука, соответствующей числу Маха, равному единице. Однако до того, как в 1947 году Чарльз Е. «Чак» Йигер на военном ракетоплане Bell X-1 преодолел звуковой барьер, была написана масса трескучих фраз о невозможности двигаться быстрее звука. При этом пули, выпускаемые из мощных винтовок, преодолевали звуковой барьер уже более века. А щелканье хлыста или звук мокрого полотенца, хлопающего по чьему-то заду в раздевалке, – это небольшая ударная волна, создаваемая кончиком хлыста или краем полотенца, движущаяся сквозь воздух со скоростью выше скорости звука. Так что все ограничения были чисто психологическими или технологическими.

Пока космические шаттлы были на ходу, они были самыми быстрыми из крылатых летательных аппаратов: за счет отделяемых ракет и баков с горючим по пути на орбиту они двигались с числами Маха выше 20. На обратном пути, без реактивного топлива, они падали с орбиты и скользили вниз, к Земле.

Хотя многие аппараты регулярно двигаются во много раз быстрее звука, ничто не может двигаться быстрее света. И это не наивное мнение, неспособное предсказать будущие технологии, оно основано на физических законах, которые работают как на Земле, так и в небе. Вспомним астронавтов «Аполлона», которые отправились к Луне, впервые превысив вторую космическую скорость – одиннадцать километров в секунду. Это была самая высокая скорость, с которой когда-либо двигался человек, и до «Аполлона», и после него. И эта скорость составляет ничтожную /250 процента от скорости света. На самом деле вопрос тут не в том, сколько порядков величины разделяет эти скорости, а в том, что законы физики не позволяют никакому телу достичь скорости света независимо ни от каких технологий. Звуковой барьер и световой барьер – это принципиально разные ограничения для нашей изобретательности.

Как напоминает надпись на автомобильных номерах Северной Каролины, за полет в Китти Хок братья Райт из Огайо титулованы «первыми авиаторами»[48]. Но это утверждение нуждается в пояснении. Уилбур и Орвилл Райт были первыми, кто отправил в полет устройство тяжелее воздуха, переносившее по воздуху человека (Орвилла) и закончившее полет на уровне не ниже стартового. До этого люди летали на шарах с гондолами и планерах, а также совершали контролируемые падения со скал, но ничто из этого не заставило бы птиц позавидовать. Да и первый полет Уилбура и Орвилла не привлек бы птичьего внимания. Первый из их четырех полетов, состоявшийся в 10:35 утра по восточному времени 17 декабря 1903 года, продолжался двенадцать секунд, и его средняя скорость составила 11 километров в час против ветра, скорость которого составляла 48 километров в час. «Флайер-1» пролетел 37 метров – это меньше, чем длина одного крыла «Боинга-747».

Даже после того, как братья Райт публично продемонстрировали свои результаты, газеты лишь мельком отметили этот факт и прочие достижения пионеров авиации. И даже в 1933 году – через шесть лет после исторического одиночного беспосадочного перелета Линдберга через Атлантику – Х. Гордон Гарбедян не упомянул самолеты в своем во многом провидческом введении к книге «Основные тайны науки» (Major Mysteries of Science):

Сегодня наука влияет на нашу жизнь, как никогда прежде. Можно снять трубку и уже через несколько минут разговаривать с другом, живущим в Париже. Можно путешествовать под морской гладью в подводной лодке или облететь вокруг света по воздуху на цеппелине. Радиоволны разносят наш голос по всему миру со скоростью света. Скоро телевидение позволит нам увидеть все мировые достопримечательности, с комфортом устроившись в собственной гостиной.

Все же некоторые журналисты обратили внимание на то, как полеты могут повлиять на нашу цивилизацию. После того как 25 июля 1909 года француз Луи Берио пересек Ла-Манш, пролетев от Кале до Дувра, на третьей странице «Нью-Йорк Таймс» вышла статья под заголовком «Француз доказал, что самолет – не игрушка». Далее описывалась реакция Англии на это событие:

Редакционные статьи в лондонских газетах гудели о новом мире, где островное положение Великобритании больше не делает ее сильнее; где самолет – не игрушка, а возможно, оружие, которое нужно принимать в расчет военным и политикам, и о том, что это пробудит интерес англичан к авиационной технике.

Этот парень был прав. Спустя тридцать пять лет в качестве оружия использовались уже не только самолеты – истребители и бомбардировщики – немцы развили эту идею и для атак на Лондон создали «Фау-2». Это во многих отношениях было большим достижением. Во-первых, это был не самолет, а беспрецедентно большой реактивный снаряд. Во-вторых, поскольку «Фау-2» мог быть запущен с расстояния в несколько сотен километров[49], это, фактически, была первая современная ракета. И в‑третьих, на протяжении всего полета после старта «Фау-2» двигалась исключительно под действием силы тяжести, иначе говоря, это была первая суборбитальная баллистическая ракета – самый быстрый способ доставить бомбу из одного места на Земле в другое. Впоследствии «достижения» холодной войны в области ракетостроения позволили поставить под прицел любой город, будь он хоть на противоположной стороне Земли. Максимальное подлетное время составляло всего около 45 минут – об эвакуации даже говорить нечего.

Хотя мы называем их суборбитальными, можно ли говорить, что ракеты «летают»? «Летают» ли падающие объекты? «Летит» ли Земля по орбите вокруг Солнца? Если использовать критерии, по которым оценивали братьев Райт, для полета нужно, чтобы на борту был человек и аппарат двигался под действием собственного движителя. Но никто не сказал, что эти критерии нельзя менять.

Понимая, что «Фау-2» – это огромный шаг к выходу на орбиту, многие люди сгорали от нетерпения. Среди таких людей были редакторы популярного семейного журнала «Кольерс»[50], который отправил двух журналистов на посвященный космическим путешествиям симпозиум инженеров, ученых и футуристов, состоявшийся в День Колумба[51] 1951 в году в Нью-Йоркском планетарии имени Хайдена. В мартовском выпуске «Кольерс» за 1952 год в статье под заголовком «Чего же мы ждем?» журнал писал о необходимости и важности создания орбитальной станции для слежения за разделенной железным занавесом планетой:

В руках Запада постоянно действующая за пределами атмосферы космическая станция позволяла бы надеяться на мирную жизнь, какой еще не ведало человечество. Никакая страна не смогла бы готовиться к войне, определенно зная, что за ней неусыпно наблюдает «космический страж». Это было бы концом любых «железных занавесов», где бы они ни находились.

Мы, американцы, не построили космическую станцию; вместо этого мы отправились на Луну. И после этого продолжали славить крылья. Неважно, что астронавты «Аполлона» приземлились на безвоздушной Луне, где крылья совершенно бесполезны, в посадочном модуле, названном птичьим именем. Спустя всего шестьдесят пять лет, семь месяцев, три дня, пять часов и сорок три минуты после того, как Орвилл Райт оторвался от земли, Нил Армстронг передал на Землю первое сообщение с поверхности Луны: «Хьюстон, говорит База Спокойствия. Орел приземлился».

Рекордная «высота» (от поверхности Земли), на которой когда-либо побывал человек, – не та, которой достигли ходившие по Луне. Этот рекорд поставили астронавты невезучего «Аполлона-13». Зная, что не смогут приземлиться на Луне после взрыва кислородного бака и что им не хватит топлива, чтобы затормозиться, остановиться и вернуться обратно, они выполнили единственно возможный баллистический маневр («восьмерку» вокруг Луны), который направил их обратно к Земле. Так вышло, что Луна в это время находилась в апогее, в дальней от Земли точке своей эллиптической орбиты. Ни одна из экспедиций «Аполлонов», ни до этого, ни после, не отправлялась к Луне во время апогея, так что рекорд высоты остался за астронавтами «Аполлона-13». (После того как сосчитал, что они достигли «высоты» в 245 000 миль над поверхностью Земли, я спросил командира «Аполлона-13» Джима Ловелла: «Кто из вас находился в дальней части командного модуля, когда вы огибали Луну? Именно этот человек и стал рекордсменом», но Джим отказался ответить на этот вопрос).

На мой взгляд, величайшее достижение в области полетов – это не самолет Уилбура и Орвилла Райт, и не преодоление звукового барьера Чаком Йигером, и даже не посадка «Аполлона-11» на Луну. Я считаю, что это – запуск «Вояджера-2», который по баллистической траектории облетел внешние планеты Солнечной системы. Во время гравитационных маневров при пролете мимо этих планет «Вояджер» прикарманил немного энергии орбитального движения Юпитера и Сатурна и за счет этого смог быстро покинуть Солнечную систему. После прохода Юпитера в 1979 году скорость Вояджера составила более сорока тысяч миль в час – достаточно для того, чтобы преодолеть даже притяжение Солнца. Вояджер пересек орбиту Плутона в 1993 году и теперь находится в межзвездной среде. На его борту никого нет, но на нем установлена золотая фонографическая пластинка, на которой записаны земные звуки и в том числе звук сердцебиения человека. Так что если не телом, то сердцем мы продолжаем лететь все дальше и дальше.

Глава четырнадцатая

По баллистической траектории[52]

Практически в любом виде спорта, где используется мяч, он время от времени летит по баллистической траектории. Играете ли вы в бейсбол, крикет, американский или европейский футбол, гольф, хай-алай[53], теннис или водное поло, мяч бросают, по нему ударяют или пинают, и на какое-то время он оказывается в воздухе перед тем, как упасть на землю. Сопротивление воздуха влияет на траектории этих мячей, но независимо от того, что придало им движение и где они приземлятся, в целом их путь описывается простым уравнением из «Начал» Исаака Ньютона – выдающейся книги о движении и тяготении, изданной в 1687 году. Спустя несколько лет Ньютон пояснил свои открытия латиноязычному читателю в третьей части «Начал», называемой «Система мира», где описано, что будет, если горизонтально швырять камни все с большой и большей скоростью. Сначала Ньютон отмечает нечто очевидное: камни будут падать на землю все дальше и дальше от начальной точки и в конце концов скроются за горизонтом. Далее он отмечает, что если скорость камня будет достаточно велика, он обогнет Землю, не упав на нее, и стукнет бросающего в затылок. А если в этот момент пригнуться, камень вечно будет двигаться по траектории, которую теперь называют орбитой. И это будет апофеозом баллистики.

Скорость, которая требуется для выхода на низкую околоземную орбиту (иногда сокращаемую в странно выглядящую аббревиатуру НОО), – около 28,5 тысяч километров в час, и облет Земли с такой скоростью занимает около полутора часов. Если бы «Спутник», первый искусственный спутник Земли, или первый космонавт Юрий Гагарин не достигли этой скорости, они бы просто упали на Землю.

Ньютон также показал, что сила тяжести, создаваемая любым сферическим, телом действует так, как будто вся масса этого тела сосредоточена в его центре. Следовательно, все, чем два человека перебрасываются на поверхности Земли, тоже движется по орбите, только часть этой орбиты проходит под поверхностью. То же самое можно сказать и о пятнадцатиминутном полете Алана Шепарда на корабле «Фридом-7» в рамках программы «Меркурий»[54], и о мяче для гольфа, запущенном Тайгером Вудсом, и о хоум-ране Алекса Родригеса[55], и о мячике, брошенном рукой ребенка, – все они движутся по суборбитальным траекториям. Если бы Земля не вставала на пути этих объектов, они двигались бы по идеальным, пусть и вытянутым орбитам вокруг центра Земли. И хотя с точки зрения закона тяготения все эти траектории одинаковы, НАСА придерживается другого мнения. Шепард поднялся на высоту, где атмосферы почти нет, и его полет по большей части проходил без сопротивления воздуха. Только по этой причине его гордо называют первым американским астронавтом.

Баллистические ракеты тоже движутся по суборбитальным траекториям. Как и ручная граната, которую метнули в свободное падение на цель, баллистическая ракета после запуска «летит» исключительно под действием силы тяжести. Это оружие массового поражения движется со сверхзвуковой скоростью, достаточно высокой, чтобы за 45 минут облететь половину окружности Земли и врезаться в землю на скорости в тысячи километров в час. Если такая ракета достаточно тяжелая, само по себе ее падение может нанести больший ущерб, чем взрыв боеприпаса, который она несет (конечно, если речь не идет о ядерном заряде).

Первой баллистической ракетой была немецкая «Фау-2», которую германские инженеры создали под руководством Вернера фон Брауна. Будучи первым объектом, вышедшем за пределы земной атмосферы, пулеобразная и крупноребрая «Фау-2» (название этой ракеты происходит от немецкого vergeltungswaffen, то есть «оружие возмездия») стала прототипическим изображением космического корабля. После того как фон Браун был взят в плен американскими союзниками, его перевезли в Соединенные Штаты, и в 1958 году он уже руководил запуском первого американского спутника. Вскоре после этого фон Брауна перевели в только что основанное НАСА, где он создал ракету, позволившую американцам высадиться на Луну.

В то время как сотни искусственных спутников вращаются вокруг Земли, сама Земля вращается вокруг Солнца. В вышедшем в 1543 году фундаментальном труде «О вращении небесных сфер» Николай Коперник поместил Солнце в центр вселенной и утверждал, что Земля вместе с еще пятью известными тогда планетами – Меркурием, Венерой, Марсом, Юпитером и Сатурном – двигаются вокруг Солнца по идеально круглым орбитам. Коперник не знал, что круглые орбиты очень редки и ни у одной планеты Солнечной системы такой орбиты нет. Формы орбит вывел немецкий математик и астроном Иоганн Кеплер, опубликовавший свои вычисления в 1609 году. Первый из выведенных им законов движения планет гласит, что планеты движутся вокруг Солнца по эллипсам.

Космический твит № 15

Ньютона спросили, почему орбиты планет имеют форму эллипсов, а не других кривых. Чтобы дать ответ, ему пришлось изобрести математический анализ.

14 мая 2010 года 03:23

Эллипс – это сплюснутая окружность, а степень сплюсности характеризуется числом, называемым эксцентриситетом и обозначаемым буковой e. Если e равняется нулю, получается идеальная окружность. По мере того как e растет от нуля до единицы, эллипс становится все более и более вытянутым. И конечно, чем больше эксцентриситет, тем больше шансов, что ваша орбита пересечет еще чью-нибудь. У комет, которые ныряют к Земле с окраин Солнечной системы, орбиты высокоэксцентричные, а вот орбиты Земли и Венеры очень близки к круговым, их эксцентриситеты очень малы. Самая эксцентричная «планета» (теперь уже официально не «планета», а «карликовая планета») – это Плутон: на каждом обороте вокруг Солнца он пересекает орбиту Нептуна, и это подозрительно похоже на поведение кометы.

Крайний пример вытянутой орбиты – это знаменитый случай шахты, достигающей Китая. Вопреки ожиданиям несильных в географии сограждан, на глобусе Америке противоположен не Китай, а южная часть Индийского океана. Чтобы на выходе из шахты не оказаться под слоем воды толщиной в две мили, нужно копать ее в Шелби, штат Монтана, и тогда мы выйдем на поверхность на уединенных островах Кергелен.

А вот что интересно.

Запрыгнув в эту шахту, вы будете непрерывно ускоряться в свободном падении к центру Земли, где испаритесь от свирепого жара, источаемого ее железным ядром. Но если проигнорировать это неудобство, вы проскочите центр Земли, где сила тяжести падает до нуля, и будете медленно тормозиться, пока не достигнете противоположной стороны шахты, и к этому времени ваша скорость станет нулевой. И если кергеленцы тут же не схватят вас, вы начнете падать назад, в шахту, и этот процесс будет продолжаться до бесконечности. Кроме того, что вы заставите всех прыгунов на тарзанке лопнуть от зависти: вы будете совершать движение по настоящей орбите с периодом в полтора часа – примерно таким же, как у МКС.

Некоторые орбиты настолько вытянуты, что тело фактически никогда не возвращается в исходную точку. Если эксцентриситет равен единице, эллипс превращается в параболу, а если он превышает единицу – орбита становится гиперболической. Чтобы представить себе эти кривые, направьте луч фонарика перпендикулярно ближайшей стенке. Исходящий из него конус света создаст на стенке круг. Теперь постепенно поднимайте фонарик кверху, и этот круг превратится в эллипс, эксцентриситет которого будет увеличиваться. Когда конус света будет направлен вертикально вверх, край светового пятна, которое все еще будет попадать на ближнюю часть стены, примет форму параболы. Еще немного отклоните ось фонарика от стены, и увидите на стене гиперболу. Любой объект, двигающийся по параболической или гиперболической траектории, удаляется так быстро, что никогда не вернется назад. Если астрономы когда-нибудь обнаружат комету с такой орбитой, мы будем точно знать, что она летит из глубин межзвездного пространства и всего единожды пересекает Солнечную систему[56].

Ньютонова гравитация описывает силу притяжения между любыми двумя телами в любой точке вселенной, и не важно, где именно они находятся, из чего сделаны, большие они или маленькие. Например, этот закон можно использовать, чтобы рассчитать будущее и прошлое состояние системы Земля – Луна. Но если добавить третий объект – третий источник тяготения, – то движения системы станут намного сложнее. Это называется «задачей трех тел», и такой ménage à trois[57] создает сложные траектории, для расчета которых обычно требуется компьютер.

Есть отдельные случаи, когда задачу трех тел можно упростить. Например в случае так называемой «ограниченной задачи трех тел» предполагают, что масса третьего тела настолько мала по сравнению с массами двух первых, что его тяготение можно исключить из уравнений, и тогда оказывается, что движение всех трех тел нетрудно рассчитать. И здесь нет жульничества. Такое приближение во многих реальных случаях вполне оправдано, например, если речь и идет о Солнце, Юпитере и одном из малых спутников Юпитера. Еще один пример из Солнечной системы – это целое семейство камней, движущихся вокруг Солнца одним и тем же путем по орбите Юпитера на полмиллиона миль ближе и на столько же дальше него. Это так называемые Троянские астероиды, и каждый из них накрепко привязан к своей устойчивой орбите гравитацией Солнца и Юпитера.

Недавно был открыт еще один особый случай задачи трех тел. Рассмотрим три объекта одинаковой массы, которые двигаются друг за другом цугом, рисуя в пространстве восьмерку. В отличие от кольцевых автодромов, где зрители регулярно видят, как машины сталкиваются на пересечении двух овалов, здесь такая конфигурация безопасна для всех участников. Силы гравитации все время держат систему в состоянии «равновесия» и, в отличие от полной задачи трех тел, все движение происходит в одной плоскости. Увы, этот случай так необычен и редок, что, возможно, среди сотен миллиардов звезд в нашей Галактике не найти и одного реального примера, да и на всю вселенную их наберется, наверное, всего несколько. Так что орбита трех тел в виде плоской восьмерки – всего лишь астрофизически нерелевантный математический курьез.

Кроме, может быть, еще одного или двух случаев упорядоченного движения, взаимное притяжение трех (или большего числа) тел в конце концов приводит к тому, что их траектории сходят с ума. Чтобы увидеть, что происходит, расставим в пространстве несколько объектов. Затем легонько подтолкнем каждый из них в соответствии с силами тяготения, действующими на него от каждого из других тел. Пересчитаем эти силы для новых положений каждого из тел. Повторим эту процедуру еще и еще. И это не просто академическое упражнение. Ведь наша Солнечная система, со всеми ее астероидами, спутниками, планетами и Солнцем, которые непрерывно притягивают друг друга, представляет собой именно такую задачу многих тел. Эта задача очень волновала Ньютона, который не мог решить ее на бумаге. Ньютон боялся, что Солнечная система неустойчива и что планеты в конечном счете могут упасть на Солнце или улететь в межзвездную среду, поэтому он постулировал, что Бог ежесекундно поддерживает ее в равновесии.

В XVIII веке, спустя более ста лет после Ньютона, французский астроном и математик Пьер-Симон Лаплас представил решение задачи многих тел, описывающее Солнечную систему, в своем трактате «Небесная механика»[58]. Для этого ему пришлось разработать новый раздел математики, известный как «теория возмущений». Такой анализ начинается с предположения о том, что имеется один главный источник тяготения, а все остальные силы тяготения – значительно слабее, однако их влиянием нельзя пренебречь: именно так обстоит дело в нашей Солнечной системе. Лапласу удалось аналитически показать, что Солнечная система действительно устойчива и для этой устойчивости не требуется никаких других физических сил (кроме гравитации).

Но так ли это на самом деле? Современные расчеты показывают, что на масштабах в сотни миллионов лет – гораздо больших, чем рассмотренные Лапласом, – орбиты планет становятся хаотическими. За это время Меркурий может упасть на Солнце, а Плутон – покинуть Солнечную систему. Хуже того, возможно, что в Солнечной системе когда-то был еще десяток планет, которые теперь потеряны где-то в межзвездном пространстве. А все начиналось с простых круговых орбит Коперника.

Космический твит № 16

В двойных звездных системах орбиты неустойчивы. Лучше, чтобы планета вращалась далеко от обеих звезд – тогда она решит, что вращается вокруг одной.

14 июля 2010 года 06:03

Если бы вы могли каким-то образом подняться над плоскостью нашей Галактики, вы бы увидели, что все звезды в окрестностях Солнца двигаются туда-сюда со скоростями от десяти до двадцати километров в секунду. Однако кроме этого мелкого движения, все эти звезды движутся по широким, почти круговым галактическим орбитам со скоростями более двухсот километров в секунду. Большинство из сотен миллиардов звезд Млечного Пути содержатся внутри широкого плоского диска и – подобно тому, как это происходит во всех других спиральных галактиках, – облака, звезды и другие составляющие Млечного Пути проводят свой век на больших круглых орбитах.

Если вы подниметесь над плоскостью Млечного Пути еще выше, то увидите красивую галактику Андромеда, которая находится на расстоянии в два с половиной миллиона световых лет от Земли. Это ближайшая к нам спиральная галактика, и имеющиеся у нас данные говорят о том, что мы движемся к столкновению с ней, все глубже погружаемся в гравитационные объятия друг друга. Когда-нибудь от нас останется водоворот из обломков звезд и столкнувшихся облаков газа. Просто надо подождать шесть или семь миллиардов лет. Может быть, когда астрономы точнее измерят скорость нашего относительного движения, вдобавок к движению навстречу обнаружится и поперечная составляющая, и тогда Млечный Путь и Андромеда вместо столкновения пролетят друг мимо друга в длинном орбитальном танце.

Двигаясь по баллистической траектории, вы всегда находитесь в свободном падении. Каждый из камней, о траектории которых писал Ньютон, находился в состоянии свободного падения на Землю. И тот, который вышел на орбиту, – тоже, просто поверхность нашей планеты под ним искривлялась в точности в соответствии со скоростью этого падения – вследствие поперечного движения этого камня. МКС тоже находится в состоянии свободного падения на Землю. И Луна тоже. Как и у ньютоновых камней, поперечная составляющая их скорости не позволяет им врезаться в землю.

Замечательное свойство свободного падения – постоянное состояние невесомости в любом аппарате, движущемся по такой траектории. В свободном падении все вокруг вас движется ровно с той же скоростью, что и вы. Весы между вашими ногами и полом тоже будут в свободном падении. Поскольку их ничто не будет прижимать, они покажут нуль. Исключительно по этой причине астронавты в космосе находятся в состоянии невесомости.

Однако когда космический корабль разгоняется, начинает вращаться или испытывает сопротивление земной атмосферы, невесомость прекращается и астронавты снова приобретают некоторый вес. Каждый любитель научной фантастики знает, что если вращать космический корабль с нужной скоростью или придавать ему ускорение, равное ускорению свободного падения на поверхности Земли, будешь весить ровно столько, сколько на приеме у семейного врача. Так во время долгих и скучных путешествий можно, в принципе, искусственно создавать земную гравитацию.

Еще одно важное приложение небесной механики Ньютона – это «эффект рогатки». Космические агентства часто запускают зонды, собственной энергии которых недостаточно, чтобы достичь далекой цели в межпланетном пространстве. Поэтому космические кудесники отправляют такие зонды по хитроумным траекториям, которые пролегают около движущегося источника тяготения, например Юпитера. Падая в сторону Юпитера в том же направлении, в каком движется он сам, зонд набирает скорость, равную орбитальной скорости Юпитера, а потом вырывается вперед, как мяч в хай-алай. Если другие внешние планеты расположены удачным образом, зонд может по очереди повторить такой же маневр около Сатурна, Урана или Нептуна, набирая энергию при каждом сближении. Даже при однократном маневре у Юпитера скорость зонда можно удвоить.

Если гравитация мала, появляются новые виды развлечений. Мне всегда хотелось жить на планете, где тяготение так слабо, что бейсбольный мяч можно забросить на орбиту и потом поймать в другом месте, таким образом перебрасываясь с самим собой. Это было бы несложно. Неважно, насколько слабо вы подаете, где-то в Солнечной системе есть астероид, тяготение на котором позволит вам выполнить этот трюк. Но будьте внимательны: если бросите слишком сильно, e может достичь единицы и мяч будет потерян навсегда.

Глава пятнадцатая

Космическая гонка[59]

Одной лунной полночью в начале октября 1957 года (в то время как у нью-йоркских клерков был обеденный перерыв) рядом с рекой Сырдарья в Казахской ССР советские ученые-ракетостроители запускали на орбиту отполированный алюминиевый шар размером около шестидесяти сантиметров. К тому времени как ньюйоркцы сели ужинать, эта сфера уже совершила два оборота вокруг Земли, а Советы проинформировали о своем достижении американскую администрацию в Вашингтоне: «Спутник-1», первый искусственный спутник Земли, изготовленный и запущенный человечеством, каждые девяносто шесть минут описывал эллипсы вокруг Земли, достигая максимальной высоты почти в тысячу километров.

На следующее утро, 5 октября, сообщение о запуске этого спутника появилось в «Правде», официальной газете правящей Коммунистической партии. После нескольких параграфов, где излагалась фактическая сторона дела, тон «Правды» приобретал торжественный оттенок, а завершалась статья чистой пропагандой:

Успешным запуском первого созданного человеком спутника Земли вносится крупнейший вклад в сокровищницу мировой науки и культуры. <…> Искусственные спутники Земли проложат дорогу к межпланетным путешествиям, и, по-видимому, нашим современникам суждено быть свидетелями того, как освобожденный и сознательный труд людей нового, социалистического общества делает реальностью самые дерзновенные мечты человечества[60].

Началась космическая гонка, где соревновались Дядя Сэм и Красные. Первый раунд закончился нокаутом. Радиолюбители могли следить за движением «Спутника» по его периодическому сигналу, транслировавшемуся на частоте 20,005 мегагерц, и свидетельствовать о реальности запуска. Астрономы-любители и орнитологи-любители тоже могли увидеть сверкающий маленький шар в свои бинокли (если знали, когда и куда посмотреть).

И это было только начало: Советский Союз выиграл не только первый раунд, но и остальные тоже. Да, в 1969 году Америка впервые высадила человека на Луну. Но давайте немного сдержим свой энтузиазм и обратим внимание на достижения Советского Союза за первые три десятилетия Космической эры.

Кроме запуска первого искусственного спутника Земли, Советы отправили на орбиту первое живое существо (собаку породы лайка), первого человека (пилота истребителя Юрия Гагарина), первую женщину (парашютистку Валентину Терешкову) и первого чернокожего (кубинского военного летчика Арнальдо Тамайо-Мендеса). Советы первыми отправили на орбиту экипаж из нескольких человек и первыми отправили в космос международный экипаж. Они первыми вышли в открытый космос, первыми построили космическую станцию и первыми совершили долгосрочный полет на обитаемой космической станции.

Космические твиты № 17 и № 18

12 апреля 2011: 50 лет назад Советы запустили Юрия Гагарина на орбиту. Он – четвертый вид млекопитающих, совершивших этот подвиг.

12 апреля 2011 года 10:04

К вашему сведению. Первые млекопитающие, достигшие орбиты: собака, морская свинка, мышь, русский человек, шимпанзе, американский человек.

12 апреля 2011 года 10:20

Они также первыми совершили облет вокруг Луны, первыми посадили на Луну автоматическую капсулу, первыми сфотографировали с Луны восход Земли, первыми сфотографировали обратную сторону Луны, первыми создали и прокатили по Луне луноход и первыми создали искусственный спутник Луны. Они первыми посадили аппараты на Марс и на Венеру. И если «Спутник-1» весил 83,5 килограмма, а запущенный месяцем позже «Спутник-2» – 500 килограммов, первый спутник, который Америка планировала отправить на орбиту, весил чуть больше полутора килограммов. Самое унизительное: когда Соединенные Штаты после запуска «Спутника» тоже попробовали запустить аппарат на орбиту в начале декабря 1957 года, ракета взорвалась на (суборбитальной) высоте в один метр.

В июле 1955 года пресс-секретарь президента Эйзенхауэра объявил с трибуны Белого дома, что Америка намерена отправить на орбиту «малые» спутники в рамках Международного геофизического года (который отмечался с июля 1957-го по декабрь 1958-го). Несколькими днями позже аналогичное объявление сделал председатель советского Комитета по космосу, который подчеркнул, что первые спутники не обязательно будут маленькими и что СССР собственными силами отправит в космос несколько штук в «близком будущем».

Так оно и было.

В январе 1957 года Сергей Королев, советский эксперт по ракетной технике и обладавший уникальным даром убеждения энтузиаст космических исследований (которого советская пресса никогда не называла по имени), предупредил свое правительство, что Америка объявила о создании ракет, способных летать «выше и быстрее, чем любые другие ракеты в мире», и что «США собираются в ближайшие месяцы предпринять новую попытку запустить искусственный спутник Земли и готовы заплатить любую цену, чтобы достичь этого результата». Предупреждение Королева сработало. Весной 1957 года Советы начали испытывать макеты спутников, запуская их с помощью межконтинентальных баллистических ракет, способных нести полезную нагрузку весом в 80 килограммов.

Удачный (четвертый) запуск состоялся 21 августа. Ракета с полезной нагрузкой преодолела путь от Казахстана до Камчатки – около шести с половиной тысяч километров. В нетипичной манере официальное советское новостное агентство ТАСС сообщило об этом запуске всему миру:

На днях осуществлен запуск сверхдальней межконтинентальной многоступенчатой баллистической ракеты. <…> Полет ракеты проходил на очень большой, до сих пор недоступной высоте. Пройдя в короткое время огромное расстояние, ракета попала в заданный район. Полученные результаты показали, что имеется возможность пуска в любой район земного шара[61].

Сильные слова. Сильная мотивация. Вполне достаточно, чтобы заставить действовать любого противника. Примерно в это же время, в середине июля, британский еженедельник New Scientist сообщил своим читателям о растущем преимуществе Советского Союза в космической гонке. В этой статье была даже иллюстрация с советским спутником, нависающим над Землей с орбиты. Но Америка не обратила на это внимания.

В середине сентября Королев сообщил на научном собрании о предстоящих запусках советских и американских «искусственных спутников Земли, осуществляемых с научными целями». Но Америка все так же не замечала этого.

А потом настало 4 октября.

«Спутник-1» заставил многих высунуть головы из песка. Некоторые власть имущие тут же, выражаясь привычным языком, вышли на баллистическую траекторию. Линдон Б. Джонсон, в то время лидер сенатского большинства, предупреждал: «Скоро [Советы] будут бросать на нас бомбы из космоса – как дети, которые бросают камни в машины на развязках автострад». Другие старались преуменьшить геополитические последствия запуска «Спутника» и возможности СССР. Госсекретарь Джон Фостер Даллес писал, что значение «Спутника» «не нужно преувеличивать», и так объяснял бездействие Америки: «Деспотические общества могут управлять ресурсами и деятельностью всего населения и демонстрировать зрелищные достижения. Однако это не доказывает, что свобода – не высшая ценность».

Пятого октября на первой странице «Нью-Йорк Таймс» под флаговым заголовком (наряду с сообщениями об эпидемии гриппа в Нью-Йорке и о противостоянии в Литл-Роке с участием губернатора Арканзаса сегрегациониста Орвала Фаубуса[62]) вышла статья со следующими заверениями:

Военные эксперты утверждают, что в обозримом будущем спутники не смогут быть использованы для военных задач… Их реальная польза будет заключаться в предоставлении ученым важной новой информации о природе Солнца, о космическом излучении, о влиянии солнечной активности на радиосвязь и об электростатике атмосферы.

Что? Никаких военных приложений? Спутники нужны только для наблюдений за Солнцем? За кулисами стратеги думали иначе. В соответствии с заключением заседания Совета национальной безопасности под председательством президента Эйзенхауэра, состоявшегося 10 октября, «Соединенные Штаты всегда отдавали себе отчет в том, что запуск первого искусственного спутника Земли будет иметь последствия для холодной войны». Даже ближайшие союзники Америки «должны быть уверены, что СССР не превзошел нас в научном и военном отношении».

Однако Эйзенхауэру не пришлось беспокоиться об обычных американцах. Большинство из них эта новость не взволновала. А может быть, волшебным образом сработала пропагандистская кампания. Так или иначе, большинство радиолюбителей проигнорировали сигналы «Спутника», большинство газет опубликовали новость о нем на третьей или пятой странице, а опрос Гэллапа показал, что 60 % опрошенных в Вашингтоне и Чикаго ожидали, что следующее достижение в освоении космоса сделают США.

Хладнокровные стратеги холодной войны, теперь вполне осознавшие военное значение космоса, понимали, что послевоенный престиж и могущество США поставлены под сомнение. Средства на их восстановление уже в течение года будут закачаны в образование и науку, переподготовку преподавателей в колледжах и исследования, полезные для военных.

Еще в 1947 году Президентская комиссия по высшему образованию поставила такую цель: каждый третий молодой американец должен окончить четырехлетний курс в колледже. «Акт об образовании в целях национальной обороны» (The National Defense Education Act), принятый в 1958 году, был важным, хотя и скромным шагом в этом направлении. Он давал возможность желающим учиться на бакалавра получить займ под низкий процент, а также предусматривал несколько тысяч персональных стипендий для тех, кто желал учиться дальше по направлениям, важным для оборонной отрасли. После запуска «Спутника» финансирование Национального научного фонда (NSF) утроилось, а к 1968 году оно уже на порядок превышало прежние объемы. Закон о космических исследованиях (The National Aeronautics and Space Act), подписанный в 1958 году, породил новое полнофукциональное гражданское агентство, названное Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства – NASA. В тот же год было создано Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны (DARPA).

Все эти программы и агентства направляли лучших американских студентов в науку: в математику и в инженерное дело. Правительство получило заметную отдачу от вложенных средств; студентам, обучавшимся по этим специальностям, давалась отсрочка от призыва, а концепция федеральной поддержки образования оказалась оправданной.

Однако надо было как можно скорее запустить хоть какой-нибудь спутник. К счастью, в последние недели Второй мировой войны и сразу после ее окончания в Европе Соединенные Штаты приобрели ценного специалиста, способного бросить вызов Сергею Королеву: немецкого инженера и физика Вернера фон Брауна, бывшего руководителя группы, которая разработала ужасающую баллистическую ракету «Фау-2». Мы также приобрели более ста членов его команды.

Вместо того чтобы предстать перед Нюрнбергским трибуналом за военные преступления, фон Браун стал спасителем Америки, отцом-основателем и символом американской космической программы. Его первым важным заданием было создать первую ракету для первого успешного запуска первого американского спутника. И вот 31 января 1958 года – менее чем через четыре месяца после кругосветного путешествия «Спутника» – фон Браун и его ракетчики отправили на орбиту четырнадцатикилограммовый «Эксплорер-1», а в придачу – еще восемь килограммов научной аппаратуры.

Космический твит № 19

У объекта на орбите есть большая поперечная скорость, так что он падает на Землю ровно с той скоростью, с какой она искривляется под ним.

14 мая 2010 года 11:56

Ключевой составляющей их успеха был сброс балласта. Если вы хотите достичь орбитальных скоростей (немногим более 28 тысяч километров в час), нужно пользоваться любой возможностью, чтобы разгрузить ракету. Ракетные двигатели – тяжелые, топливные баки – тяжелые, само топливо – тяжелое, а вывод в космос каждого килограмма требует тысяч килограммов топлива. Как же решить эту задачу? С помощью многоступенчатой ракеты. Когда топливо из бака израсходовано, нужно отбросить этот бак. Когда использовано топливо из следующей ступени, нужно отбросить ее целиком. «Юпитер-Си» – ракета, которая вывела на орбиту «Эксплорер-1», – на старте с полной загрузкой весила 29 тонн. А последняя ступень весила всего 36 килограммов.

Как и ракета «Р-7», которая вывела на орбиту «Спутник», «Юпитер-Си» была модифицированной военной ракетой. Наука была вторым, если не третьим приоритетом разработок, которые велись в военных целях. Стратеги холодной войны хотели создать еще бо́льшие и еще более смертоносные ракеты с головными частями, напичканными ядерными боеголовками.

Высоты – лучшие друзья военных, а какая возвышенность может быть выше спутника, который крутится по орбите на расстоянии не более 45 минут от потенциальной цели? «Спутник-1» и его модификации позволяли СССР удерживать эту высоту вплоть до 1969 года, когда благодаря фон Брауну и его коллегам американская ракета «Сатурн-5» доставила астронавтов «Аполлона-11» на Луну.

Знают об этом американцы или нет, но сегодня идет новая космическая гонка. В этот раз Америка соревнуется не только с Россией, но еще с Китаем, с Европейским Союзом, с Индией и с другими странами. Может быть, на этот раз в гонке участвуют скорее попутчики, чем вероятные противники, – больше заинтересованные в развитии новых технологий, чем в борьбе за власть над земными высотами.

Глава шестнадцатая

2001: факты и фантазии[63]

Этот долгожданный год пришел и прошел. И невозможно было удержаться от непрестанного сравнения полного межзвездных путешествий будущего из эпопеи Стенли Кубрика «Космическая одиссея 2001 года» с нашей убого привязанной к Земле жизнью в настоящем 2001 году. У нас еще нет базового лагеря на Луне, мы еще не послали погруженных в анабиоз астронавтов в гигантских кораблях к Юпитеру, но тем не менее мы уже прошли долгий путь космических исследований.

Помимо финансирования и других политических факторов, на сегодня самая большая проблема пилотируемых исследований космоса – выживание астронавтов в условиях, неблагоприятных для живых существ. Нам нужно посылать в космос улучшенную версию самих себя – двойников, способных выдерживать экстремальные температуры, жесткое излучение, скудное снабжение воздухом и в то же время в полной мере способных проводить научные эксперименты.

К счастью, мы уже изобрели таких существ: это космические роботы. Они не выглядят похожими на людей, и мы не говорим про них «кто», но они осуществляют все наши межпланетные исследования. Их не нужно кормить или лечить, и они не расстроятся, если мы не вернем их домой. Множество наших космических роботов наблюдают за Солнцем, вращаются по орбитам вокруг Марса и Сатурна, пересекают хвост кометы, кружат около астероида, направляются к Юпитеру и к Плутону.

Четыре космических зонда, которые мы запустили в семидесятые годы прошлого века, были отправлены в путь с достаточным запасом энергии и по таким траекториям, что смогли выйти за пределы Солнечной системы, и теперь несут закодированные послания от людей разумным инопланетянам, возможно, способным расшифровать их.

Хотя нога человека еще не ступала на поверхность Марса или Европы, спутника Юпитера, наши космические роботы, побывавшие там, прислали убедительные свидетельства наличия там воды. Они воспалили наше воображение перспективой обнаружить на этих планетах жизнь в ходе следующих экспедиций.

У нас также есть сотни спутников связи и десяток космических телескопов, которые наблюдают вселенную в различных диапазонах электромагнитного излучения, в том числе в инфракрасном и в гамма-диапазоне. Наблюдения в микроволновом диапазоне позволяют нам увидеть край принципиально наблюдаемой вселенной, и там мы находим свидетельства о Большом взрыве.

Так что, хотя у нас нет инопланетных колоний и не все космические мечты реализовались, наше присутствие в космосе экспоненциально растет. В некотором отношении настоящие космические исследования в нынешнем 2001 году все же очень похожи на фильм Кубрика. Кроме стаи автоматических зондов, у нас в небе – целый флот. Как и в фильме, у нас есть космическая станция. Она была собрана из фрагментов, которые доставили на орбиту многоразовые пристыковываемые челноки (просто у них на борту написано «NASA» вместо «Pan Am»[64]). И как в фильме, использование туалетов на космической станции в условиях невесомости требует тщательного соблюдения сложной инструкции, а неаппетитная еда астронавтов упакована в пластиковые пакетики.

Насколько я могу судить, единственное, что есть в фильме Кубрика и чего нет у нас, – это наполняющий космический вакуум вальс Иоганна Штрауса «Голубой Дунай» и смертоносный компьютер по имени HAL.

Глава семнадцатая

Роботы или люди?[65]

В 2003 году космический шаттл «Колумбия» развалился на куски над центральной частью Техаса. Через год после этого президент Джордж Буш объявил о долгосрочной программе космических исследований, в ходе которой люди должны были вернуться на Луну, а потом отправиться на Марс и еще дальше. К тому времени и на протяжении еще многих лет после близнецы-марсоходы «Спирит» и «Оппортьюнити» своими навыками полевых геологов приводили в восторг ученых и инженеров, создавших их в НАСАвской Лаборатории реактивного движения (JPL)[66].

Сопоставление этих и некоторых других событий снова поднимает вечный вопрос: на фоне двух аварий на 135 полетов шаттлов за все время существования программы пилотируемых полетов, а также астрономической дороговизны пилотируемых полетов по сравнению с запуском автоматических миссий, имеет ли смысл пилотируемая космонавтика или нужно поручить всю работу роботам? Как астрофизик, просветитель и гражданин, я не могу не выразить свое мнение на этот счет.

Современное общество отправляет роботов в космос с 1957 года, а людей – с 1961-го. Факт, что роботы – намного дешевле; в большинстве случаев стоимость беспилотной миссии примерно в 50 раз меньше. Роботам все равно, насколько холодно или жарко в космосе; если снабдить их хорошей смазкой, они будут работать в широком диапазоне температур. Им также не нужны хитроумные системы жизнеобеспечения. Роботы могут на протяжении продолжительного периода времени перемещаться в межпланетном пространстве, будучи более или менее не подвержены воздействию ионизирующего излучения. Их кости не деградируют от длительного пребывания в невесомости. У них нет гигиенических потребностей. Их даже кормить не нужно. И самое главное: когда они выполнили свою задачу, их можно не возвращать домой, и они не будут жаловаться на это.

Так что, если научные исследования – моя единственная задача в космосе и я думаю только о выходе научной продукции на вложенный доллар, никаких оснований для отправки человека в космос нет. Лучше послать пятьдесят роботов.

Но у такого решения есть оборотная сторона. В отличие от самых лучших роботов, люди способны совершать непредвиденные открытия, опираясь на свой жизненный опыт. Пока не пришел тот день, когда инженеры-бионейрофизиологи и компьютерные специалисты смогут загрузить в робота информационное содержимое человеческого мозга, самое большее, на что мы можем рассчитывать от робота, – поиск того, что мы уже ожидаем обнаружить. Будучи машиной, в железо и программное обеспечение которой заложены человеческие ожидания, робот не может совершать революционные открытия и обнаруживать нечто принципиально новое. А ведь такие возможности нам не хотелось бы упускать.

В старые времена роботов представляли в виде железяк с головой, шеей, торсом, руками и ногами и, возможно, какими-то колесами для перемещения. Представлялось, что с ними можно говорить и они будут отвечать (конечно, с роботским акцентом). Казалось, что робот будет более или менее похож на человека. Лучший пример – робот C-3PO из киноэпопеи «Звездные войны».

Даже если робот не выглядит человекообразным, его операторы могут представлять его широкой публике как нечто живое. Например, в пресс-релизах Лаборатории реактивного движения о каждом из близнецов-марсоходов говорилось, что у них есть «тело, мозг, „шея и голова“, глаза и другие „органы чувств“, рука, „ноги“ и антенны, чтобы „говорить“ и „слушать“». В отчете 5 февраля 2004 года говорилось, что «Сегодня „Спирит“ проснулся раньше обычного […] чтобы подготовиться к „операции“ на его памяти». Девятнадцатого февраля марсоход исследовал хребет и почву кратера Бонневиль, и «после работы „Спирит“ устроил перерыв и час с небольшим подремал».

Несмотря на весь этот антропоморфизм, совершенно ясно, что форма робота может быть любой: это просто автоматизированное устройство, которое должно выполнить определенные операции, либо производя их быстрее и надежнее, чем человек, либо совершая действия, на которые человек с его пятью чувствами просто неспособен. Эти марсоходы были похожи на игрушечные грузовички-платформы, но они могли выдолбить отверстие в поверхности скалы, использовать камеру с микроскопом, чтобы исследовать обнажившуюся поверхность и определить химический состав скалы, – совсем как геолог в земной лаборатории.

Надо заметить, что даже геолог-человек не может проделать это голыми руками. Без оборудования человек не может выдолбить скалу, поэтому полевые геологи всегда носят с собой специальный молоток. А чтобы определить химический состав скалы, геологу нужен еще один прибор. И вот возникает трудный вопрос.

Практически для всех исследований, которые нужно провести в инопланетной среде, требуется некоторое оборудование. Полевые геологи на Марсе должны были бы тащить это оборудование на себе во время ежедневных блужданий по марсианскому кратеру или в области выхода на поверхность породы, где они, вероятно, измеряли бы свойства почв, скал, поверхности и атмосферы. Но если можно сделать робота, способного привезти на место и использовать все то же оборудование, зачем вообще отправлять на Марс полевого геолога?

Одна из причин – наличие у геолога здравого смысла. Марсоходы устроены так, что в течение примерно десяти секунд движутся, затем останавливаются, около двадцати секунд анализируют окружающий ландшафт, затем снова движутся десять секунд и так далее. Если марсоход будет двигаться быстрее или не будет останавливаться, он может споткнуться о скалу и перевернуться, став таким же беспомощным, как перевернутая галапагосская черепаха. А исследователь-человек просто шагал бы вперед, потому что люди хорошо умеют распознавать скалы и утесы.

В конце 1960-х и начале 1970-х, когда пилотируемые «Аполлоны» летали к Луне, никакой робот не смог бы решить, какие именно камни собрать и привезти на Землю. Но когда астронавт «Аполлона-17» Харрисон Шмитт, единственный геолог (и вообще единственный ученый) из всех астронавтов вышел на прогулку по Луне, он сразу обратил внимание на странную оранжевую почву и тут же собрал образцы этой почвы. Оказалось, что это микрогранулы вулканического стекла. Сейчас робот может выполнить сложный химический анализ и передать потрясающе детальные изображения, но все-таки он еще не может подобно Шмитту эффективно среагировать на нечто новое и удивительное. В отличие от робота, в полевом геологе заложены способности ходить, бегать, копать, работать молотком, видеть, передавать и принимать информацию, интерпретировать ее и изобретать нечто новое.

И конечно, если что-то пойдет не так, находящийся на месте человек может выручить робота. Дайте человеку гаечный ключ, молоток и изоленту, и вы удивитесь, как много он сможет починить. Разве после посадки на Марсе «Спирит» сразу скатился с платформы и начал исследовать окрестности? Нет, он оказался заблокирован своими воздушными амортизаторами. Прошло еще двенадцать дней, прежде чем операторы смогли решить эту проблему и все шесть колес «Спирита» покатились по поверхности Марса. Если бы 3 января там был хоть один человек, он просто поднял бы эти амортизаторы и убрал в сторону: пара секунд – и «Спирит» оказался бы на свободе.

Раз так, давайте будем считать установленными несколько пунктов. Люди обращают внимание на нечто необычное и неожиданное, реагируют на непредвиденные обстоятельства и решают проблемы так, как это не могут делать роботы. Роботов можно относительно дешево отправлять в космос, но они могут делать только то, на что запрограммированы. Однако стоимость и научные результаты – это еще не все. Есть еще вопрос исследований непознанного.

Первые троглодиты, которые смогли пересечь долину или забраться в гору, отправились на поиски приключений из родной пещеры не потому, что хотели совершить научное открытие, а потому что за горизонтом было нечто непознанное. Может быть, они искали дополнительное пропитание, лучшее укрытие или просто более многообещающий способ существования. Так или иначе, они ощущали тягу к исследованиям. Наверное, такая тяга где-то прошита в нас, лежит глубоко в основе природы человека и его идентичности. По какой еще причине могли бы наши предки мигрировать из Африки в Европу и Азию и дальше в Северную и Южную Америку? Отправка на Марс астронавта, который мог бы заглянуть под скалы или посмотреть, что находится внизу, в долине, – естественное продолжение того, что обычные люди всегда делали на Земле.

Многие из моих коллег утверждают, что значительное число научных исследований может быть проведено без отправки людей в космос. Но если в 1960-е они были детьми и вы спросите, что вдохновило их на карьеру ученого, практически каждый скажет (по крайней мере, по моему опыту), что это была программа «Аполлон». Она разворачивалась во времена их молодости, и именно она вдохновила их. Точка. И наоборот, даже если они также упоминают запуск «Спутника-1», который положил начало космической эре, очень немногие говорят, что их интерес к науке связан с многочисленными автоматическими станциями и зондами, запущенными Соединенными Штатами и Советским Союзом вскоре после «Спутника».

Так что если вы – выдающийся ученый, которого когда-то вдохновили на этот путь астронавты, проносившиеся в ракете в великое запределье, с вашей стороны было бы несколько нечестно заявлять, что больше не нужно отправлять людей в космос. Занимая такую позицию, вы, по сути, не даете возможности следующему поколению студентов пройти вашим путем и ощутить трепет от того, что один из нас, а не просто наш посланец-робот, находится на переднем крае исследований и открытий.

Каждый раз, когда в мероприятии, которое мы организуем в Планетарии имени Хайдена, принимает участие живой астронавт, посещаемость заметно растет. Годится любой астронавт, даже тот, о ком большинство людей никогда не слышали. Живая встреча с таким человеком лицом к лицу влияет на сердца и умы диванных путешественников, будь то учителя-пенсионеры, тяжело работающие водители автобусов, тринадцатилетние дети или их амбициозные родители.

Конечно, люди могут восхищаться и восхищаются и роботами. С 3 по 5 января 2004 года, когда НАСА транслировало работу марсоходов на своем веб-сайте, к нему подключались полмиллиарда раз – 506 621 916 раз, чтобы быть точным. Это был рекорд НАСА, а суммарный трафик сайта за эти дни превысил мировой трафик порнографических ресурсов.

Решение кажется мне очевидным: надо отправлять в космос и роботов, и людей. Космические исследования не должны строиться по принципу или-или, потому что для одних задач лучше подходят роботы, а для других – люди.

В одном можно не сомневаться: в течение ближайших десятилетий Соединенным Штатам понадобится множество ученых и инженеров самых разных специальностей, а астронавты должны будут пройти очень серьезную и разностороннюю подготовку. Например, поиски свидетельств существования в прошлом жизни на Марсе потребуют биологов высшей квалификации. Но что знают биологи о ландшафте других планет? Значит, понадобятся еще геологи и геофизики. Чтобы проверить атмосферу и почвы, понадобятся химики. Если когда-то на Марсе процветала жизнь, к настоящему времени ее останки, вероятно, превратились в окаменелости, так что в этой работе понадобятся и несколько палеонтологов. И обязательно нужны люди, которые знают, как пробуриться сквозь километры почвы и скал, потому что под ними на Марсе могут находится запасы воды.

Откуда же возьмутся все эти талантливые ученые и технологи? Кто наберет их в команду? Когда я выступаю перед школьниками, достаточно взрослыми, чтобы решать, какую специальность выбрать, когда вырастут, но достаточно юными, чтобы не сходить с ума от гормональных перестроек, мне нужно предложить им вкусную морковку, чтобы они загорелись и захотели стать учеными. Эта задача становится нетрудной, если представить их астронавтам, ищущим в новом поколении смену, способную перенять перспективное мышление и тягу к исследованиям и присоединиться к людям, работающим в космосе. Без такой вдохновляющей поддержки все, на что я способен, – стать развлечением на один день. Мое понимание истории и культуры говорит мне, что людям нужны герои.

Безопасность и экономическая мощь Америки ХХ века – в значительной мере результат поддержки науки и технологий. Некоторые из наиболее революционных (и продаваемых) технологий последних десятилетий – побочный продукт исследований, проводимых под флагом американских исследований космоса: установки для гемодиализа, вживляемые кардиостимуляторы, лазерная коррекция зрения, спутники глобальной системы позиционирования (GPS), нержавеющие покрытия для мостов и памятников (в том числе для статуи Свободы), гидропонные системы для выращивания растений, авиационные системы предупреждения столкновений, цифровые изображения, компактные инфракрасные камеры, беспроводной электроинструмент, спортивная обувь, нецарапающиеся солнечные очки, виртуальная реальность. И в этом списке еще даже нет танга![67]

Хотя зачастую к решению конкретной проблемы приводит прямое финансирование целенаправленных исследований, самые революционные решения нередко происходят от «перекрестного опыления» с другими областями науки. Медики сами по себе вряд ли когда-нибудь додумались бы до использования рентгеновского излучения, потому что оно несвойственно биологическим системам. Чтобы открыть это излучение, с помощью которого можно исследовать внутренности без единого хирургического разреза, понадобился физик, Вильгельм Конрад Рентген.

Вот еще пример такого перекрестного опыления. Вскоре после того, как космический телескоп имени Хаббла был запущен на орбиту в апреле 1990 года, инженеры НАСА поняли, что его основное зеркало, которое собирает свет от небесных объектов и отражает его в изображающие камеры и спектрометры, имеет неправильную форму. Иначе говоря, телескоп стоимостью два миллиарда долларов строил размытые изображения.

Это было очень плохо.

Однако, как часто бывает, нет худа без добра, и на помощь пришли компьютерные алгоритмы. Исследователи в балтиморском Институте исследований космоса с помощью космического телескопа (Space Telescope Science Institute) разработали целый набор новых хитроумных алгоритмов обработки изображений, с помощью которых можно было компенсировать некоторые недостатки «Хаббла». И тут оказалось, что выжимка максимального количества полезной информации из размытого астрономического изображения технически идентична выжимке максимального количества полезной информации из маммограммы. Вскоре эти новые алгоритмы стали рутинно использоваться для раннего обнаружения рака груди.

Но еще не вся история.

В 1997 для второй сервисной миссии к «Хабблу» (первая миссия, состоявшаяся в 1993 году, позволила исправить его оптику) астронавты шаттла установили новый цифровой детектор высокого разрешения, который был разработан по просьбе тех астрофизиков, чьи научные карьеры зависели от возможности увидеть в космосе маленькие и тусклые объекты[68]. Теперь эта же технология используется в малоинвазивных и недорогих системах для биопсии молочной железы – следующего после маммограмм этапа ранней диагностики рака.

Так почему не попросить исследователей впрямую заняться вопросом ранней диагностики рака груди? Почему новые технологии в медицине должны ждать, пока в космосе не случится такой гигантский провал, какой произошел с «Хабблом»? Возможно, мой ответ не вполне политкорректен, но это – чистая правда: когда вы открываете выдающиеся проекты, это привлекает людей с выдающимися талантами, которые, возможно, не вдохновились бы задачей спасения мира от рака, голода или эпидемий.

В наши дни перекрестное опыление между наукой и обществом возникает тогда, когда амбициозные и долгосрочные проекты получают обильное финансирование. Америка получила колоссальную выгоду от поколения ученых и инженеров, которые – вместо того чтобы стать юристами или инвестиционными банкирами – достойно ответили на вызов, сформулированный в 1961 году президентом Джоном Кеннеди. Объявив о намерении высадить человека на Луну, Кеннеди пригласил всех граждан принять участие в этой миссии. Это поколение и следующее за ним были поколениями технологов, в частности придумавших персональный компьютер. Когда Соединенные Штаты высадили астронавтов на Луну, сооснователю Microsoft Биллу Гейтсу было тринадцать лет, а сооснователю Apple Стиву Джобсу – четырнадцать. Персональный компьютер придумал не банкир, не художник и не профессиональный спортсмен. Он был изобретен и развит технически образованными людьми, которые восхитились развернутой перед ними перспективой и были невероятно счастливы стать учеными и инженерами.

Да, миру нужны банкиры, и художники, и даже спортсмены. Наряду со многими другими профессионалами они обеспечивают культурное разнообразие и полноту нашего общества. Но если вы хотите, чтобы завтра настало, если вы хотите, чтобы появлялись новые сектора экономики, которых не было вчера, вы вряд ли обратитесь к представителям этих специальностей. Будущее создают технологи. И я надеюсь, что настанет день, когда вся Солнечная система будет знакома нам, как наш дачный участок, и ее будут исследовать не только роботы, но также умы, тела и души представителей нашего вида.

Глава восемнадцатая

Хорошие перспективы[69]

Восьмого сентября 2004 года научный модуль НАСАвской экспедиции «Дженезис» (Genesis) разбился в пустыне штата Юта, врезавшись в землю на скорости в 300 километров в час после того, как его парашюты не раскрылись. Этот корабль провел три года на орбите в миллионе миль от Земли и собирал там микроскопические ядра атомов, которые Солнце постоянно выбрасывает в космос: химический состав этих выбросов отражает исходный состав вещества, из которого около 4,6 миллиарда лет назад сформировалась Солнечная система. Исследователи из НАСА сумели восстановить некоторые из данных, собранных «Дженезис», так что нельзя сказать, что их время и наши 260 миллионов долларов были потрачены совсем в никуда.

Но даже если бы вообще никакие данные и не удалось восстановить, сама по себе эта неудача просто лишний раз продемонстрировала бы, на каком уровне находятся наши космические исследования. Два марсохода-геолога, созданные НАСА, проработали дольше, чем планировалось, и прислали на Землю потрясающие изображения марсианской поверхности, сообщившие нам, что когда-то по ней текла вода и там были большие озера или моря. «Марс Глобал Сервейор» (Mars Global Surveyor), также работающий намного дольше, чем планировалось, продолжает вращаться вокруг Красной планеты и посылать нам изображения марсианской поверхности, снятые с высоким разрешением и четкостью. А созданный Европейским космическим агентством «Марс Экспресс» (Mars Express Orbiter) получил свидетельства наличия в марсианской атмосфере метана, который может быть результатом жизнедеятельности бактерий, живущих под поверхностью этой планеты. Космический аппарат «Кассини» (Cassini) вращается по орбите вокруг Сатурна, а запущенный с борта «Кассини» зонд «Гюйгенс» (Huygens) спустился сквозь дымную атмосферу Титана, крупнейшего спутника Сатурна, приземлился на его поверхности и подтвердил, что там существуют озера жидкого метана. Возможно, на Титане существуют пока что неизвестные нам формы жизни. А еще у нас есть «Мессенджер» – первый зонд, вращающийся около ближайшей к Солнцу планеты – Меркурия.

Если же обратиться к исследованиям безбрежного космоса, лежащего за пределами нашей Солнечной системы, в нашем арсенале обнаружатся потрясающие инструменты, установленные на спутниках, вращающихся вокруг Земли за пределами мешающей наблюдениям атмосферы. НАСАвская обсерватория «Чандра» (Chandra X-ray Observatory) получает рентгеновские изображения далеких сцен, где разыгрываются космические драмы, таких как, например, турбулентные окрестности прожорливых черных дыр; а НАСАвский телескоп «Спитцер» (Spitzer Space Telescope) строит изображения в инфракрасном свете: такое излучение – визитная карточка молодых звезд и областей звездообразования. Спутник «Интеграл» (INTEGRAL), созданный Европейским космическим агентством, изучает источники гамма-излучения – самой высокоэнергичной формы света, исходящего от взрывающихся звезд и других высокоэнергичных космических событий, а НАСАвский «Свифт» (Swift Gamma Ray Burst Explorer) ищет самые далекие источники гамма-всплесков по всей вселенной. В то же время космический телескоп имени Хаббла продолжит работать на орбите до тех пор, пока в космос не будет выведен его более крупный преемник, космический телескоп имени Джеймса Уэбба (James Webb Space Telescope). Этот телескоп заглянет дальше, чем любой из его предшественников, и исследует формирование галактик и крупномасштабных структур, которые они образуют.

Вооруженные искусственными глазами, глядящими на эту населенную космическую пустоту, мы должны иногда напоминать себе, что на земных континентах не начерчены границы между странами. Но самое главное, наша бесконечная малость в бескрайней вселенной должна преисполнять нас смирения.

Глава девятнадцатая

Потому что мы любим «Хаббл»[70]

Космический телескоп имени Хаббла, самый продуктивный научный инструмент всех времен, починили в пятый и последний раз весной 2009 года. Астронавты шаттла, запущенного из флоридского космического центра имени Кеннеди, вышли на орбиту телескопа, присоединили его к шаттлу с помощью специального манипулятора и провели обслуживание: замену вышедших из строя узлов и устаревшего оборудования, все прямо на месте.

«Хаббл», размер которого сравним с размером грейхаундовского автобуса[71], был отправлен на орбиту на борту шаттла «Дискавери» в 1990 году и уже проработал намного дольше номинального срока в десять лет. Для нынешних старшеклассников «Хаббл» всегда был главным источником сведений о космосе. Последняя сервисная миссия продлила его жизнь еще на несколько лет. Среди прочего астронавты заменили перегоревшие платы в обзорной камере ACS (Advanced Camera for Surveys). Она работает с 2002 года, и именно с ее помощью получены самые запоминающиеся изображения «Хаббла».

Обслуживание «Хаббла» требует исключительной сноровки. Недавно мне довелось посетить Годдардовский космический центр НАСА, расположенный в штате Мэриленд. Там я примерил пухлые накачанные перчатки астронавта, подержал в руках переносную космическую отвертку, воткнул голову в космический шлем и попробовал вытащить неисправную микросхему из макета неисправной камеры «Хаббла», которая была встроена в полномасштабную модель телескопа. Это было практически нереально. И это я еще был не в невесомости! И это на мне еще не было полномасштабного скафандра! И это еще Земля не проплывала мимо меня по космосу.

Обычно мы представляем себе астронавтов храбрыми и благородными. Но в данном случае «настоящий астронавт» должен быть еще и хирургом-электронщиком.

Там, наверху, «Хаббл» не одинок. Десятки космических телескопов разнообразных размеров и форм вращаются вокруг Земли и вокруг Луны. Каждый из них смотрит в открытый космос, не загороженный, не замутненный и не размытый турбулентной и пасмурной атмосферой Земли. Однако большинство этих телескопов – необслуживаемые. Их подвижные части изнашиваются. Гироскопы выходят из строя. Охлаждающая жидкость испаряется. Батареи разряжаются в ноль. Недолговечность оборудования ограничивает срок жизни телескопа.

Все эти телескопы двигают науку вперед, но про большинство из них широкая публика не знает, и они не служат объектом поклонения. Они разработаны для регистрации излучения, невидимого человеческому глазу, большая часть которого не может пройти сквозь земную атмосферу. Целые классы объектов и явлений в космосе проявляются только в одном или нескольких из таких «невидимых» космических окон. Например, черные дыры были обнаружены благодаря их рентгеновской «визитной карточке» – излучению, генерируемому окружающим такой объект вихрем горячего газа прямо перед тем, как он упадет в бездну. Еще один пример – фоновое микроволновое излучение – важнейшее свидетельство о Большом взрыве.

С другой стороны, «Хаббл» – первый и единственный космический телескоп, который наблюдает вселенную по большей части в видимом свете. Полученные с его помощью потрясающе четкие и многоцветные фотографии космоса делают этот аппарат чем-то вроде многократной улучшенной версии человеческого глаза, помещенной в космос. И все-таки привлекательность «Хаббла» связана не только с потоком красивых фотографий. Он начал стабильно работать в середине 1990-х, когда доступность Интернета росла огромными темпами. Именно тогда получаемые «Хабблом» цифровые изображения впервые попали в публичное поле. Как известно, все красивое, бесплатное и легко пересылаемое очень быстро распространяется в сети. И вскоре фотографии с «Хаббла», одна лучше другой, стали использоваться как обои рабочих столов и заставки на компьютерах множества людей, у которых прежде не было никакой возможности, пусть тихо и незаметно, ощутить наше место во вселенной и почувствовать причастность к космическим исследованиям.

В самом деле, «Хаббл» сделал вселенную чем-то домашним. Или, лучше сказать, раздвинул границы нашего дома, который теперь включает всю вселенную, и сделал это с помощью таких интеллектуально, визуально и даже духовно совершенных изображений, что в большинстве случаев к ним даже не нужно поясняющих подписей. Не важно, на что именно смотрит «Хаббл» – на планеты, на поля, насыщенные звездами, на многоцветные межзвездные туманности, на смертоносные черные дыры, на элегантно сталкивающиеся галактики, на крупномасштабную структуру вселенной, – каждое из этих изображений дарит вам вашу собственную космическую перспективу.

Космический твит № 20

В эпоху «Хаббла» и космических зондов светящиеся точки на небе стали новыми мирами, и эти миры стали близкими, стали частью нашего мира.

20 февраля 2011 года 18:56

Научное наследие «Хаббла» неоспоримо. На основе его данных опубликовано больше научных статей, чем когда-либо с каким-либо научным инструментом в любой из дисциплин. Одно из достижений – завершение многолетних дебатов о возрасте вселенной. До «Хаббла» качество данных было настолько низким, что оценки этого возраста отличались в два раза. Одни астрофизики считали, что вселенной десять миллиардов лет, а другие – что двадцать. Но «Хаббл» позволил нам аккуратно измерить, как меняется яркость далеких звезд определенного типа. Если подставить эту величину в несложную формулу, можно определить расстояние до звезды. А поскольку вся вселенная расширяется с известной скоростью, можно открутить эти часы назад и определить, когда все вещество находилось в одной и той же точке. И каков же ответ? Наша вселенная родилась 13,7 миллиарда лет назад.

С помощью «Хаббла» удалось подтвердить еще одну давно выдвинутую гипотезу о том, что в центре каждой большой галактики, такой, как наш собственный Млечный Путь, находится сверхмассивная черная дыра, которая проглатывает звезды, облака газа и другое ни о чем не подозревающее вещество, которое оказывается слишком близко к ней. Центры галактик так набиты звездами, что наземные телескопы, глядящие в небо сквозь колышащуюся атмосферу, видят только пятнистое облачко света – мутное изображение сотен или тысяч звезд. Но взирающие из космоса остроглазые детекторы «Хаббла» позволяют нам разглядеть каждую звезду в отдельности и проследить за ее движением вокруг центра галактики. И вот оказывается, что эти звезды двигаются гораздо-гораздо быстрее, чем должны бы. Значит, на них действует маленький, невидимый, но мощный источник тяготения. Прокрутим уравнения, и будем вынуждены заключить, что в центре галактики прячется черная дыра.

В 2004 году, через год после катастрофы шаттла «Колумбия», НАСА объявило, что последняя сервисная экспедиция к «Хабблу» не состоится. Удивительно, но самый громкий протестующий голос раздался не со стороны профессионального сообщества, а со стороны широкой общественности. Будто современная версия толпы с факелами, люди громко выражали этот протест во всех доступных средствах массовой информации в формате от авторских колонок до коллективных петиций. В конце концов Конгресс прислушался к общественному мнению и изменил свое решение. Демократия восторжествовала, и «Хаббл» отремонтировали еще один, последний раз.

Конечно же, ничто не вечно, кроме, возможно, самой вселенной. Так что в конце концов и «Хабблу» придет конец. Но в то же время на горизонте уже маячит космический телескоп имени Джеймса Уэбба, создаваемый, чтобы заглянуть еще глубже во вселенную, чем это когда-либо удавалось «Хабблу». Когда «Уэбб» будет запущен на орбиту (если позволит финансирование), он позволит нам заглянуть в толщу газовых облаков в нашей собственной галактике Млечный Путь, чтобы увидеть «звездные ясли», где возникают молодые звезды, а также исследовать самые ранние эпохи существования вселенной, чтобы увидеть рождение самих галактик.

В 2011 году НАСА отправило стареющие шаттлы в отставку. При наличии политической воли этот шаг мог бы дать возможность инженерам, сборочным цехам и финансовым потокам сфокусироваться на создании нового класса космических кораблей, чтобы сделать то, что не могли шаттлы: вывести нас за пределы низкой околоземной орбиты к новым границам и перспективам.

Глава двадцатая

С юбилеем, «Аполлон-11»![72]

Вашингтонский Национальный музей воздухоплавания и астронавтики не похож ни на какое другое место на этой планете. Если к вам приехали гости из-за рубежа и они хотят пойти в один-единственный музей, чтобы понять, что значит быть американцем, ведите их именно сюда. Тут они увидят «Флайер» братьев Райт 1903 года, «Спирит оф Сент-Луис» 1927 года[73], Годдардовскую ракету 1926 года[74]  и командный модуль «Аполлона-11» – безмолвные вехи аэрокосмической эры. Без готовых идти на риск исследователей общество редко способно продвигаться по пути прогресса.

Сегодня мы отмечаем сороковую годовщину высадки на Луну, произошедшей 20 июля 1969 года. Сорок – это много. Сколько дней плыл по морю Ноев ковчег? Сорок (и еще сорок ночей). Сколько лет Моисей бродил по пустыне? Сорок. Эпоха «Аполлонов» воспаляла амбиции. Благодаря этому многие из нас оказались тут. Но борьба еще не окончена. Еще не все смогли увидеть эту перспективу. Не всех она поразила. И мы виноваты в этом. Каждый энтузиаст космических исследований ощущает это. Мы знаем и понимаем, какие красоты встречаются на этом пути. Но есть те, кто не знает, кто даже никогда не думал об этом. Две трети живущих ныне людей родились после 1969 года. Две трети!

Помните комика Джея Лено и его «прогулки» во время вечерней передачи на канале NBC? Он выходил из студии на улицу и задавал прохожим простые вопросы. Однажды он подошел к одной недавней выпускнице колледжа и спросил: «Сколько спутников у Земли?» И вот что она ответила: «Неужели вы думаете, что я помню такие вещи? Астрономия была в позапрошлом семестре».

Это меня пугает.

Сегодня здесь собрались многие астронавты из первой волны американских исследователей космоса – герои своего поколения. Герои и те, кому не довелось побывать в космосе. И те, кто повлиял на умонастроения нашей страны, и те, кого уже нет с нами. Уолтер Кронкайт ушел от нас в прошлую пятницу; ему было девяносто два года. Я очень огорчился, когда узнал об этом. Но когда человек уходит в преклонном возрасте, надо не огорчаться, а радоваться, что он прожил такую долгую жизнь. Кронкайту доверяла вся страна[75]. Все мы знали его как пропагандиста космических исследований. Столпами вечернего выпуска новостей на канале CBS были его ум, цельность и умение сопереживать.

Помню, как еще совсем ребенком я впервые услышал о человеке по фамилии Кронкайт. Знаете ли вы еще кого-нибудь с такой фамилией? Я не знаю. Сперва меня заинтересовала сама фамилия – она выглядела как название нового химического элемента (тогда я уже многое знал о периодической таблице элементов). Есть алюминий, никель, кремний. Есть вымышленный криптонит. Раз так, есть и кронкайт.

Одно из самых неизгладимых воспоминаний об Уолтере я храню с десятилетнего возраста. В 7 часов 51 минуту утром 21 декабря 1968 года – точно по графику – «Аполлон-8» оторвался от стартового стола на космодроме имени Кеннеди. Это был первый в истории пилотируемый космический корабль, вышедший за пределы низкой околоземной орбиты, и первая в истории экспедиция, цель которой находилась не на Земле. И вот когда Уолтер Кронкайт объявил, что командный модуль «Аполлона-8» по пути к Луне вырвался из тяготения Земли, его слова сильно озадачили меня. Как же это могло быть? Ведь они еще не достигли Луны, да и сама Луна находится в крепких гравитационных объятьях Земли. Конечно, впоследствии я понял, что имел в виду Кронкайт: «Аполлон» прошел точку Лагранжа, в которой притяжение Земли и Луны уравновешивается. За этой точкой вы падаете на Луну, а не назад, на Землю. Так что благодаря Уолтеру Кронкайту я немного научился физике. Покойся с миром, глашатай американского народа, ушедший в сороковую годовщину «Аполлона-11». Поразительное совпадение.

Богатая событиями неделя. Уолтер Кронкайт покинул нас; пришли новые люди. Сенат Соединенных Штатов утвердил нового руководителя НАСА и его заместителя: Чарльза Ф. Болдена-младшего и Лори Б. Гарвер. Вся жизнь Лори Гарвер была посвящена космосу. В 1983 году она начала работать с Джоном Гленном. Затем была исполнительным директором Национального космического общества (National Space Society) и президентом компании «Кэпитал спейс». С Лори Гарвер я знаком пятнадцать лет, а с Чарли Болденом – пятнадцать минут: мы только что встретились в фойе. По этому человеку видно, что он прошел суровый кастинг: сорок лет на государственной службе, боевой пилот ВМФ, четырнадцать лет в отряде астронавтов НАСА. Слушания в Конгрессе, где Болдена утверждали на эту должность, прошли, как встреча рок-звезды. Сенаторы от самых разных штатов говорили: «Чарли – это именно тот, кто нам нужен».

Как вы, наверное, знаете, в НАСА решения возникают не на пустом месте. Я был членом двух комиссий НАСА: Комиссии по перспективам аэрокосмической отрасли Соединенных Штатов (Commission on the Future of the United States Aerospace Industry), финальный отчет которой, выпущенный в 2002 году, назывался «Все, всё, везде, всегда», и Президентской комиссии по внедрению политики Соединенных Штатов по исследованию космоса (President’s Commission on Implementation of United States Space Exploration Policy), финальный отчет которой в 2004 году назывался «Путь к вдохновению, инновациям и открытиям: Луна, Марс и далее». Мы пытались понять, чем сейчас является, а чем не является НАСА, и чем оно может стать. Будучи членом этих комиссий, я получал огромное количество писем как от работников аэрокосмической отрасли, так и от простых людей. У каждого автора были свои идеи о том, чем должно заниматься НАСА. Кто-то предлагал новый дизайн ракеты, кто-то – место в космосе, куда нужно отправить экспедицию, а кто-то – новый вид ракетного топлива. Поначалу мне казалось, что эти люди мешают мне делать свою работу. Но потом я взглянул на это с другой стороны и понял, что если так много людей хотят подсказать НАСА, что ему делать, это хорошо, а не плохо. Вместо того чтобы раздражаться, мне стоило радоваться этим письмам как выражению любви к НАСА и беспокойства за его будущее.

НАСА продолжает прислушиваться к экспертам. Комиссия под руководством Нормана Огустина[76], посвященная будущему программы пилотируемых полетов НАСА в конце 2009 года выпустила отчет под названием «В поисках программы пилотируемых полетов, достойной великой страны». Во время работы этой комиссии на веб-сайте hsf.nasa.gov (где «hsf» означает «пилотируемые полеты в космос», human space flight) любой человек мог высказать свои соображения на этот счет. В какой еще стране можно предположить, что ваше мнение способно повлиять на планы национального космического агентства?

Как знают некоторые из вас, я астрофизик и в большей степени ученый, чем сотрудник космической отрасли. Мои прямые интересы связаны со взрывающимися звездами, черными дырами и судьбой Млечного Пути. И не все наши запуски связаны с постройкой космической станции. На мой взгляд, одна из важнейших недавних миссий – это экспедиция шаттла «Атлантис», организованная для ремонта космического телескопа имени Хаббла. В мае 2009 года астронавты «Атлантиса» – я люблю называть их «астрохирургами» – отремонтировали и модернизировали «Хаббл». Во время этой экспедиции они пять раз выходили в открытый космос, чтобы продлить работу телескопа на пять, а может быть, и на десять лет, буквально дав ему новую жизнь[77]. Они успешно установили два новых инструмента, починили два других, заменили гироскопы и батареи, добавили новую теплоизоляцию, чтобы защитить от перегрева этот телескоп – самый знаменитый инструмент со времен Галилея. «Хаббл» – одно из грандиозных достижений эпохи, когда программа пилотируемых полетов шла рука об руку с исследованиями, проводимыми с помощью автоматических станций.

Космический твит № 21

Сегодня последний полет шаттла «Атлантис» перед его выходом в отставку. На борту – кусочек яблони Ньютона. Круто!

14 мая 2010 года 02:22

Кстати, мы любим «Хаббл» не только из-за его выдающихся фотографий, но еще и потому, что он работает так долго. Никакой другой космический телескоп не был рассчитан на обслуживание на орбите: отправляешь его наверх, через три года утекает хладагент, через пять лет выходят из строя гироскопы, и через шесть ты топишь его в Тихом океане. За такое короткое время публика не успевает прикипеть к этим инструментам, не успевает понять, что именно и зачем они делают в космосе.

Вдохновение проявляется самыми разными способами. Сам по себе космос может служит катализатором. Он живет и в наших сердцах, и в наших душах, и в нашем сознании, и в нашем творчестве. Космос – не просто объект научного эксперимента, он внутренне присущ нашей культуре. В 2004 году НАСА учредило особую награду – «За достижения в исследовании космоса» (Ambassador of Exploration). Ее присуждают не каждый год и не обязательно одному человеку. Сама по себе премия представляет собой небольшой фрагмент из тех 842 фунтов камня и почвы, которые были доставлены с Луны во время шести американских экспедиций. Смысл этой премии – отдать должное первому поколению исследователей и подчеркнуть нашу решимость продолжать их дело.

Сегодня для нас большая честь присудить эту премию семье покойного президента Джона Фицджеральда Кеннеди. Конечно же, большинство из нас помнят его речь, произнесенную в мае 1961 года на специальной объединенной сессии Конгресса, в которой он объявил, что ставит целью до конца десятилетия высадить американскую экспедицию на Луну. Но возможно, не так много людей знакомы с «лунной речью», которую Кеннеди произнес на следующий год на стадионе университета Райса в Хьюстоне, штат Техас. В ее начале президент упомянул, что «большинство ученых, когда либо живших на Земле, были живы и на тот момент»[78]. Затем он представил ход истории в ускоренной перемотке:

Давайте вообразим, что пятьдесят тысяч лет истории человечества сжаты в полвека. Тогда окажется, что про первые сорок лет нам почти ничего не известно, кроме того, что к их завершению прогрессирующий человек научился использовать шкуры животных в качестве одежды. Около десяти лет назад человек вышел из пещеры и научился строить другие укрытия. Всего пять лет назад человек научился писать и использовать повозку с колесами… Печатный станок появился в этом году, а меньше, чем два месяца назад, впервые в пятидесятилетней истории человечества, у нас появился искусственный источник энергии – паровой котел… В прошлом месяце нам стали доступны электрические лампочки, телефоны, автомобили и самолеты. Только на прошлой неделе мы разработали пенициллин и телевидение и освоили атомную энергию, а сейчас, если новый американский космический корабль достигнет Венеры, мы буквально прикоснемся к звездам еще до сегодняшней полуночи.

Кеннеди снова и снова говорил о том, что Америке нужно быть первой, быть лидером, браться не за легкие, а за трудные задачи; в аудитории, для которой космические исследования были чем-то совершенно новым и захватывающим, он рассказывал о многочисленных космических проектах США, которые уже были на ходу, и о нескольких американских спутниках, которые уже находились на орбите. Кеннеди без колебаний объявил, сколько денег он хочет потратить на космос – «пятьдесят центов в неделю на каждого мужчину, женщину или ребенка, потому что эта программа – наш национальный приоритет», – а затем обосновал это щедрое финансирование, в ярких красках описав ожидаемый от нее результат:

И если я скажу вам, дорогие сограждане, что нам нужно послать на Луну, на расстояние в 240 тысяч миль от хьюстонского центра управления полетами, гигантскую ракету высотой более чем в триста футов, размером вот с это футбольное поле, сделанную из новых сплавов, некоторые из которых нам еще предстоит изобрести, способную выдержать жар и напряжение, в несколько раз бо́льшие того, что до сих пор испытывали ракеты, собранную с лучшей точностью, чем самые тонкие часы, несущую в себе все оборудование, необходимое для продвижения вперед, для контроля траектории, для связи, питания и выживания астронавтов, способную по доселе неизведанному пути достичь неизведанного небесного тела, а затем вернуться на Землю, войти в атмосферу на скорости выше 25 тысяч миль в час и разогреться до температуры всего вполовину меньшей температуры Солнца […], сделать все это, сделать хорошо и сделать это первыми до окончания нынешнего десятилетия, – нам останется только гордиться!

Ни один человек не мог бы остаться равнодушным к таким словам!

Нил Армстронг, командир «Аполлона-11», был частью НАСА задолго до того, как НАСА создавалось официально. Он был пилотом ВМФ, самым молодым в своей эскадрилье. Он совершил 78 боевых вылетов во время Корейской войны. Нил Армстронг знает Луну из личного опыта, он видел Море Спокойствия и с высоты птичьего полета, и с высоты пешехода.

Кажется, некоторые люди полагают, что мы просто привязываем астронавтов к ракете и выстреливаем ей в сторону Луны. На самом деле при планировании таких путешествий много сил уходит на разведку и фотографирование. Например, в 1966–1967 годах пять кораблей «Лунар орбитер» (Lunar Orbiter) были отправлены к Луне для фотографирования возможных мест посадки. Первая фотография того места, где потом приземлился «Аполлон-11», теперь хранится в Эймсовском исследовательском центре НАСА. Четыре десятилетия спустя НАСАвская миссия «Орбитальный лунный зонд» (Lunar Reconnaissance Orbiter, LRO) снова сфотографировала это место, где все еще стоит спускаемый аппарат лунного модуля «Аполлона», отбрасывающий длинную, ясно различимую тень. Робот-разведчик LRO, который помогает найти самые интересные места для дальнейших исследований, – шаг в сторону возвращения астронавтов на Луну. Новые фотографии Луны будут еще лучшего качества. И кстати, эти фотографии открыты для широкой публики, так что можете показать их тем, кто думает, что высадка на Луну была мистификацией.

Работа НАСА влияет на наши сердца и умы, на всю систему образования, и все это – за полцента на каждый налоговый доллар. Удивительно, как много людей думает, что бюджет НАСА гораздо больше. Мне хотелось бы создать инициативу, в соответствии с которой правительственные агентства получали бы бюджеты, соответствующие представлениям о них налогоплательщиков. Тогда бюджет НАСА вырос бы по крайней мере в десять раз.

Космический твит № 22

НАСА стоит американцам полпенни на налоговый доллар. Это такой малюсенький краешек счета, не достающий даже до букв на нем.

08 июля 2011 года 11:05

То, что люди считают бюджет НАСА огромным, показывает, насколько на виду оказывается каждый потраченный НАСА доллар. Это самое лучшее признание, которое я бы ни на что не променял, если только мы не планируем остановить прогресс в тех сферах, которые так ценятся в Америке в ХХ и ХХI веках.

С моей точки зрения, важная особенность НАСА – его десять центров, разбросанных по всей стране. Если вы выросли рядом с одним их них, у вас обязательно найдется друг или родственник, работающий в НАСА. В этих местах работа здесь – предмет гордости; и возникающее чувство сопричастности, чувство общего пути – есть то, что делает НАСА важным для всей страны, а не только для отдельных граждан.

Некоторые инженеры, администраторы и другие сотрудники, трудившиеся в НАСА в эпоху «Аполлонов», все еще работают там, хотя, скорее всего, уже близки к неизбежному выходу на пенсию. Помимо астронавтов, очень многие люди внесли существенный вклад в полеты «Аполлонов». Представьте себе пирамиду. В ее основании – тысячи инженеров и ученых, закладывающих фундамент для путешествий на Луну. А на вершине – астронавты, храбрые ребята, рискующие своими жизнями. Но в этом риске они доверяют основанию пирамиды и опираются на него. А что делает основание устойчивым, что позволяет пирамиде оставаться широкой и крепкой? Вдохновение нового поколения инженеров и ученых.

Глава двадцать первая

Как достичь неба[79]

В обыденной жизни человек редко думает о реактивном движении, по крайней мере о таком, которое поднимает вас ввысь и позволяет удержаться там. Можно отлично прожить без ракет-носителей, просто гуляя, бегая, катаясь на роликах, на автобусе или ведя машину. Все эти действия зависят от трения между вами (или вашими колесами) и поверхностью Земли.

Когда вы идете или бежите, трение между вашими ступнями и землей позволяет вам двигаться вперед. Когда вы ведете машину, трение между резиновыми колесами и мостовой позволяет машине двигаться вперед. Но если вы попробуете бежать или вести машину по гладкому льду, где трения почти нет, вы будете поскальзываться и проскальзывать и в целом окажетесь в глупом положении, потому что будете очень быстро… никуда не двигаться.

Чтобы продвигаться, не будучи связанным с поверхностью Земли, понадобится транспорт с двигателем, в который нагнетается большое количество топлива. При движении в атмосфере можно использовать двигатель с пропеллером или воздушно-реактивный двигатель; в обоих случаях понадобятся горючее топливо и свободный доступ кислорода, содержащегося в воздухе. Однако если вы мечтаете пересечь безвоздушный космический вакуум, придется оставить дома пропеллеры и воздушно-реактивные двигатели и искать механизм движения, которому не нужно ни трение, ни химический реагент из воздуха.

Один из способов заставить корабль покинуть нашу планету – направить его носовую часть вверх, а сопла двигателя – вниз и быстро сбросить заметную часть полной массы корабля. Выпустите такую массу в одном направлении, и корабль отскочит в противоположную сторону. В этом суть реактивного движения. Масса, вылетающая из корабля, – это горячее отработанное топливо, которое создает раскаленные и плотные струи газа, истекающие через заднюю часть корабля и позволяющие ему подниматься.

Реактивное движение основано на третьем законе Ньютона, одном из универсальных законов физики: сила действия равна силе противодействия. Как вы могли заметить, Голливуд редко подчиняется этому закону. В классических вестернах, когда ковбой стреляет из винтовки, он стоит на прямых ногах и почти не напрягает мышцы. В то же время злобный преступник, в которого он попадает, сбит с ног и улетает назад, приземляясь задницей в кормушку для скота, – явное противоречие между действием и противодействием. Супермен демонстрирует обратный эффект: он даже немного не отклоняется назад, когда пули отскакивают от его груди. Терминатор в исполнении Арнольда Шварценеггера в большей степени, чем другие, верен закону Ньютона: каждый раз, когда выстрел из дробовика попадает в киберзлодея, его слегка шатает.

Однако космические корабли не могут выбирать, как вести себя. Если они не будут подчиняться третьему закону Ньютона, они никогда не оторвутся от земли.

Мечты о космических исследованиях начали становиться реальностью в 1920-е годы, когда американскому физику и изобретателю Роберту Х. Годдарду удалось заставить небольшую жидкотопливную ракету оторваться от земли почти на три секунды. Эта ракета поднялась на высоту в 12 метров и приземлилась на расстоянии в 55 метров от точки запуска.

Но Годдард был не одинок в своих исследованиях. Несколькими десятилетиями ранее, на рубеже веков, русский физик Константин Эдуардович Циолковский, который зарабатывал на жизнь трудом учителя в провинциальной школе, уже сформулировал некоторые основные принципы космических путешествий и реактивного движения ракет. Среди прочего он представлял себе многоступенчатые ракеты, ступени которых отбрасывались по мере использования топлива, сокращая оставшийся вес и таким образом улучшая разгон при использовании оставшегося топлива. Он также сформулировал уравнение, позволяющее рассчитать, сколько топлива понадобится для космического путешествия.

Спустя почти полвека после исследований Циолковского появился предшественник современных космических кораблей – немецкая ракета «Фау-2». Она была задумана для войны и в 1944 году впервые использовалась в военных целях, чтобы наводить ужас на Лондон. Это была первая ракета, способная атаковать города, находящиеся за горизонтом. Развивавшая скорость около 5600 километров в час, «Фау-2» была способна пролететь несколько сотен километров, прежде чем грозно обрушиться на землю в свободном падении от границы космоса.

Однако чтобы выйти на орбиту Земли, космический корабль должен двигаться со скоростью в пять раз большей, чем «Фау-2», то есть при той же массе иметь по крайней мере в двадцать пять раз бо́льшую энергию. А чтобы освободиться от земного тяготения и направиться к Луне, Марсу или дальше, корабль должен развить скорость в 40 000 километров в час. В 1960-е и 1970-е это удалось сделать «Аполлонам», которым потребовалось еще в два раза больше энергии, чтобы достичь Луны.

И для этого нужно было невероятное количество топлива.

Согласно суровому уравнению Циолковского, самая большая проблема при отправке корабля в космос, – это необходимость разгонять «дополнительную» массу – топливо, большая часть которого требуется для разгона, и которое понадобится на следующем этапе путешествия. И проблема веса нарастает по экспоненте. Чтобы смягчить ее, была придумана многоступенчатая конструкция корабля. В такой конструкции относительно небольшая полезная нагрузка – например, корабль «Аполлон», спутник «Эксплорер» или шаттл запускается огромными и мощными ракетами, которые последовательно отбрасываются, когда в них заканчивается топливо. Зачем тащить на буксире пустой бак, если можно просто отбросить его и, возможно, использовать снова для другого запуска?

Рассмотрим «Сатурн-5», трехступенчатую ракету, которая отправляла астронавтов «Аполлона» к Луне. Эту ракету можно представить себе как гигантский топливный бак. Высота «Сатурна-5» с его полезным грузом составляла тридцать шесть этажей, а когда три астронавта вернулись на Землю, высота их крошечной капсулы составила всего один этаж. Первая ступень была отброшена через две с половиной минуты после старта, когда корабль двигался со скоростью 2700 метров в секунду (около 10 000 километров в час). Вторая ступень была отброшена еще через шесть минут, когда скорость достигла около 7000 метров в секунду (почти 26 000 километров в час). Программа третьей ступени была посложнее и включала несколько этапов сжигания топлива: сначала нужно было ускорить корабль так, чтобы он вышел на орбиту Земли, затем вывести его с орбиты и направить к Луне, и наконец, три дня спустя, придать ему еще пару импульсов, чтобы он затормозился и вышел на орбиту вокруг Луны. На каждом этапе корабль становился все меньше и меньше, и эффективность сжигания оставшегося топлива все увеличивалась.

Космический твит № 23

Основной бак нужен шаттлу вплоть до орбиты – еще долго после того, как можно использовать О_2 из атмосферы, так что О_2 приходится везти с собой.

14 мая 2010 года 03:03

С 1981 по 2011 год НАСА использовало шаттлы для экспедиций на расстояние в несколько сотен километров над поверхностью нашей планеты, на низкую околоземную орбиту. Шаттл состоял из трех основных частей: тупорылого «орбитального модуля», похожего на самолет, где находилась команда, полезная нагрузка и три главных двигателя; необъятного внешнего топливного бака, содержавшего почти два миллиона литров самовоспламеняющейся жидкости; и два «твердотопливных ракетных ускорителя», содержавших 900 тонн резиноподобного топлива на основе алюминия, которое создавало 85 % тяги, необходимой, чтобы оторваться от земли. На стартовом столе шаттл весил больше двух тысяч тонн. Через две минуты после старта твердотопливные двигатели заканчивали работу и отбрасывались в океан, откуда их вылавливали для повторного использования. Еще через шесть минут, непосредственно перед тем, как шаттл разгонялся до скорости, необходимой для выхода на орбиту, опустевший внешний бак также отбрасывался и при падении сгорал в атмосфере. К моменту выхода на орбиту масса шаттла составляла 10 % от стартовой.

И вот вы на орбите, а как теперь затормозиться, мягко приземлиться и однажды вернуться домой? К сожалению, в пустом космосе торможение требует столько же топлива, сколько и разгон.

Обычные земные способы торможения основаны на трении. У велосипеда резиновые клешни ручного тормоза трутся об обод колеса; у машины тормозные колодки трутся о тормозные диски, замедляя вращение всех четырех резиновых шин. В этих случаях для торможения не нужно топлива. Однако чтобы затормозить и остановиться в космосе, нужно повернуть сопла ракеты по направлению движения и зажечь топливо, которое вы всю дорогу везли с собой. И тогда вы увидите, что скорость падает, по мере того как отдача придает кораблю импульс, направленный в обратную сторону.

Чтобы вернуться на Землю после космического путешествия, вместо использования топлива для торможения можно применить маневр шаттла: не включая двигатели, скользнуть назад, к Земле, и использовать ее атмосферу как источник трения. Вместо того чтобы использовать топливо для торможения корабля, можно позволить атмосфере затормозить его.

Однако есть одна трудность: во время возвращения корабль двигается гораздо быстрее, чем при запуске. Он падает с орбиты со скоростью 27 000 километров в час и устремляется к поверхности Земли, так что нагрев и трение в конце пути оказываются гораздо сильнее, чем в начале. Одно из возможных решений – обшить переднюю поверхность корабля тепловым щитом, который поможет справиться с быстро накапливающимся теплом путем абляции или диссипации. При абляции – предпочтительном способе для конических капсул эры «Аполлонов» – тепло уносится ударными волнами в воздухе и за счет постоянной подачи испаряемого материала на дно капсулы[80]. Для шаттла с его знаменитыми плитками был выбран метод диссипации.

Космические твиты № 24–27

Сегодня возвращается «Дискавери». За час с 17 000 до 0 миль/ч. Тормозит за счет сопротивления воздуха.

09 марта 2011 года 08:30

Чтобы спланировать с неба и благополучно сесть на космодроме им. Кеннеди, «Дискавери» проходит в атмосфере ¾ витка вокруг Земли.

09 марта 2011 года 10:54

Когда его скорость становится меньше скорости звука (Мах 1), шаттл превращается в толстый тупорылый планер, заходящий на посадку.

09 марта 2011 года 11:51

Добро пожаловать домой, «Дискавери»! 39 полетов, 365 дней и 148 221 675 миль на одометре.

09 марта 2011 года 11:59

К сожалению, как мы все теперь знаем, тепловые щиты не дают стопроцентной защиты. Утром 1 февраля 2003 года семеро астронавтов шаттла «Колумбия» заживо сгорели в воздухе, когда их корабль потерял управление и развалился во время спуска. Они погибли, потому что при старте блок теплоизоляции оторвался от огромного бака с горючим и пробил отверстие в тепловом щите левого крыла шаттла. В результате участок алюминиевого покрытия корабля оказался обнаженным, а при посадке оно скукожилось и растаяло от воздействия горячего воздуха.

Вот более безопасная схема посадки: почему бы не отправить на орбиту заправочную станцию? Когда шаттлу придет время возвращаться домой, можно прикрепить к нему новый бак и дать «полный назад». Тогда шаттл затормозится прямо на орбите, нырнет в атмосферу и просто полетит домой как обычный самолет. Никакого трения, никаких ударных волн, никакой теплозащиты.

Но сколько топлива понадобится для этого? Столько же, сколько нужно было, чтобы отправить корабль наверх. И как доставить все это топливо на орбитальную заправочную станцию, которая могла бы обслуживать шаттл? Наверное, его можно запустить туда с помощью ракеты высотой с небоскреб.

Только задумайтесь. Если бы вы собрались проехать от Нью-Йорка до Калифорнии и обратно, а по пути не было бы заправок, вам пришлось бы тащить за собой бак с горючим размером с грузовик. А для этого пришлось бы купить гораздо больший мотор. Но тогда понадобилось бы еще больше горючего. Уравнение Циолковского все время опережает вас.

В любом случае торможение и посадка – не только вопрос о возвращении на Землю. Это также вопрос о возможности космических исследований. Вместо того чтобы просто пролететь мимо далеких планет, чем занималось и занимается целое поколение НАСАвских зондов, команде будущего корабля нужно будет провести некоторое время на планете, чтобы исследовать ее. Однако для торможения и нового старта нужно дополнительное топливо. Например, «Вояджер-2», запущенный в августе 1977 года, всю свою «жизнь» провел в дрейфе. После гравитационных маневров у Юпитера и у Сатурна (гравитационный маневр – это своего рода «топливо для бедных») он пролетел мимо Урана в январе 1986 года и мимо Нептуна в августе 1989 года. Лететь десяток лет ради нескольких часов пролета рядом с планетой, в течение которых можно собрать какие-то данные о ней, – все равно что два дня стоять в очереди на рок-концерт, который продолжается шесть секунд. Такие пролеты лучше, чем ничего, но это явно не тот способ, которым ученые хотели бы исследовать планеты.

Заправка и на Земле стала недешевым удовольствием. Множество замечательных ученых провели годы, изобретая и разрабатывая альтернативные виды топлива, которые когда-нибудь могли бы получить широкое распространение. А множество других замечательных ученых совершенствуют конструкции реактивных двигателей.

Самые распространенные виды ракетного топлива – это химические реактивы: этанол, водород, кислород, монометилгидразин, порошковый алюминий. Но в отличие от самолетов, в двигатели которых кислород засасывается из атмосферы, космические корабли не могут позволить себе такую роскошь: и топливо, и окислитель им приходится везти с собой и хранить в отдельных емкостях, пока специальные клапаны не позволяют им смешаться. И тогда воспламененная высокотемпературная смесь создает мощное истечение, работающее в соответствии с третьим законом Ньютона.

Вот досада! Даже если не принимать в расчет «бесплатную» подъемную силу, которую создают специальным образом изогнутые крылья самолета, вне зависимости от весовой категории каждый корабль, покидающий атмосферу, должен нести с собой намного больше топлива, чем самолет. Для «Фау-2» топливом служили этанол и вода, для первой ступени «Сатурна-5» – керосин, а для второй – жидкий водород. В обоих случаях окислителем работал жидкий кислород. Основной двигатель шаттла, который включался над атмосферой, работал на жидком водороде и жидком кислороде.

Разве не здорово было бы создать топливо с большей энергоемкостью, чем нынешнее? Если вы весите 70 килограммов и хотите отправиться в космос, чтобы достичь невесомости, вам понадобятся 70 килограммов тяги под ногами (или в реактивном ранце). Чтобы и впрямь отправиться в космос, к ним нужно добавить еще некоторое количество тяги, зависящее от того, насколько хорошо вы переносите перегрузки. Но погодите. Ведь нужно добавить еще тяги, чтобы поднять топливо, которое вы сжигаете по пути, и только тогда вы отправитесь в небо.

Космический твит № 28

Вечером был в симпатичном итальянском ресторанчике. В конце принесли граппу. НАСА стоит изучить ее как вариант ракетного топлива.

07 декабря 2010 года 12:27

Вечная цель специалистов по космическим исследованиям – найти источник топлива, содержащий астрономические количества энергии в минимально возможном объеме. Поскольку химическое топливо выделяет химическую энергию, его энергоемкость и удельная тяга ограничены, и это ограничение происходит от конечности энергий связи молекул. Но даже с этими ограничениями есть некоторые новые возможности. После того как корабль поднимается над атмосферой Земли, тяга необязательно должна возникать от сжигания огромного количества химического топлива. В космическом вакууме тягу может создавать небольшое количество ионизированного ксенона, ускоренное до огромных скоростей в двигателе нового типа[81]. Корабль, снабженный отражающим свет парусом, может двигаться за счет мягкого давления солнечных лучей или даже за счет энергии лазера, установленного на Земле или на орбитальной платформе. А в перспективе пары десятилетий появится безопасный двигатель на основе ядерного реактора – мечта инженера-ракетостроителя. Энергия, выделяемая таким двигателем, будет на порядки выше, чем может дать химическое топливо.

Если же пытаться сделать возможным невозможное, стоит подумать о двигателе, работающем на антивеществе. А еще лучше на новом уровне понять устройство вселенной, чтобы использовать для путешествий сквозь ткань пространства-времени короткий путь через кротовые норы. Когда это произойдет, в небе для нас больше не будет границ.

Глава двадцать вторая

Последние дни шаттла

16 мая 2011 года: последний полет «Индевора»

Космические твиты № 29–36

08:29

Если позволит поле зрения камеры, за какие-то секунды до включения твердотопливных ракетных ускорителей можно сделать шесть классных снимков:

08:30

1. Элероны шаттла качаются взад и вперед – последняя проверка того, что они могут поворачиваться на нужный угол.

08:32

2. Три сопла шаттла отклоняются в карданном подвесе туда и сюда – последняя проверка того, что они могут быть направлены, куда нужно.

08:33

3. По стартовому столу рассыпаются искры – сжигается потенциально горючий водород, собравшийся здесь после заправки основного двигателя.

08:35

4. Из водонапорной башни на стартовый стол выливается бассейн воды – вода поглощает звуковые волны, предотвращая повреждение корабля.

08:37

5. «Старт основного двигателя» – три сопла шаттла изрыгают огонь, нацеливаются и тянут шаттл вверх. Пироболты все еще держат его.

08:38

6. «3-2-1-пуск» – твердотопливные ускорители включаются и тянут шаттл вверх. Пироболты взрываются. Корабль поднимается.

09:18

Для любознательных: название шаттла «Индевор» записано в британской орфографии, потому что он назван в честь корабля капитана Кука.

01 июня 2011 года: возвращение «Индевора»

Космические твиты № 37–45

01:20

Просто к сведению: чтобы приземлиться, шаттл «Индевор» должен погасить всю энергию движения, которую он набрал при запуске.

01:30

Шаттл выполняет «сход с орбиты», его путь пролегает достаточно низко, чтобы встретить массу тормозящих молекул воздуха.

02:00

По мере того как «Индевор» погружается в земную атмосферу, окружающий его воздух нагревается, унося энергию движения шаттла.

02:10

По мере того, как «Индевор» замедляется, он все глубже погружается в атмосферу Земли, попадая все в более плотные слои воздуха.

02:20

Температура плиток шаттла, постоянно отдающих тепло наружу, достигает тысяч градусов. Они – тепловой щит для находящихся внутри астронавтов.

02:30

На большей части пути домой «Индевор» ведет себя как баллистический кирпич. Ниже скорости звука он движется аэродинамически.

02:34

Длина посадочной полосы на космодроме имени Кеннеди – 15 000 футов[82]. Достаточно для полной остановки не имеющего тормозов шаттла.

02:35

Добро пожаловать домой, астронавты: 248 орбит, 6 510 221 миль. «Индевор» молодец: 25 полетов, 4671 орбита, 123 883 151 миля.

09:10

Согласно общей теории относительности Эйнштейна, во время пребывания на орбите астронавты передвинулись в будущее на 1/2000 секунды.

08–21 июля 2011 года: последнее путешествие «Атлантиса» и завершение эры шаттлов

Космические твиты № 46–51

08 июля 09:54

В фильме «Космические ковбои» номер миссии шаттла – STS-200. Последний запуск «Атлантиса»: на деле программа дошла только до STS-135.

08 июля 10:25

Космическая арифметика: «Меркурий» + «Джемини» + «Аполлон» = 10 лет. «Шаттл» = 30 лет.

08 июля 10:52

К сведению: доступ людей в космос не прерывается с концом эры «шаттлов». Это касается только американцев – Китай и Россия все еще летают.

08 июля 11:24

В 1969 году – «Аполлон». В 1981 году – «Шаттл». В 2011 году – ничего. Для потомков наша космическая программа будет выглядеть странной.

21 июля 05:42

Беспокоитесь о приватизации доступа на орбиту? Это назрело уже десятилетия тому назад. Задача НАСА – работать за ее пределами.

21 июля 05:49

Оплакивайте не конец шаттлов, а отсутствие ракет им на смену. Кто пролил хоть слезу, когда завершилась программа «Джемини»? Ведь впереди были «Аполлоны».

Глава двадцать третья

Реактивное движение в дальний космос[83]

В  наши дни запуск космического корабля – обычная инженерная задача. Прикрепите баки с горючим и ракетные ускорители, воспламените химическое топливо, и ракета пошла.

Однако у современных космических кораблей быстро кончается горючее. Так что сам по себе корабль не может затормозиться, остановиться, разогнаться или существенно поменять направление движения. Его затейливая траектория полностью определяется гравитационными полями Солнца, планет и их спутников: корабль может пролетать мимо них, как быстрый экскурсионный автобус, который нигде не останавливается, а его пассажиры могут только следить за пробегающими за окном видами.

Раз корабль не может затормозиться, он не может нигде приземлиться, не разбившись, а такой сценарий обычно не входит в планы аэрокосмических инженеров. Однако недавно они придумали, как посадить корабль без топлива. Например, громадную скорость марсоходов, направленных к Красной планете, погасили за счет торможения в марсианской атмосфере. То есть они смогли приземлиться только с помощью парашютов, теплозащиты и воздушных подушек.

Величайшая задача современной астронавтики – придумать легкое и эффективное реактивное топливо с удельной тягой (тягой на килограмм собственного веса) значительно выше, чем у обычного химического топлива. Когда эта задача будет решена, космический корабль сможет отправиться в путешествие с полными баками, а небесные тела из участников парада планет превратятся в места назначения.

К счастью, человеческий гений не часто удовлетворяется ответом «нет». Сотни инженеров мечтают отправить нас и наши роботизированные суррогаты в космические дали с помощью новых двигателей самого разного типа. Самым эффективным было бы использование в качестве топлива антивещества. Если совместить вещество и антивещество, вся их масса превратится в энергию, которую можно использовать для реактивного движения, как это делается в сериале «Звездный путь». Некоторые физики даже мечтают о путешествиях с эффективной скоростью выше скорости света за счет какого-то туннелирования сквозь изгибы ткани пространства-времени. В «Звездном пути» этот способ тоже не обойден вниманием: двигатели такого типа, установленные на корабле USS Enterprise, позволили капитану Кирку и его команде проноситься по всей Галактике за время одной телесерии.

Ускорение может быть постепенным и продолжительным, а может стать результатом короткой и зрелищной вспышки. Только большая вспышка может оторвать космический корабль от земли. Для этого нужно создать тягу, бо́льшую, чем вес всего корабля. Иначе он так и останется на стартовом столе. После этого, если вы не очень торопитесь и если вы посылаете груз, а не команду в отдаленные части Солнечной системы, никакой необходимости в интенсивном ускорении уже нет.

В октябре 1998 года с мыса Канаверал, штат Флорида, стартовал космический корабль высотой в два с половиной метра и весом в полтонны, названный «Дип спейс-1» (Deep Space 1). За три года работы в космосе «Дип спейс-1» протестировал десяток новых технологий, в том числе систему реактивного движения с помощью ионного двигателя – такая система полезна на огромных расстояниях от стартового стола, где небольшое, но продолжительное ускорение в конце концов приводит к набору очень высокой скорости.

Ионные двигатели, в принципе, делают то же, что и обычные ракетные двигатели: ускоряют рабочий газ, называемый «пропеллентом» (в этом случае газ ионизирован) до очень высоких скоростей, а затем выпускают его через сопло. При этом сам двигатель, а соответственно и весь космический корабль, двигается в противоположном направлении. Подобный эксперимент вы можете провести и сами: встаньте на скейтборд и выпустите углекислый газ из огнетушителя, специально купленного для этого дела. Газ выйдет в одну сторону, а вы со скейтбордом будете двигаться в противоположную.

Однако ионные двигатели отличаются от обычных ракетных типом пропеллента и способом его ускорения. В «Дип спейс-1» в качестве пропеллента использовался электрически заряженный (ионизированный) ксенон, а не водородно-кислородная смесь, как в главном двигателе шаттлов. С ионизированным газом проще обращаться, чем со взрывоопасными химическими реагентами. Кроме того, ксенон – благородный газ, так что он не вызывает коррозии и вообще ни с чем химически не реагирует. В течение 16 000 часов при расходе менее 500 граммов топлива в день барабанообразный двигатель «Дип спейс-1», имевший ширину в 30 сантиметров, ускорял ионы ксенона в электрическом поле до скоростей в 40 километров в секунду и выплевывал их через сопло. Как и ожидалось, удельная тяга (в пересчете на килограмм топлива) оказалась в десять раз выше, чем у обычного ракетного двигателя.

Однако, как и на Земле, в космосе не бывает ни бесплатных завтраков, ни бесплатных запусков. У ионных двигателей «Дип спейс-1» должен был существовать источник энергии. Она требовалась для ионизации и последующего ускорения атомов ксенона. И источником этой электроэнергии было Солнце.

Для путешествий во внутренней части Солнечной системы, где свет Солнца достаточно ярок, будущие космические корабли смогут использовать солнечные панели – не впрямую для реактивного движения, а для выработки электроэнергии, которая будет нужна тому или иному реактивному двигателю. Например, у «Дип спейс-1» были складные солнечные «крылья», размер которых в развернутом виде достигал почти 12 метров – почти впятеро больше размера самого корабля. Его солнечные панели состояли из 3600 ячеек и более семи сотен цилиндрических линз, которые фокусировали солнечный свет на эти ячейки. В максимуме вырабатывалось более двух киловатт – на Земле этого хватило бы всего на один бытовой фен для сушки волос, но в космосе этого было вполне достаточно для работы ионного двигателя.

И другие, более знаменитые космические аппараты – уже сошедшая с орбиты советская космическая станция «Мир» и огромная Международная космическая станция (МКС), – тоже зависели от солнечной энергии. Летающая примерно в 400 километрах над Землей МКС несет на себе более 4000 квадратных метров солнечных панелей. В течение примерно трети своей 90-минутной орбиты МКС находится в тени Земли. Так что в светлое время часть солнечной энергии идет на зарядку батарей, которые используются при таких затмениях.

Хотя ни «Дип спейс-1», ни МКС впрямую не использовали солнечный свет для реактивного движения, это вполне возможно. Представьте себе солнечный парус, тонкий, как паутина или шелк, по форме напоминающий воздушный змей, который будет ускоряться под давлением солнечных фотонов – частичек солнечного света, постоянно отражающихся от его сверкающей поверхности. Отражаясь от паруса, эти фотоны придадут кораблю импульс. Никакого топлива. Никаких баков. Никакого выхлопа. Никакого шума. Трудно представить себе что-то более экологичное.

Предсказав геосинхронный спутник, сэр Артур Кларк предсказал и солнечный парус. Один из персонажей его рассказа «Солнечный ветер», вышедшего в 1964 году, описывает, как этот парус работает:

– Протяните ладони к Солнцу, – говорил он. – Что вы чувствуете? Тепло, конечно. Но кроме него есть еще давление. Правда, такое слабое, что вы его не замечаете. На площадь ваших ладоней приходится всего около одной миллионной унции. Но в космосе даже такая малая величина играет роль, потому что она действует все время, час за часом, день за днем. И запас энергии, в отличие от ракетного горючего, не ограничен. При желании можно ее использовать. Мы можем создать паруса, которые будут улавливать солнечное излучение[84].

В 1990-е годы группа американских и российских ученых, которые хотели сотрудничать, а не участвовать в программе взаимного гарантированного уничтожения, начали разрабатывать солнечные паруса в рамках частной коллаборации под эгидой Планетного общества[85]. В результате этого сотрудничества был создан 100-килограммовый космический корабль «Космос-1», похожий на маргаритку-переросток и не имевший двигателя. Этот космический парусник был сложен внутрь оставшейся со времен холодной войны межконтинентальной баллистической ракеты, с которой была снята боеголовка, и запущен с российской подводной лодки. У «Космоса-1» был компьютер и восемь треугольных светоотражающих парусов, сделанных из майлара толщиной в 5 микрометров – гораздо тоньше, чем дешевый упаковочный мешок из супермаркета, – усиленного алюминием. В космосе каждый из восьми парусов должен был развернуться на 15 метров и мог поворачиваться на любой угол, чтобы управлять мощностью и направлением движения корабля. Но увы, через минуту с небольшим после старта двигатель ракеты отказал, и все еще прикрепленный к ракете корабль упал вместе с ней в Баренцево море.

Но инженеры не перестали работать, из-за того что первая попытка провалилась. Сегодня не только Планетное общество, но и НАСА, ВВС США, Европейское космическое агентство, различные университеты, корпорации и стартапы с энтузиазмом разрабатывают дизайн и методы использования солнечных парусов. Филантропы уже пожертвовали на эти исследования миллионы долларов. Проводятся международные конференции, посвященные солнечным парусам. И в 2010 году сообщество космических парусников достигло первого большого успеха, когда японское космическое агентство JAXA отправило в космос корабль IKAROS с солнечным парусом, размер которого составлял 60 квадратных метров, а толщина – 7,5 микрометр. Этот парусник вышел на околосолнечную орбиту 21 мая, закончил разворачивание паруса к 11 июня, а 8 декабря пролетел мимо Венеры. В то же время Планетное общество разрабатывает корабль LightSail-1, а НАСА работает над миниатюрным демонстратором Nano-Sail-D, который, возможно, проложит путь к использованию солнечных парусов в качестве парашютов для выводимых с орбиты спутников, что позволит избегать столкновений с ними[86].

Так что у нас есть основания для оптимизма. Будучи развернут в космосе, легкий солнечный парус за два года мог бы разогнать корабль до сотен тысяч миль в час. Это замечательное свойство медленного, но постоянного ускорения. Такой космический корабль мог бы покинуть орбиту Земли (куда его доставили бы обычные ракеты) не за счет первоначального запуска напрямую к цели, а за счет поворота парусов, совсем как на обычном судне, и подниматься на все более далекие от Земли орбиты. Постепенно он мог бы дойти до орбиты Луны или Марса и двигаться дальше.

Очевидно, что корабль с солнечным парусом – не вариант для того, кому нужно срочно пополнить припасы, но это хороший вариант с точки зрения экономии топлива. Его можно использовать как дешевое средство доставки продуктов, если загрузить сухофруктами, готовыми хлопьями к завтраку и другим съестным с длительным сроком хранения. А если такой корабль попадет в зоны, где солнечный свет слишком слаб, ему можно помочь лазером, установленным на Земле, или сетью лазеров, разбросанных по Солнечной системе.

Давайте поговорим и об областях, где Солнце слишком тусклое. Представьте себе, что вы планируете установить космическую станцию во внешних частях Солнечной системы, например в окрестности Юпитера, где солнечный свет в 27 раз слабее, чем у Земли. Если такой станции требуется столько же энергии, сколько МКС, понадобятся солнечные панели размером в 11 гектаров – больше, чем двадцать футбольных полей. Думаю, что это нереально. Чтобы проводить серьезные исследования в космических глубинах, чтобы позволить исследователям (или поселенцам) пребывать там значительное время, чтобы использовать оборудование на поверхностях далеких планет и их спутников, нужно получать энергию не от Солнца, а из других источников.

Сначала 1960-х годов космические аппараты часто получали электроэнергию от тепла, выделяющегося при распаде радиоактивного плутония. На некоторых из «Аполлонов», летавших к Луне, а также на «Пионере-10» и «Пионере-11» (уже находящихся в 16 миллиардах километров от Земли и направляющихся в межзвездное пространство), на «Викинге-1» и «Викинге-2» (успешно осуществивших экспедиции к Марсу), на «Вояджере-1» и «Вояджере-2» (также направляющихся в межзвездную среду, при этом «Вояджер-1» уже обогнал «Пионеры»), на «Улиссе» (направленном к Солнцу), на зондах «Кассини» (к Сатурну) и «Новые Горизонты» (к Плутону и Поясу Койпера) были установлены радиоизотопные термоэлектрические генераторы (РИТЭГи), работавшие на плутонии. РИТЭГ – это долговременный источник атомной энергии. Еще более эффективную и энергичную установку можно было бы создать на основе атомного реактора, который мог бы одновременно быть источником и реактивного движения, и электрической мощности.

Конечно, некоторые люди проклинают атомную энергетику. Причины этого лежат на поверхности. Неосторожное обращение с плутонием и другими радиоактивными веществами представляет большую опасность, а неконтролируемая цепная реакция – еще опаснее. Нетрудно составить список уже случившихся и потенциальных катастроф: в 1978 году – радиоактивное загрязнение в Северной Канаде из-за аварии советского спутника «Космос-954»; в 1979 году – частичное расплавление реактора на атомной станции Three Mile Island, расположенной на реке Саскеханна около города Харрисбург, штат Пенсильвания; в 1986 году – взрыв на Чернобыльской атомной станции, на территории современной Украины; плутоний в старых РИТЭГах, все еще используемых (и частично разворовываемых) для питания маяков в удаленных районах Северо-Восточной России. Произошедшая в марте 2011 года в результате 9-балльного землетрясения после ужасного цунами авария на атомной станции Фукусима, расположенной на Северо-Восточном побережье Японии, только усилила старые страхи. Общественные организации вроде «Глобального объединения против оружия и атомных установок в космосе» (Global Network Against Weapons and Nuclear Power in Space) хорошо помнят эти и подобные им события.

Но помнили о них также ученые и инженеры, работавшие в проекте НАСА под названием «Прометей».

Не отрицая угрозы, которую несут в себе атомные установки, НАСА старается скомпенсировать риски за счет усиления соответствующей системы безопасности. В 2003 году в рамках проекта «Прометей» агентство поручило разработчикам создать маленький атомный реактор, который можно было бы безопасно отправить в космос и который был бы способен обеспечивать необходимую электрическую мощность для бортовых систем и одновременно питать ионный двигатель – такого же типа, как у «Дип спейс-1».

Чтобы оценить прогресс технологии, сравним выходную мощность РИТЭГов на «Викингах» и «Вояджерах» с более современными установками. Первые выдавали менее сотни ватт – примерно столько потребляет ваша настольная лампа. РИТЭГи на «Кассини» работали немного лучше, выдавая почти 300 ватт – этого хватило бы для небольшого кухонного комбайна. Планировалось, что атомный реактор, разрабатываемый в проекте «Прометей», будет выдавать 10 000 ватт полезной мощности для научной аппаратуры – этой мощности хватило бы для исполнения рок-концерта.

Чтобы в полной мере использовать такой поистине прометеевский скачок мощности, был предложен амбициозный научный проект под названием «Орбитальные исследования ледяных спутников Юпитера» (Jupiter Icy Moons Orbiter, JIMO). Целью этой миссии были Каллисто, Ганнимед и Европа – три из четырех крупнейших спутников Юпитера, открытых Галилеем в 1610 году (четвертый, Ио, усеян активными вулканами, пышущими жаром). При всей своей холодности, эта троица весьма привлекательна, потому что под толстым слоем льда могут скрываться обширные резервуары жидкой воды, содержащей – или когда-то содержавшей – еще неизвестные нам формы жизни.

Имея более чем достаточный запас реактивной тяги, через восемь лет после старта JIMO должен был выполнить не просто пролет мимо Юпитера, а несколько маневров внутри его планетной системы. Он должен был поочередно выйти на орбиту каждого из трех спутников и, возможно, также отправить на них спускаемые аппараты. Множество научных приборов, с избытком обеспеченных бортовым питанием, должны были исследовать эти спутники и отправить данные на Землю по быстрому широкополосному каналу. Кроме эффективности, важным свойством JIMO должна была стать его безопасность, как по части структуры, так и по части функционирования: космический корабль должен был запускаться на орбиту с помощью обычных ракет, при этом реактор находился бы в «холодном» состоянии до тех пор, пока JIMO не наберет вторую космическую скорость и не выйдет далеко за орбиту Земли.

Все это выглядело прекрасно. Однако проект «Прометей/JIMO» скончался, толком не пожив, и превратившись в то, что комиссия, объединявшая специалистов из Национальной академии наук и из Национальной инженерной академии (National Research Council’s Space Studies Board и Aeronautics and Space Engineering Board) в своем отчете 2008 года, озаглавленном «Наука запускать», назвала «поучительной историей». Официально начатый в марте 2003 года как научная программа, этот проект в том же году был передан в только что созданное НАСА Управление исследовательских миссий (Exploration Systems Mission Directorate, ESMD). Менее чем через полтора года после этого, летом 2005-го, НАСА закрыло проект, потратив на него почти 464 миллиона долларов (и еще десятки миллионов на подготовку конкурсных заявок). В течение нескольких месяцев после этого еще 90 миллионов НАСА потратило на выплаты по отмененным контрактам. И за все эти деньги не получилось ни космического корабля, ни каких бы то ни было научных результатов. Авторы «Науки запускать» пишут, что проект «Прометей/JIMO» стал «примером рисков, связанных с продвижением амбиционных и дорогих космических миссий».

Риски, отмены контрактов и неудачи – просто часть нашей работы. Инженеры принимают их в расчет, агентства борются с ними, бухгалтеры жонглируют бюджетами. Хотя «Космос-1» упал в море, а «Прометей/JIMO» скончался, не успев выйти из колыбели, из их историй можно извлечь важные технические уроки. Так что у полных надежд космических путешественников нет причин останавливаться, не планировать или не мечтать о полетах в глубоком космосе. Сегодня у всех на языке «двигатели для работы в космосе», и множество людей все так же горячо прорабатывают возможные варианты, в том числе в НАСА. Один из вариантов – более эффективные ракеты, и вот НАСА разрабатывает более совершенные высокотемпературные ракеты. Другой подход – улучшать ионные двигатели, и вот теперь у НАСА есть ионный двигатель NEXT[87], который в нескольких отношениях лучше двигателя «Дип спейс-1». Кроме того, есть и упомянутые выше солнечные паруса. Цель всех этих технологий, используемых по отдельности и в сочетании друг с другом, – сократить время полета к далеким небесным телам, увеличить вес полезной научной аппаратуры и расстояние, на которое ее можно отправить, а также уменьшить стоимость экспедиций.

Возможно, когда-нибудь появятся и более безумные способы путешествий по Солнечной системе и за ее пределы. Например, парни из ныне закрытого проекта НАСА «Прорывная ракетная физика» мечтали о том, чтобы свести воедино теорию гравитации и электромагнетизм, о том, чтобы использовать энергию нулевых квантовых колебаний вакуума или взять под контроль сверхсветовые квантовые эффекты. Они черпали вдохновение из романа «Из пушки на Луну» Жюля Верна, из комиксов про приключения Бака Роджерса и Флеша Гордона, из киноэпопеи «Звездный путь». Вполне нормально время от времени думать о таких вещах. Однако я полагаю, что хотя одной человеческой жизни может и не хватить, чтобы прочесть достаточно много научной фантастики, также можно прочесть ее и чересчур много.

Мой любимый двигатель из области научной фантастики – это двигатель на антивеществе. Его эффективность – 100 %: смешайте фунт антивещества с фунтом вещества, и они превратятся во всплеск чистой энергии, без остатка. Антивещество существует на самом деле. Британский физик Поль А. М. Дирак предсказал его существование в 1928 году, а спустя пять лет американец Карл Д. Андерсон обнаружил его в эксперименте[88].

С научной точки зрения с антивеществом все в порядке. Но есть небольшой вопрос, решение которого пока относится к научной фантастике. Как хранить антивещество? Позади чьей каюты или под чьей койкой будет лежать емкость с антивеществом? И из чего может быть сделана такая емкость? Поскольку антивещество при контакте с веществом аннигилирует, для хранения антивещества нужны переносные нематериальные контейнеры, нечто вроде магнитного поля в форме магнитных бутылок. В отличие от передовых разработок реактивных двигателей, где инженерные решения следуют за последними достижениями физики, в вопросе об антивеществе простая физика требует изощренных инженерных решений.

Так что поиск продолжается. Кстати, когда в следующий раз будете смотреть фильм, где допрашивают пойманного шпиона, подумайте вот о чем: ему почти никогда не задают вопросов о сельскохозяйственных секретах или о перемещении войск. С мыслью о будущем его спрашивают о секретной формуле ракетного топлива – о билете к границам непознанного.

Глава двадцать четвертая

Так работает равновесие[89]

Первым пилотируемым аппаратом, покинувшим орбиту Земли, был «Аполлон-8». Этот факт остается одним из самых забытых достижений ХХ века. В нужный момент астронавты отделили третью (и последнюю) ступень могучей ракеты «Сатурн-5», и тогда космический корабль вместе с тремя пассажирами быстро достиг скорости в 11 километров в секунду. Согласно законам физики, выйдя на орбиту Земли, астронавты уже набрали половину энергии, необходимой для достижения Луны.

После отделения третьей ступени «Аполлона-8», двигатели стали почти не нужны, их включали только для небольшой коррекции траектории на полпути к Луне, чтобы не пройти слишком далеко от нее. На большей части пути от Земли до Луны длиной почти в 400 000 километров корабль постепенно замедлялся из-за того, что тяготение Земли пересиливало тяготение Луны. Но в то же время по мере приближения к Луне ее тяготение все усиливалось. Очевидно, что где-то по пути должна была быть точка, в которой противонаправленные силы притяжения Земли и Луны точно уравновесились бы. И когда командный модуль «Аполлона» пересек эту точку, его скорость снова стала расти, он начал ускоряться в сторону Луны.

Если бы гравитация была единственной силой, которую нужно принимать в расчет, эта точка была бы единственным местом в системе Земля – Луна, где противонаправленные силы уравновешивали бы друг друга. Но Земля и Луна вращаются вокруг общего центра масс, находящегося примерно в полутора тысячах километров под поверхностью Земли на воображаемой линии, соединяющей центр Земли с центром Луны.

Когда тело движется по окружности, при любом ее размере и при любой скорости движения возникает новая сила, которая направлена вовне от центра вращения. Вы можете ощутить эту силу, называемую центробежной, когда резко поворачиваете в автомобиле или катаетесь на аттракционах, движущихся по окружности. В классическом варианте такого головокружительного и тошнотворного аттракциона вы стоите на краю большой круглой пластины, по периметру которой расположена стенка. По мере раскручивания пластины вы чувствуете, как все большая и большая сила прижимает вас к ограждению. И только оно не дает вам вылететь наружу. Вскоре вы уже не можете пошевелиться. Тогда пластину уводят из-под ваших ног, а всю конструкцию начинают поворачивать в стороны и переворачивать вверх тормашками. Когда я в детстве катался на таком аттракционе, центробежная сила была так велика, что я едва мог пошевелить пальцами – они оказались плотно прижаты к ограждающей стенке так же, как и все мое тело. (Если вас действительно начнет тошнить, а ваша голова будет повернута вбок, рвота будет улетать строго по касательной. А может быть, она прилипнет к стенке. Хуже того, если вы не повернете голову, может оказаться, что рвота не может выйти изо рта, поскольку центробежная сила вдавливает ее обратно. Вероятно, из-за этого я давно уже не видел аттракционов такого типа.)

Центробежные силы возникают только из-за того, что тела стремятся двигаться по прямой, так что это не настоящие природные силы; однако их надо учитывать при расчетах. Блестящий французский математик XVIII века Жозеф-Луи Лагранж открыл в системе Земля – Луна особые точки, где тяготение Земли, тяготение Луны и центробежные силы, возникающие в этой вращающейся системе, уравновешиваются. Эти пять особых точек теперь называются точками Лагранжа.

Первая точка Лагранжа (попросту обозначаемая L1) оказывается немного ближе к Земле, чем точка, где уравниваются силы притяжения Земли и Луны. Любое тело, помещенное в точку L1, будет вращаться вокруг центра масс системы Земля – Луна с тем же периодом, что и Луна, и притом будет зафиксировано на линии Земля – Луна. Хотя все силы в ней уравновешиваются, L1 – это точка неустойчивого равновесия. Если тело отклонится в любом перпендикулярном направлении от линии Земля – Луна, суммарное воздействие трех сил вернет его в прежнее положение, но если тело хоть немного сдвинется вдоль этой линии, оно неотвратимо упадет или на Землю, или на Луну. Это похоже на тележку, с трудом уравновешенную на вершине горы, на волосок от скатывания в одну или в другую сторону.

Вторая и третья точки Лагранжа (обозначаемые L2 и L3) тоже находятся на линии Земля – Луна, но L2 расположена за Луной, а L3 – в противоположной стороне, далеко за Землей. В этих точках все три силы – притяжение Земли, притяжение Луны и центробежная сила вращающейся системы – тоже уравновешиваются. И тело, помещенное в одну из этих точек, тоже будет вращаться вокруг центра масс системы Земля – Луна с периодом, равным лунному месяцу. Зона равновесия в L2 и L3 – довольно широкая. Так что если вы заметите, что смещаетесь в сторону Луны или Земли, небольшого количества топлива будет достаточно, чтобы вернуться в исходную точку.

При всем уважении к L1, L2, и L3, приз за лучшую точку Лагранжа все-таки надо присудить точкам L4 и L5. L4 находится на большом расстоянии с одной стороны от линии Земля – Луна, а L5 – на таком же расстоянии с противоположной стороны, и каждая из них образует с Землей и Луной равносторонний треугольник. Как и в первых трех точках, в L4 и L5 все силы уравновешиваются. Но в отличие от них, здесь равновесие оказывается устойчивым. Не важно, в какую сторону вы будете наклоняться или дрейфовать, внешние силы будут этому препятствовать, как будто вы находитесь на дне чаши с круто поднимающимися стенками. И в L4, и в L5, если тело находится не в точке полного равновесия, оно будет колебаться вокруг этой точки, совершая так называемые либрации. Эти либрации похожи на поочередное движение мячика вверх и вниз по противоположным склонам двух холмов, когда ему не хватает скорости, чтобы перевалить через одну из вершин.

L4 и L5 – не просто орбитальный курьез: это особые зоны, подходящие для колонизации космоса. Нужно всего лишь отправить туда строительные материалы (не обязательно добытые на Земле, можно возить их с Луны или с какого-нибудь астероида), которые никуда не денутся и будут спокойно ждать, пока вы соберете все необходимое для строительства. В этой зоне с нулевой гравитацией можно построить огромную космическую станцию размером в десятки километров, не опасаясь перегрузки конструкций. Вращая эту станцию, можно создать центробежную силу, которая будет действовать как земное тяготение на сотни (или тысячи) жителей и их сельскохозяйственных животных.

В 1975 году Кит и Кэролайн Хенсон основали «Сообщество L5», которое вынашивало именно такие планы, хотя наибольшую известность приобрело благодаря неформальной связи с профессором физики из Принстона, мечтателем Джерардом К. О’Нилом, продвигавшим идею о заселении космоса в таких книгах, как «Высокий фронтир: человеческие колонии в космосе», изданной в 1976 году. У этой группы была цель: «расформировать Сообщество во время общего собрания в точке L5». Вероятно, это планировалось сделать внутри построенного космического жилища во время собрания, посвященного окончанию строительства. В 1987 году «Сообщество L5» вошло в состав Национального космического института[90], который затем превратился в Национальное космическое общество (NSS), существующее и по сей день.

Идея разместить большую конструкцию в точке либрации была высказана уже в начале 1940-х годов в серии коротких фантастических рассказов Джорджа О. Смита, вышедших в виде сборника «Венера равносторонняя». В этих рассказах автор изображает трансляционную станцию, расположенную в точке L4 системы Венера – Солнце. В 1961 году Артур Ч. Кларк упомянул точки Лагранжа в романе «Лунная пыль». Конечно, Кларку были не чужды особые орбиты. В 1945 году он впервые вычислил и опубликовал в четырехстраничном меморандуме высоту над поверхностью Земли, на которой период орбиты точно совпадает с двадцатичетырехчасовым периодом вращения нашей планеты. Поскольку на такой орбите спутник «зависает» над поверхностью, он может использоваться как идеальная ретрансляционная станция для радиосвязи между разными частями Земли. Сегодня сотни спутников связи используют именно эту орбиту, расположенную на высоте около 35 тысяч километров.

Джордж О. Смит знал, что точки равновесия у вращающейся системы Земля – Луна не уникальны. Свои пять точек Лагранжа есть у вращающейся системы Солнце – Земля, и вообще у любой пары тел во вселенной, вращающихся по орбитам вокруг общего центра масс. Если космический аппарат находится на низкой орбите, как, например, телескоп имени Хаббла, Земля постоянно заслоняет ему существенную часть неба. Но в миллионе миль от Земли, в точке L2 системы Солнце – Земля, телескоп, смотрящий в направлении, противоположном Солнцу, может наблюдать ночное небо двадцать четыре часа в сутки, потому что Земля для него будет закрывать примерно такую же часть неба, какую Луна закрывает на небе для земного наблюдателя.

Запущенный в 2001 году космический радиотелескоп им. Уилкинсона (The Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, WMAP) через два месяца полета достиг точки L2 системы Солнце – Земля и до сих пор находится там, собирая данные о космическом микроволновом фоне – реликтовом излучении, несущем в себе отпечаток Большого взрыва. Всего 10 % от начального запаса топлива позволят спутнику WMAP находиться в неустойчивом равновесии около этой точки на протяжении почти столетия – намного дольше, чем предусмотрено программой исследований[91]. НАСАвский космический телескоп следующего поколения – телескоп имени Уэбба (идущий на смену «Хабблу») тоже будет работать в точке L2 системы Солнце – Земля. И там еще много места для будущих спутников: они смогут вольготно расположиться в обширных угодьях объемом в квадрильоны кубических километров.

Еще один НАСАвский спутник-лагранжефил под названием «Дженезис» работал в точке L1 системы Солнце – Земля. Эта точка находится на расстоянии в полтора миллиона километров от Земли. В течение двух с половиной лет «Дженезис» был направлен на Солнце и собирал чистое солнечное вещество, атомы и молекулы из солнечного ветра, состав которого в некоторой степени отражает состав исходной туманности, из которой родилось Солнце и планеты.

Поскольку L4 и L5 – точки устойчивого равновесия, можно предположить, что в них будет собираться космический мусор, и поэтому отправляться туда опасно. На самом деле еще в 1772 году Лагранж предсказал, что в глубоких ямах точек L4 и L5 систем Солнце – планета будет скапливаться вещество, и в 1906 году в такой точке около Юпитера был обнаружен первый представитель семейства «Троянских астероидов». Сегодня мы знаем, что в точках L4 и L5 системы Солнце – Юпитер находятся тысячи астероидов, которые движутся по орбите Юпитера впереди и позади него и проходят вокруг Солнца за один юпитерианский год. Будто пойманные захватными лучами, эти астероиды вечно удерживаются на месте центробежной силой и силами тяготения в системе Солнце – Юпитер. (Навсегда застрявшие во внешней части Солнечной системы, астероиды-«троянцы» не представляют опасности ни для земной жизни, ни для самих себя.) И конечно, в точках L4 и L5 систем Солнце – Земля и Земля – Луна тоже собирается космический мусор.

У точек Лагранжа есть еще одно важное свойство: перемещение из них к другим точкам Лагранжа или даже к другим планетам требует очень немного топлива. В отличие от запуска с поверхности планеты, когда большая часть топлива уходит на отрыв от поверхности, старт из точки Лагранжа не требует значительной энергии и напоминает спуск на воду корабля из сухого дока, когда для выхода в море требуется минимальное количество усилий. Вместо того чтобы мечтать о самодостаточных колониях людей и коров в точках Лагранжа, стоит мечтать о порталах, ведущих к дальним областям Солнечной системы. Попав в точки Лагранжа системы Солнце – Земля, мы оказываемся на полпути к Марсу – не в отношении расстояния или времени, а в более важном отношении количества топлива.

Можно представить, что в одной из версий нашего космического будущего в каждой точке Лагранжа Солнечной системы будет находиться заправочная станция, где путешественники смогут наполнить баки своих ракет по пути к друзьям и родственникам, живущим на других планетах или спутниках. Такой способ путешествовать, как бы футуристически он ни выглядел, не так уж оригинален. Если бы заправочные станции не были свободно разбросаны по всей территории Соединенных Штатов, для путешествия от побережья до побережья вашей машине пришлось бы тащить за собой огромную цистерну; большую часть массы вашего автопоезда составляло бы топливо, расходуемое на то, чтобы везти еще не израсходованное топливо, необходимое для трансконтинентального путешествия. На Земле мы так не путешествуем, и, возможно, придет время, когда и в космосе будем путешествовать по-другому.

Глава двадцать пятая

С днем рождения, «Звездный путь»![92]

В 2011 году «Звездному пути» исполнилось сорок пять лет. Телесигналы от всех его серий, когда-либо вышедших в эфир, продолжают со скоростью света распространяться по нашей Галактике, по Млечному Пути. Сегодня первая серия первого сезона, которая была транслирована 8 сентября 1966 года, достигла расстояния в 45 световых лет от Земли, пройдя через более чем 600 звездных систем, в том числе Альфу Центавра, Сириус, Вегу и все возрастающее число менее известных звезд, у которых мы уже обнаружили планеты.

Подслушивающим нас инопланетянам пришлось долго ждать этого события. Первым их столкновением с земной культурой, вероятно, стали детское шоу «Хауди Дуди» и «Новобрачные»[93]Джеки Глисона. И лишь через 15 лет после этого, когда вышел в эфир «Звездный путь», мы наконец-то смогли предложить внеземным антропологам нечто, чем наш вид мог бы гордиться.

С учетом всех его форм – телевизионных, кинематографических и книжных – «Звездный путь» стал самым популярным научно-фантастическим сериалом в истории. А все-таки, если посмотреть некоторые из первых серий, нетрудно понять, почему после трех сезонов его закрыли. И если бы не более миллиона писем, пришедших на канал NBC, закрыли бы после двух сезонов. Так случилось, что «Звездный путь» выходил в самые триумфальные для американской космической программы годы (1966–1969), которые одновременно были самым турбулентным периодом движения за гражданские права и кровавой войны во Вьетнаме. Хотя «Аполлоны» направлялись к Луне, сериал был закрыт в тот же год, когда мы впервые высадились на нее. К середине 1970-х годов, после завершения программы «Аполлон», Америка больше не стремилась на Луну, но публике хотелось живой мечты. Так что за счет большой поддержки зрителей перезапуск сериала в 1970-е оказался более успешным, чем его начало в 1960-е.

Несомненно, были и другие причины для успеха. Вероятно, сыграла роль «социальная химия» международной и межрасовой команды, в том числе первый межрасовый поцелуй, показанный по телевидению; а может быть, важной оказалась продемонстрированная экипажем при исследовании чужих культур и цивилизаций глубокая межзвездная мораль, попытка заглянуть в технологическое будущее, наполненное космическими путешествиями, или незабываемый императив начальных титров, произносимых капитаном Кирком: «Смело идти туда, где еще никто не бывал». А может быть, причина в красочном описании рискованных высадок на чужие планеты, во время которых то один, то другой член экипажа погибал из-за непредвиденных опасностей.

Не могу говорить за всех фанатов «Звездного пути». Особенно потому, что сам не отношусь к их числу: я никогда не запоминал планы палуб первого космического корабля «Энтерпрайз» и не надевал на Хэллоуин маску клингонца. Но как человек, профессионально интересовавшийся и интересующийся исследованиями космоса и будущими технологиями, которые откроют новые возможности для них, я хотел бы поделиться некоторыми размышлениями об этом сериале.

Мне стыдно признаться (пожалуйста, никому не говорите об этом), что, впервые увидев, как внутренние двери на корабле «Энтерпрайз» автоматически открываются, когда к ним подходит кто-то из членов команды, я был уверен, что такой механизм не будет изобретен на моем веку. «Звездный путь» рассказывал о событиях, происходящих через сотни лет после нас, и мне показывали технологию далекого будущего. То же относится к невероятно маленьким дискам с данными, которые герои вынимали из карманов и вставляли в говорящие компьютеры. А эти наладонные устройства, которые они использовали для разговора! А эта квадратная полость в стене, которая за секунды нагревает и выдает еду! «Не на моем веку, – думал я, – не при моей жизни».

Сегодня все эти технологии уже с нами, ждать до ХХIII века нам не пришлось. Более того, уже сейчас наши устройства для хранения данных и коммуникации еще более миниатюрны, чем в «Звездном пути». И в отличие от тех раздвижных дверей, издававших грубые свистящие звуки, наши автоматические двери практически бесшумны.

Самые захватывающие эпизоды первого сериала – те, в которых для преодоления трудностей требуется одновременно и логическое, и эмоциональное напряжение, а также немного мудрости и капелька политики. В них проявляется весь спектр человеческого поведения. Мысль, которая постоянно сообщается зрителям: жизнь не охватить простой логикой. Даже если нам показывают будущее, где нет стран, нет религий, нет недостатка в ресурсах, жизнь все равно остается сложной: люди (и инопланетяне) все еще любят и ненавидят друг друга, а жажда власти и доминирования по-прежнему распространена по всей Галактике.

Капитан Кирк хорошо знает этот социополитический ландшафт, и поэтому ему каждый раз удается перехитрить, перемудрить и переманеврировать инопланетных плохих парней. Межзвездная находчивость Кирка также позволяет ему постоянно крутить романы с инопланетными женщинами. Статные инопланетянки часто спрашивают его на ломаном английском: «Что такое поцелуй?» – а Кирк отвечает нечто вроде: «Это древний человеческий ритуал, которым люди выражают, насколько эмоционально они относятся друг к другу». И это объяснение всегда подкрепляется примером.

В «Звездном пути» иногда случаются и ляпы. В одном из эпизодов команде нужно разыскать пробравшегося на корабль злодея. В конце концов капитан Кирк создает умный детектор, который многократно усиливает звук сердцебиения каждого, кто находится на борту, независимо от того, где он прячется. Показывая команде, как работает этот детектор, Кирк уверенно заявляет, что детектор усиливает звук в «один в одиннадцатой степени» раз. Если сосчитать, сколько это будет, то, конечно, получится, что 1 × 1 × 1 × 1 × 1 × 1 × 1 × 1 × 1 × 1 × 1 = 1. Я уже был готов обвинить Уильяма Шетнера[94] в том, что он плохо выучил роль и должен был сказать «десять в одиннадцатой степени», но потом услышал, как в другой серии Спок делает ту же ошибку, и понял, что обвинять надо сценаристов.

Большинство людей, в том числе и продюсеры, никогда не понимали, что, даже когда корабль «Энтерпрайз» движется «медленно» и звезды плавно проплывают за его иллюминаторами, его скорость должна быть больше, чем световой год в секунду – более чем в 30 миллионов раз выше реальной скорости света. Если бы главный инженер Скотти знал об этом, он точно сказал бы: «Капитан, двигатели это не потянут».

Чтобы за короткое время перемещаться на большие расстояния, нужны гиперпространственные двигатели. Это блестящее изобретение научной фантастики, которое имеет под собой определенную физическую основу, пусть и нереалистичную с точки зрения технологии. Подобно тому, как вы сворачиваете лист бумаги, гипердвигатель сворачивает пространство между вами и пунктом назначения, и в результате вы оказываетесь очень близко к нему. Прорвите дырку в ткани пространства и проследуйте коротким путем, технически не превышая скорость света. Этот трюк и позволял капитану Кирку и его «Энтерпрайзу» проворно пересекать Галактику, а не тратить на это скучное путешествие долгие сотни тысяч лет.

Из этого сериала я усвоил три жизненных урока: 1) независимо от того, была ли ваша миссия успешной, в конечном счете о ней будут судить по ее цельности и профессиональной честности; 2) компьютер всегда можно перемудрить; 3) никогда не будьте первым, кто на чужой планете исследует светящийся сгусток плазмы.

С днем рождения, «Звездный путь»! Желаю тебе долгой жизни и процветания!

Глава двадцать шестая

Как доказать, что вас похищали пришельцы[95]

Верю ли я в НЛО или внеземных пришельцев? С чего бы тут начать? У человеческого сознания есть очаровательное слабое место, о котором хорошо известно психологам, называемое «доказательство от незнания». Вот как это выглядит. Помните, что означает «Н» в «НЛО»? Вы видите вспышки света в небе. Вы никогда раньше не видели ничего подобного и не понимаете, что это. И вот вы говорите: «Это НЛО!» Здесь «Н» значит «неопознанный».

Но потом вы говорите: «Я не знаю, что это. Должно быть, это пришельцы из космических далей, которые прилетели к нам с другой планеты». И вот дело в том, что не стоит интерпретировать то, чего вы не знаете. Не надо говорить, что это, должно быть, А, Б или В. Это доказательство от незнания. Так нередко случается. Я никого не виню, такой тип мышления, возможно, всего лишь отражает наше горячее стремление найти ответ, потому что нам некомфортно оставаться в незнании.

Но нельзя быть ученым, если незнание для вас некомфортно, потому что ученые живут на грани между известным и неизвестным. И эта жизнь весьма отличается от представлений об ученом, которые создают журналисты. Так много статей о науке начинаются словами: «Теперь ученым придется снова вернуться к формулам на доске». Как будто мы сидим себе в офисах с ногами на столе – этакие хозяева вселенной! – и вдруг говорим: «Ой, кто-то что-то открыл!» Нет, мы все время работаем за доской. Без этого не бывает открытий. Без такой работы вы не ученый, а кто-то другой. С другой стороны, публика зачастую требует однозначных объяснений и готова без колебаний перейти из состояния абсолютного незнания к состоянию абсолютной уверенности.

Стоит подумать еще вот о чем. Не только из исследований психологов, но и из истории науки известно, что свидетельства очевидцев – самое ненадежное доказательство. Это довольно страшно, потому что в суде считается с точностью до наоборот.

Вы когда-нибудь играли в испорченный телефон? Все участники выстраиваются в линию, ведущий рассказывает вам шепотом какую-то историю, вы рассказываете ее следующему, он передает дальше. И что же получается, когда история доходит до последнего участника? Она оказывается уже совсем иной, верно? Это потому, что передача информации основывалась на свидетельстве очевидца (в данном случае, скорее, ухослышца).

Так что, если вы видите летающую тарелку, это не имеет большого значения. Даже если речь идет о чем-то менее противоречивом, чем инопланетные пришельцы, наука так не работает. Даже если вы – мой коллега-ученый – придете в мою лабораторию и скажете: «Поверь мне, я видел это собственными глазами», я отвечу: «Иди домой и возвращайся, когда у тебя будет какое-то еще доказательство, помимо собственных слов».

У человеческого восприятия есть множество способов сбиться с толку. Нам неприятно признавать это, потому что мы высокого мнения о собственных совершенствах, но это правда. Вот пример: все мы видели изображения, которые вызывают оптические иллюзии. Это забавная штука, но по правде говоря, их стоит называть «сбой мозга». Именно это и происходит – сбой человеческого восприятия. Покажите нам несколько хитроумных картинок, и наш мозг не сможет понять, что происходит. Мы плохие датчики. И вот поэтому нам нужна наука, нужны приборы. Приборам все равно, с какой ноги они встали поутру, все равно, что им сказала супруга, все равно, выпили ли они с утра кофе. Они беспристрастные датчики, в этом их суть.

Может быть, вы действительно видели пришельцев из другой части Галактики. Но мне нужно что-то большее, чем просто ваше свидетельство. А в нынешние времена и фотографии тоже недостаточно – может быть, в последней версии фотошопа уже есть кнопка «НЛО». Я не утверждаю, что пришельцы не посещали нас, я просто говорю, что имеющиеся свидетельства не соответствуют стандарту, который любой ученый использует для проверки любого утверждения.

И вот что я бы посоветовал на следующий раз, когда вас похитят и затащат в летающую тарелку. Лежа на анатомическом столе, где, конечно, инопланетяне будут проводить с вами разные эксперименты, тыкать вас своими инструментами и проникать в вас, сделайте вот как. Крикните инопланетянину, который экспериментирует с вами: «Эй! Посмотри вон туда!» И когда он повернется, чтобы посмотреть «вон туда», быстренько стащите что-нибудь, хотя бы пепельницу, суньте в карман, и лягте обратно на стол. Когда вы принесете эту вещицу в нашу лабораторию, вопрос уже не сведется к показаниям очевидца, потому что у вас будет инопланетный артефакт, а любой объект с пересекшей Галактику летающей тарелки просто обязан представлять собой большой интерес для науки.

Даже объекты, произведенные нашей собственной культурой, довольно интересны, например мой айфон. В не очень далеком прошлом, если бы я вынул такую штуку из кармана, местные власти живо вспомнили бы о законе, предписывающем сжигать ведьм. Если бы нам в руки попало устройство, пересекшее Галактику, мы бы, возможно, смогли вступить в диалог с НЛО и инопланетными существами. Вперед! Попытайтесь найти их, я не буду вас останавливать. Но советую заранее подготовиться к похищению, потому что нам будут нужны материальные свидетельства.

Многие люди, в том числе все астрономы-любители, проводят внушительное количество времени, глядя вверх. Выходя на улицу, мы смотрим вверх. Что бы ни происходило, мы смотрим вверх. Несмотря на это, астрономы-любители регистрируют НЛО не чаще, чем обычные люди. А в действительности даже реже. Почему? Потому что астрономы знают, какие события происходят на небе. Это предмет нашего изучения.

Одно сообщение об НЛО пришло от офицера полиции. Некоторые думают, что свидетельство шерифа, пилота или военного более надежно, чем свидетельство обычного человека. На самом деле все свидетельства одинаково плохи, потому что все мы люди. Этот офицер полиции следил за источником света, перемещавшимся по небу туда-сюда, преследовал этот объект в патрульной машине. Потом выяснилось, что полицейский ехал по извилистой дороге, а его объектом была планета Венера. Она так дезориентировала офицера, что он не помнил, как крутил руль, чтобы вписываться в повороты.

Это еще одно напоминание о том, как ненадежны наши органы чувств, особенно когда мы сталкиваемся с незнакомыми явлениями, не говоря уже о тех случаях, когда мы пытаемся описать эти явления.

Глава двадцать седьмая

Будущее американских космических путешествий[96] (интервью Стивену Кольберу из «Отчета Кольбера»[97])

Стивен Кольбер: Получается, что мой сегодняшний гость уже в седьмой раз приходит сюда. В следующий раз он получит в подарок сэндвич длиной в фут. Поприветствуем Нила Деграсса Тайсона! Сразу должен спросить: ты не забыл взять с собой карту постоянного гостя?

Нил Деграсс Тайсон: Нет, не забыл.

СК: Нил, давай поговорим начистоту. Барак Обама намерен отменить программу «Созвездие» (Constellation), которая должна была привести нас на Луну к 2020 году. В своей инаугурационной речи он сказал, что собирается вернуть науке достойное положение. Не окажется ли это место свалкой истории? Дружище, что происходит?

НДТ: НАСА все еще делает хорошее дело. Эта система все еще работает.

СК: Не с людьми в скафандрах в космосе.

НДТ: Люди в скафандрах в космосе – это совсем другая история.

СК: Это наука. Мне так рассказывали, когда мне было шесть лет.

НДТ: Ну да, это тоже наука. Кое-что мы утратим с потерей пилотируемой космонавтики. Когда ты был школьником, кто был твоим героем?

СК: Ну уж конечно, не иранские космические черепашки[98]! Нил Армстронг! Астронавты – супермодели науки.

НДТ: Да, безусловно. Астронавт – единственная знаменитость, к которой люди выстроятся за автографом, даже не зная заранее, как его зовут.

СК: Похоже, мы это потеряем. Потеряем как нация.

НДТ: План Обамы подразумевает развитие некоторых технологий, и это хорошо.

СК: Развитие технологий. Это ты про роботов?

НДТ: Да. И что же в этом плохого?

СК: Мало кто захочет вырасти и услышать, как робот приземляется где-нибудь и говорит: «Это один маленький шаг для бип-пип»[99].

НДТ: Верно. Это было бы некоторым разочарованием. Однако развитие робототехники всегда полезно. Проблема в том, что не стоит делать это за счет программы пилотируемых полетов. В первую очередь потому, что пилотируемые полеты пробуждают в детях желание заниматься наукой.

СК: Хорошо. Обама попытался подлечить проблему скотчем и сказать: «Наши люди будут продолжать летать в космос, но мы собираемся кататься на попутке с русскими или европейцами». Если мы приземлимся на Марсе, как мы поймем, что США – первые, если американский астронавт будет стоять рядом с французским? Разве мы собираемся сказать: «Вперед, земляне!»? Нет, мы хотели бы сказать: «Вперед, Америка!» Верно?

НДТ: По-моему, нет проблемы в катании на попутке на низкую околоземную орбиту, это всего пара сотен миль вверх.

СК: Это ерунда. Игрушка. Я могу так прокатиться на воздушном змее. Как тот парень в шезлонге с воздушными шариками[100].

НДТ: Это как расстояние от Нью-Йорка до Бостона. Если уменьшить Землю до размеров школьного глобуса, это будет всего в дюйме от его поверхности.

СК: Чтобы увидеть Землю такой (поворачивается к экрану с увеличенным изображением The Blue Marble – фотографией Земли, сделанной астронавтами «Аполлона-17» по пути к Луне в декабре 1972 года), на каком расстоянии от нее нужно находиться?

НДТ: В следующий раз, когда ты захочешь показать изображение Земли, пожалуйста, поверни ее Северным полюсом вверх.

СК: Мы приближаемся к Луне! В космосе нет «верха».

НДТ: Это правда. Он прав!

СК: В космосе нет «верха». Шах и мат! Я принимаю твои извинения. Так насколько далеко мы находимся на этой фотографии?

НДТ: Почти в тридцати тысячах миль от Земли.

СК: Если бы у тебя была ракета и достойные люди (показывает на себя), куда бы, друг мой, ты ее отправил?

НДТ: С моей точки зрения, весь космос – это передний край.

СК: С моей точки зрения, весь космос наш. Продолжай.

НДТ: Я хотел бы приблизиться к следующему астероиду, который может ударить в нас, и познакомиться с ним получше. Один из них прошел совсем рядом всего пару часов назад.

СК: Сегодня? Мимо нас просвистел астероид?

НДТ: Астероид размером с дом проскользнул между нами и орбитой Луны. Прямо тут (показывает на фотографию). Сегодня!

СК: Так это война! Мы на космическом поле боя, Нил?

НДТ: В некотором смысле. Но я также хотел бы отправиться на Марс; куча народу хочет на Марс. И Луна тоже хороша. Туда можно добраться за три дня. Когда мы в следующий раз покинем низкую околоземную орбиту, мне не хотелось бы провести в пути три года с людьми, которые не помнят, каково путешествовать в космосе. С 1972 года мы ни разу не были дальше, чем в паре сотен миль от Земли, так что хотелось бы снова почувствовать, каково это.

СК: Нил, я разделяю твои чувства, я тоже хочу, чтобы Америка была первой.

Часть III

Почему бы и нет

Глава двадцать восьмая

Проблемы космических путешествий[101]

Слушая, как энтузиасты космических исследований говорят о путешествиях в космосе, или просматривая научно-фантастические блокбастеры, можно подумать, что отправка людей к далеким звездам – неизбежное и близкое будущее. Однако проверка на реалистичность показывает, что это не так – наша фантазия намного опережает факты.

Логика оптимистических рассуждений, возможно, такова: «Мы изобрели самолет, когда большинство людей думало, что это невозможно. Через какие-то шестьдесят пять лет после этого мы отправились на Луну. Пора путешествовать к звездам. Те, кто говорит, что это невозможно, игнорируют историю техники».

Мои возражения позаимствованы из предостережения, сформулированного юристами инвестиционной отрасли: «Прошлые достижения – не показатель будущего успеха». Когда нужно извлечь из избирателей по-настоящему большие средства, чистая наука – в данном случае исследования ради исследований – не котируется. И все же в 1960-е годы главным мотивом космических экспедиций было ощущение космоса как нового рубежа, а причиной наших экспедиций на Луну – внутренняя потребность человека в исследованиях. В своем обращении к совместной сессии Конгресса 25 мая 1961 года президент Кеннеди красноречиво разглагольствовал о том, что американцам необходимо выйти на новые рубежи. В этой речи были такие, теперь широко цитируемые слова:

Я уверен, что эта страна должна взять на себя обязательство до конца нынешнего десятилетия высадить человека на Луну и вернуть его на Землю. Это будет самый впечатляющий космический проект нашего времени во всем мире, он будет самым важным для долговременных исследований космоса и при этом самым сложным и самым дорогим.

Эти слова пробудили в каждом из нас исследователя и гулким эхом раздавались на протяжении всего десятилетия. В то же время, почти всех астронавтов набирали из военных, что не очень-то сочеталось с возвышенной риторикой.

Всего за месяц до речи Кеннеди советский космонавт Юрий Гагарин стал первым человеком, запущенным на орбиту Земли. Шла холодная война, космическая гонка была в разгаре, и Советский Союз еще не взял верх в этом соревновании. И на самом деле в своем обращении к Конгрессу Кеннеди сформулировал военную доктрину всего несколькими абзацами выше впечатляющего космического призыва. Но этот пассаж почти никогда не цитируется:

Поскольку мы собираемся выиграть разворачивающуюся сейчас во всем мире битву между свободой и тиранией, волнующие события в космосе, произошедшие несколько недель назад, должны были ясно показать нам, как уже показал запуск «Спутника» в 1957 году, что это смелое предприятие оказывает повсеместное влияние на людей, которые пытаются выбрать, каким путем им двигаться.

Если бы политический ландшафт был иным, американцы, и в частности Конгресс, были бы несклонны расстаться с 4 % бюджета страны ради выполнения этой задачи.

Путешествие к Луне сквозь космический вакуум рассматривалось как нечто реальное, пусть и в отдаленном технологически развитом будущем, уже с 1926 года, когда Роберт Годдард создал первую ракету с жидкостным двигателем. Прогресс в ракетостроении позволил обходиться без подъемной силы, создаваемой воздухом, обтекающим крыло. Сам Годдард понимал, что, хотя путешествие на Луну становится возможным, оно может оказаться непомерно дорогим. Однажды он задумчиво сказал: «Это может стоить миллион долларов».

Расчеты, которые можно было провести уже на следующий день после того, как Исаак Ньютон записал свой универсальный закон тяготения, показывают, что экономный путь к Луне (в корабле, который покидает земную атмосферу со скоростью около 11 километров в секунду и летит по инерции остальную часть пути) занимает около трех дней. Такое путешествие люди совершали всего девять раз и только в период с 1968-го по 1972 год. Во всех остальных случаях, когда НАСА отправляет астронавтов в «космос», оно запускает их на орбиту высотой в несколько сотен километров над нашей планетой, диаметр которой составляет 13 000 километров. Разве же это путешествие в космос?

Как бы вы сказали Джону Гленну после его исторических трех орбит и успешного приводнения в 1962 году, что тридцать семь лет спустя НАСА снова отправит его в тот же путь? Готов спорить, он бы и представить себе не мог, что лучший вариант, который мы сможем ему предложить через столько лет – отправить его обратно на низкую околоземную орбиту.

Космические твиты № 52–55

Что, если бы мы потеряли Луну? Астрономы были бы в восторге. Романтические лунные ночи своей засветкой портят качество глубоких обзоров неба.

14 ноября 13:25

Что, если бы мы потеряли Луну? Лунатикам пришлось бы винить кого-то другого.

14 ноября 13:34

Что, если бы мы потеряли Луну? Никаких затмений. Никаких танцев под луной. Никаких оборотней. Никакого альбома The Dark Side у «Пинк Флойд».

14 ноября 13:41

Что, если бы мы потеряли Луну? Приливов почти не было бы (только солнечные). А НАСА, возможно, уже высадило бы человека на Марс.

14 ноября 13:42

Почему путешествия в космос так трудны?

Начнем с денег. Если бы отправить человека на Марс стоило меньше 100 миллиардов долларов, я бы сказал: «Давайте!» Но я заключил дружеское пари с Луисом Фридманом, бывшим исполнительным директором Планетного общества (самофинансируемой некоммерческой организации, основанной Карлом Саганом с целью мирного исследования космоса), что мы не отправимся на Марс в ближайшей перспективе. Конкретнее, в 1996 году я поспорил с Луисом, что в ближайшие десять лет ни одно правительство не будет финансировать проект пилотируемого полета к Марсу. Я надеялся проиграть этот спор. Но единственная возможность для этого состояла бы в резком удешевлении – в десять раз или сильнее – современных космических экспедиций по сравнению с их прежней стоимостью.

Припоминаю популярный анекдот про расходование средств в НАСА, который распространился в интернете около десяти лет назад. Возможно, эта история не вполне достоверна в деталях, но правильно передает дух. Вот одна из версий этого анекдота, которую я получил в конце 1990-х годов от русского коллеги Олега Гнедина:

Ручка для астронавта[102]

В горячке космической гонки 1960-х НАСА решило, что ему требуется шариковая ручка, которой можно пользоваться на космических кораблях в условиях невесомости. В результате значительных усилий, вложенных в ее разработку, ручка для астронавта была создана. Стоимость разработки составила около миллиона долларов. Ручка хорошо работала в космосе и даже имела некоторый успех на Земле как забавная новинка. Столкнувшиеся с этой же проблемой советские космонавты просто использовали карандаши.

Я не уверен, что мы когда-либо отправим представителя вида Homo sapiens куда-либо за пределы низкой околоземной орбиты, если только геополитические факторы, благодаря которым в 1960-е годы 200 миллиардов долларов из карманов налогоплательщиков были потрачены на космические путешествия, вновь не выйдут на сцену. Вот что сказал мой коллега из Принстонского университета Дж. Ричард Готт на симпозиуме, посвященном перспективам пилотируемой космонавтики, в планетарии имени Хайдена: «В 1969 году Вернер фон Браун планировал отправить астронавтов на Марс к 1982 году. Этого не произошло. В 1989 году президент Джордж Буш-старший обещал, что мы отправим астронавтов на Марс к 2019 году. Это недобрый знак. Похоже, Марс становится все дальше от нас!»

К этому я могу добавить самое прозорливое предсказание из классики научно-фантастического жанра – фильма «Космическая одиссея 2001 года»: «Что-то может пойти не так».

Обширность и пустоту космоса не измерить земными мерками. Когда в голливудских фильмах показывают, как космический корабль плывет по Галактике, видно, как точечки света – звезды – проплывают мимо, подобно светлячкам. Однако расстояния между звездами в Галактике настолько велики, что для такой картины корабли должны были бы двигаться со скоростями в полмиллиарда раз большими скорости света.

По сравнению с расстояниями, преодолеваемыми самолетом, Луна находится далеко от нас, однако по сравнению с расстояниями до других космических объектов, она сидит у нас на носу. Если уменьшить Землю до размеров баскетбольного мяча, Луна окажется теннисным мячиком, находящимся менее чем в восьми метрах от нас – и это самое большое расстояние, на которое мы когда-либо отправляли людей в космос. В этом масштабе Марс во время противостояния находится в полутора километрах от нас, Плутон вращается на расстоянии в полторы сотни километров, а ближайшая к нам звезда, Проксима Центавра, оказывается удалена от нас на восемьсот тысяч километров.

Представим себе, что вопрос не в деньгах. В таком воображаемом будущем наше благородное стремление открывать новые места и новые научные истины становится таким же эффективным способом получать финансирование, как военные нужды. Если двигаться со скоростью, необходимой не только для старта с поверхности Земли, но и для выхода за пределы Солнечной системы (на это хватит 40 километров в секунду), путешествие к ближайшей звезде потребует долгих и скучных 30 000 лет. Говорите, слишком долго? Энергия пропорциональна квадрату скорости, так что, если вы хотите удвоить скорость, придется потратить вчетверо больше энергии. Скорость в три раза больше – нужно в девять раз больше энергии. Не проблема. Просто найдем толковых инженеров, которые построят корабль и смогут придать ему столько энергии, сколько нам нужно.

Как насчет корабля, который будет двигаться так же быстро, как «Гелиос-Б» – германско-американский солнечный зонд, самый быстрый из всех беспилотных кораблей, когда-либо созданных людьми?[103] Запущенный в 1976 году, по мере продвижения к Солнцу он набрал скорость в 67 километров в секунду, то есть более 240 000 километров в час (обратите внимание, что это всего /50 от 1 % от скорости света). Такой корабль сократит время полета до ближайшей звезды до каких-то 19 000 лет – это почти в четыре раза дольше всей письменной истории человечества.

На самом деле нам нужен корабль, способный двигаться со скоростью, близкой к скорости света. Как насчет 99 % скорости света? Для это нужно всего-то в 700 миллионов раз больше тяги, чем потребовалось «Аполлону», чтобы достичь Луны. По правде говоря, такая энергия требовалась бы, если бы вселенная не подчинялась специальной теории относительности Эйнштейна. Но как точно предсказывал Эйнштейн, по мере роста скорости будет расти и масса корабля, так что энергия, требуемая для его ускорения до скорости, близкой к скорости света, оказывается еще больше. Грубая оценка показывает, что в реальности понадобится по крайней мере в десять миллиардов раз больше энергии, чем для наших путешествий на Луну.

Не проблема. Наши инженеры – самые лучшие. Но тут мы узнаем, что ближайшая к нам звезда, имеющая планеты, – вовсе не Проксима Центавра и находится на расстоянии около десяти световых лет[104]. Специальная теория относительности Эйнштейна показывает, что, двигаясь со скоростью в 99 % от скорости света, вы будете стареть в 7 раз медленнее, чем люди, оставшиеся на Земле, так что дорога туда и обратно займет у вас не двадцать лет, а около трех. Однако на Земле пройдут двадцать лет и, когда вы вернетесь, о вас уже никто не будет помнить.

Расстояние от Земли до Луны в 10 миллионов раз больше, чем расстояние, которое пролетел «Флайер» братьев Райт во время испытаний в Китти Хок, штат Северная Каролина. Этот самолет был придуман и построен двумя братьями – владельцами веломастерской. Спустя 66 лет два астронавта «Аполлона-11» стали первыми, кто ступил на Луну. В отличие от братьев Райт, в их мастерской трудились тысячи ученых и инженеров, построивших корабль стоимостью в несколько сотен миллионов долларов. Так что эти достижения трудно сравнивать. Стоимость космических путешествий и усилия, которые нужно прилагать, чтобы отправиться туда, обоснованы не только огромными расстояниями, но и исключительно неблагоприятными условиями для жизни в космосе.

Некоторые скажут, что и на Земле многие путешественники сталкивались с трудностями. Вспомним об экспедиции Гонсало Писарро, который в 1540 году отправился из Кито на поиски легендарной страны пряностей. Из-за суровости ландшафта и враждебности местного населения от более чем четырехтысячного отряда Писарро осталась только половина. В середине XIX века в книге «История завоевания Перу» Уильям Г. Прескотт так написал о состоянии этой экспедиции через год после ее начала:

На каждом шагу им приходилось прорубать проходы топорами, а их мундиры, гниющие от проливных дождей, цеплялись за каждый колючий куст и повисали на нем полосками. Их провиант был давным-давно испорчен погодой, а скот, который они брали с собой, был уже съеден или разбежался по лесам и горным тропам. Они отправлялись в путь с почти тысячей собак, в том числе собак свирепой породы, которые использовались для натравливания на несчастных туземцев. Теперь этих собак убивали ради мяса, но их тщедушные тушки были лишь жалкой добавкой к столу голодающих путешественников.

Почти потеряв надежду, Писарро и его люди с нуля построили большой корабль, вместимости которого хватало, чтобы отправить половину их отряда по реке Напо на поиски еды и прочих припасов:

Леса поставляли ему древесину; из подков лошадей, которые умерли по дороге или были съедены, сделали гвозди; клейковина деревьев заменила смолу; изорванные в клочья мундиры солдат заменили пеньку. …По прошествии двух месяцев бригантина была готова. Она была грубо сколочена, но достаточно крепка и грузоподъемна, чтобы везти половину отряда.

Писарро поручил командование самодельным кораблем Франсиско де Орельяне, рыцарю из Трухильо, а сам остался ждать. После долгих недель ожидания, Писарро махнул рукой на Орельяну и вернулся в город Кито, на что у него ушел еще год. Позже Писарро узнал, что Орельяна успешно прошел вниз по реке Напо до Амазонки и, вовсе не собираясь возвращаться, продолжил плавание по ней, пока не достиг Атлантики. Затем Орельяна и его люди отправились на Кубу, а оттуда – домой в Испанию.

Какие уроки из этой истории могли бы извлечь будущие космоплаватели? Предположим, что один из наших кораблей с астронавтами совершает жесткую посадку на далекой вредоносной планете. Астронавты выживают, но корабль полностью разрушен или серьезно поврежден. Вопрос в том, что вредоносные планеты зачастую намного опаснее враждебных аборигенов. На планете может не быть воздуха. А тот, что есть, может быть ядовит. А если воздух не ядовит, атмосферное давление может быть в сто раз выше земного. А если атмосферное давление приемлемо, температура воздуха может оказаться на уровне 200 градусов ниже нуля или 200 градусов выше нуля. Ни один из этих вариантов не несет ничего хорошего для наших исследователей-астронавтов.

Но может быть, они могут некоторое время существовать за счет резервной системы жизнеобеспечения. За это время им нужно будет добыть какое-то сырье, построить с нуля новый корабль или починить старый, для чего может потребоваться перепаять управляющий компьютер (используя какие-то материалы с места катастрофы), построить фабрику для производства ракетного топлива, запустить самих себя в космос, не оставив никого снаружи, и потом полететь домой.

Восхитительный бред.

Возможно, нам стоит методами генной инженерии создать новые формы разумной жизни, которые смогут существовать в жестких условиях космоса да еще проводить там научные эксперименты. На самом деле такие творения уже созданы в наших лабораториях. Они называются роботами. Их не надо кормить, в них не нужно поддерживать жизнь, и они не расстроятся, если не вернуть их на Землю. Людям же обычно нужно дышать, есть и возвращаться домой.

Это правда, что ради робота еще никогда не устраивали парадов. Но также правда, что парадов не устраивали и ради астронавтов, которые не были первыми (или последними) в каком-то важном деле. Можете ли вы назвать имена двух астронавтов «Аполлона-12» или «Аполлона-16», которые ступали на поверхность Луны? Наверное, не можете. «Аполлон-12» был второй экспедицией такого рода, а «Аполлон-16» – предпоследней. Но я готов поспорить, что у вас есть любимая космическая фотография, снятая орбитальным роботом, известным как космический телескоп имени Хаббла. Я уверен, что вы помните изображения, полученные шестиколесными роботами, которые катят по каменистому марсианскому ландшафту. Я также уверен, что вы видели некоторые потрясающие фотографии планет-гигантов, населяющих внешнюю часть Солнечной системы, и их разнообразных спутников, снятые зондами «Вояджер», «Галилео» и «Кассини».

С учетом отсутствия нескольких сотен миллиардов долларов на космические путешествия и присутствия неблагоприятных условий для человека в космосе не стоит принимать желаемое за действительное и увлекаться научно-фантастическими сюжетами и экстраполяциями бегло прочитанной истории открытий. Стоит рассчитывать на прорывные научные исследования, которые – возможно, нескоро или вообще никогда? – позволят нам понять устройство вселенной и, может быть, научиться срезать путь в пространстве-времени через кротовые норы, соединяющие одни части космоса с другими. И тогда, как это уже бывало, действительность окажется необычнее выдумки.

Глава двадцать девятая

Дотянуться до звезд[105]

В течение нескольких месяцев после трагического возвращения шаттла «Колумбия» в феврале 2003 года только ленивый не критиковал НАСА. После того как прошел первоначальный шок и траур, бесчисленное количество журналистов, политиков, ученых, инженеров, аналитиков и рядовых налогоплательщиков стали обсуждать прошлое, настоящее и будущее американской космической программы.

Меня всегда интересовала эта тема, а служба в президентской комиссии по аэрокосмической отрасли еще больше обострила мое восприятие. Когда случается очередная трагедия, во всех дискуссиях о космической программе в редакционных колонках и на телевизионных ток-шоу звучат одни и те же вопросы. Зачем отправлять в космос людей, а не роботов? Зачем тратить деньги на космос, когда их не хватает и для земных дел? Как снова увлечь людей космическими исследованиями?

Да, увлеченность сейчас находится на низком уровне. Но недостаток энтузиазма – это еще не апатия. Отношение к космическим исследованиям как к обычному делу просто показывает, что они стали частью повседневной культуры, так что большинство американцев просто не замечает, что в этой сфере что-то происходит. Мы обращаем внимание на нее, только когда что-то идет не так.

В 1960-е годы космос был экзотикой и фронтиром, куда отправлялись немногие храбрецы и счастливчики. Каждый шаг в небо вызывал у газет и телевидения бурный интерес к НАСА, потому что космос был еще неизведанной территорией.

Для многих людей, особенно для фанатов НАСА и для тех, кто работал в аэрокосмической отрасли, 1960-е были золотым веком американских исследований космоса. Целая серия все более и более амбициозных экспедиций привела к шести высадкам на Луну. Мы ходили по Луне, как и обещали. Было очевидно, что очередь за Марсом. Эти экспедиции будили беспрецедентный интерес к науке и инженерному делу и вдохновляли многих студентов. В результате мы получили технологический бум, который определил стиль нашей жизни на десятилетия вперед.

Прекрасная история! Но давайте не будем обманывать себя и думать, что мы отправились на Луну только потому, что мы по природе исследователи и беззаветные первооткрыватели. Мы отправились туда потому, что во время холодной войны эти экспедиции представлялись целесообразными с военной точки зрения.

А как насчет открытий ради открытий? Достаточно ли важные научные результаты мы ожидаем от пилотируемого полета к Марсу, чтобы обосновать стоимость такого полета? В общем и целом любая реалистичная экспедиция к Марсу будет долгой и чрезвычайно дорогой. Но Соединенные Штаты – богатая страна. У нее есть деньги. И технологии вполне обозримы. Так что это не проблема.

Дорогие проекты рискованны, потому что подготовка к ним занимает много времени, в течение которого происходят смена власти и экономические спады. Сравнение фотографий бездомных детей и потерявших работу сотрудников фабрик с фотографиями астронавтов, резвящихся на Марсе, говорит не пользу финансирования космических экспедиций.

История наиболее амбициозных проектов показывает, что они реализуются, только если имеют отношение к обороне или прославлению власти или если за ними маячит прямая экономическая выгода. Только в этих случаях на проект может быть потрачена заметная доля валового внутреннего продукта. Проще говоря, эти условия можно сформулировать так: вы не хотите умирать; вы не хотите умирать от нищеты; если вы искусны, то будете своим искусством прославлять того, кто властвует над вами. Если дорогой проект затрагивает больше, чем одну из этих сфер, деньги текут, как пиво из только что вскрытой бочки. Яркий пример – 44 000 миль скоростных автомагистралей, соединяющих все американские штаты. Построенные по примеру немецких автобанов, эти дороги были задуманы в эпоху президента Эйзенхауэра для перемещения материалов и людей для оборонных нужд. Сеть этих магистралей также активно используется коммерческим транспортом, так что на строительство и поддержание в порядке этих дорог всегда есть средства.

Фактический риск гибели астронавтов, летавших на шаттлах, был довольно высок. Два из 135 запусков окончились трагически, так что этот риск составил 1,5 %. Если бы шанс погибнуть при поездке в продуктовый магазин был бы столь же высок, вы бы никогда не сели за руль. Увы, у экипажа шаттла «Колумбия» не было другого варианта посадки.

Я горжусь принадлежностью к виду, представители которого случайно или осознанно рискуют жизнью, чтобы расширить границы доступного мира. Такие люди были первыми, кто увидел, что находится по ту сторону обрыва. Они были первыми, кто взошел на гору. Они были первыми, кто переплыл океан. Они были первыми, кто дотянулся до неба. И они будут первыми, кто приземлится на Марсе.

Есть один способ продолжать открытия, но он требует небольшой коррекции того, что правительства обычно называют национальной безопасностью. Раз можно выигрывать войны с помощью науки и технологий, как это видно из истории военных конфликтов, тогда вместо того, чтобы вкладывать средства в бомбы, следует вкладывать средства в ученых и инженеров. А уж у них найдется множество привлекательных проектов.

Нужно поискать на Марсе полезные ископаемые и понять, почему вода больше не течет по его поверхности.

Нужно посетить пару астероидов и узнать, как отклонять их от столкновения с Землей. Как досадно было бы для нас, с нашей большой головой, большим мозгом и отставленным большим пальцем разделить судьбу тиранозавров.

Нужно просверлить километры льда на Европе, спутнике Юпитера, чтобы исследовать его подледный океан и поискать в нем живых существ.

Нужно исследовать Плутон и его ледяных собратьев во внешних частях Солнечной системы, потому что там содержится много ответов на вопросы о происхождении планет.

Нужно прозондировать плотную атмосферу Венеры, чтобы понять, почему парниковый эффект оказался так силен, что температура на ее поверхности поднялась до 500 градусов по Цельсию.

Мы должны проникнуть во все части Солнечной системы. Нужно отправлять и роботов, и людей, потому что роботы сами по себе – никудышные полевые геологи. Никакая часть вселенной не должна быть скрыта от наших телескопов. Нужно запускать их на орбиту, откуда открывается хороший вид и на Землю, и на всю Солнечную систему.

С такими проектами Соединенные Штаты гарантированно обеспечат себе непрерывный приток лучших, самых блестящих ученых – астрофизиков, биологов, химиков, инженеров, геологов и физиков. Все эти специалисты сформируют новый тип пусковой шахты, наполненной интеллектуальным капиталом. Они будут готовы к любым вызовам, поскольку лучшие, самые блестящие умы всегда откликаются на вызов, когда страна нуждается в них.

Если бы с потерей экипажа шаттла «Колумбия» космическая программа США замерла, – потому что никто не был готов выписать чек для продолжения работ, – это означало бы, что, оставаясь на месте, она скатывается назад.

Глава тридцатая

Америка и новые космические державы[106]

Я  родился на той же неделе, когда было основано НАСА. В этом же году родилось еще несколько человек: Мадонна (вторая, не первая), Майкл Джексон, ранее известный под именем Принц, Мишель Пфайфер, Шэрон Стоун. В этом же году запатентовали куклу Барби и вышел фильм «Капля». И в этом же 1958 году впервые состоялся Годдардовский мемориальный обед[107].

Я исследую вселенную. Это вторая древнейшая профессия. Люди уже очень давно смотрят в небо. Занимаясь академической наукой, я не вполне вписываюсь в аэрокосмический «клуб». Да, я с удовольствием провожу в нем время, в том числе работая в двух президентских комиссиях, но мое сердце все-таки отдано чистой науке. Это значит, что я не властвую ни над людьми, ни над территориями, не распоряжаюсь ценностями. Я не командую армиями, не руковожу профсоюзами. Единственная сила, подвластная мне, – это мой разум.

Когда я гляжу на наш многострадальный мир, меня одолевает беспокойство. Как немного людей думают о том, что они делают! Позвольте привести несколько примеров.

Однажды я читал газету (каждый раз это оказывается опасным занятием!) и увидел жалобный заголовок: «У половины школ в округе результаты оказались ниже среднего». В этом же и смысл среднего! Примерно половина выше него, а примерно половина – ниже.

Вот еще один пример: «80 % выживших в авиакатастрофах перед взлетом посмотрели, где находится аварийный выход». Можно подумать: «Хорошо, это полезная информация; отныне буду обращать внимание на аварийные выходы». Однако с этой цифрой есть одна проблема: представьте себе, что 100 % погибших тоже обратили внимание на аварийные выходы. Мы этого не узнаем, потому что они мертвы. И вот такое нечеткое мышление распространено сейчас во всем мире.

Еще пример. Часто говорят, что государственная лотерея – это налог на бедность, потому что люди с низким уровнем доходов тратят на лотерейные билеты непропорционально большую долю своих средств. Это не налог на бедность, это налог на людей, которые никогда не учились математике.

В 2002 году, когда я впервые в жизни прожил больше трех лет в одном округе, меня вызвали в жюри присяжных. Я явился вовремя и был готов послужить. Когда дело дошло до собеседования, адвокат спросил меня: «Я вижу, что вы астрофизик. Что такое астрофизика?» Я ответил: «Астрофизика использует законы физики для изучения вселенной – Большого взрыва, черных дыр и подобных явлений». Тогда он спросил: «Чему вы учите студентов в Принстоне?» – и я сказал: «Веду занятия по оценке доказательств и относительной ненадежности свидетельских показаний». Через пять минут я оказался на улице.

Пять лет спустя, снова жюри присяжных. Судья утверждает, что подсудимый обвиняется в хранении 1700 миллиграммов кокаина. Вещество нашли у подсудимого, его арестовали и теперь судят. В этот раз, после окончания опроса, судья спрашивает нас, есть ли у нас вопросы к суду, и я говорю: «Да, Ваша честь. Почему вы сказали, что у него было 1700 миллиграммов кокаина? Это то же, что 1,7 грамма. Тысяча сокращается с „милли“ и получается 1,7 грамма, что меньше, чем вес десятицентовой монетки». И я снова оказываюсь на улице.

Разве мы говорим: «Увидимся через миллиард наносекунд»? Разве мы говорим: «Я живу всего в 63 360 дюймах дальше по этой улице»? Это математически нечеткое мышление. В этих примерах – намеренно нечеткое.

Еще одна сфера нечеткого мышления – это движение, называемое «Теория разумного замысла». Она утверждает, что некоторые вещи настолько великолепны или настолько тонко устроены, что это невозможно объяснить. Таким образом, утверждается, что эти вещи неподвластны обычному научному подходу, оперирующему причинами и следствиями, и потому их создание приписывается некоторому разумному и целенаправленному конструктору. Это скользкий путь.

Так что давайте создадим движение под названием «Теория идиотского замысла» и посмотрим, к чему это приведет. Например, рассмотрим ваш аппендикс. Его главное свойство – способность убить вас. Это, определенно, пример идиотского замысла. А как насчет вашего розового ногтя на ноге? На него и лак-то трудно нанести; какой в нем смысл? А как насчет неприятного запаха изо рта и вообще насчет одного и того же отверстия для дыхания и питья, из-за чего некоторый процент из нас ежегодно давится насмерть? И вот последний пример. Готовы? Вон там внизу, между ногами, что это за парк развлечений, совмещенный с канализационным коллектором? И кто-то разумный придумал все это?

Некоторые люди хотят наклеивать предупреждающие надписи на учебники биологии, чтобы предостеречь о том, что теория эволюции – всего лишь одна из теорий. Религия намного старше науки и всегда будет существовать. Это не проблема. Проблема в том, что религия пытается войти в класс, где преподает наука. Ученые не выбивают двери в воскресной школе и не указывают священникам, что им преподавать. Ученые не пикетируют церкви. Вообще говоря, хотя сегодня это так не выглядит, но в течение некоторого времени религия и наука вполне мирно сосуществовали. Самые большие конфликты в мире возникают не между религией и наукой, а между религией и религией.

И это не просто академический вопрос. Вернемся на тысячу лет назад. В период c IX по XII век интеллектуальным центром западного мира был Багдад. Почему? Потому что его правители были открыты для всех, кто хотел поразмышлять о природе вещей: иудеев, христиан, мусульман, скептиков. Для каждого находилось место за дискуссионным столом, где происходил обмен мнениями и идеями. В тот же период в библиотеки Багдада со всего мира привозили и переводили на арабский язык записанную мудрость. В результате этого арабы достигли больших успехов в сельском хозяйстве, торговле, инженерном деле, медицине, математике, астрономии и навигации. Знаете ли вы, что две трети названий звезд – арабские? Когда вы что-то делаете раньше и лучше других, вы получаете право называть это по-своему. Право называть звезды появилось у арабов двенадцать веков назад, потому что их карты звездного неба были самыми лучшими. Арабы использовали только недавно зародившуюся в Индии систему цифр для создания новой науки – алгебры (тоже арабское слово), поэтому эти цифры теперь называются арабскими. Еще одно широко известное слово – «алгоритм» – происходит от имени багдадского математика, который также разрабатывал основы алгебры.

А что случилось потом? Историки говорят, что после захвата Багдада монголами в середине XIII века вся эта многоконфессиональная интеллектуальная конструкция рухнула, равно как и библиотеки, на которые она опиралась. Но если еще внимательнее проследить за культурными и религиозными тенденциями, можно обнаружить, что на отношение ислама к природному миру повлияли труды Аль-Газали, влиятельного мусульманского богослова XI века. Объявив вычисления дьявольским делом и продвигая идею о воле Аллаха как причине всех естественных явлений, Аль-Газали неосознанно способствовал прекращению развития научной мысли в исламском мире. И до настоящего времени это развитие так и не возобновилось. Хотя мусульмане составляют почти четверть населения Земли, из 543 нобелевских лауреатов, получивших премии за научные результаты в период с 1901 по 2010 год, всего двое были мусульманами.

Примерно так же обстоят дела у христиан-фундаменталистов и иудеев-хасидов. Когда общества и культуры пропитаны религиозной философией, наука, технология и медицина находятся в упадке. Наклеивать на книги по биологии предупреждающие надписи – плохая идея. Но если уж на то пошло, почему бы не потребовать аналогичных наклеек на Библию: «Некоторые из этих историй могут быть неправдой».

Как-то весной 2001 года я шел, думая о своих делах, мимо подстриженных газонов кампуса Принстонского университета, и вдруг зазвонил телефон. Звонили из Белого дома: мне предложили войти в состав комиссии по оценке аэрокосмической отрасли. Мне? Я даже не знаю, как управляют самолетом. Вначале это предложение не показалось мне особенно интересным. Но затем я просмотрел статистику по аэрокосмической отрасли и понял, что за предшествовавшие четырнадцать лет число рабочих мест в ней сократилось на полмиллиона. Тут явно что-то было не в порядке.

Первое заседание комиссии было назначено на конец сентября. И тут случилось 9/11.

Я живу (и жил тогда) в четырех кварталах от места, где стояли башни-близнецы. Мои окна выходят на ту сторону. В то утро я должен был поехать в Принстон, но мне нужно было срочно закончить один текст, поэтому я остался дома. Самолет, еще один самолет. Как я мог остаться равнодушным? Я только что проиграл свою вотчину двум самолетам. Долг звал меня. Я изменился: атаке подверглась не только страна, но и моя вотчина.

Отчетливо помню, как я пришел на первое заседание. В комнате, наполненной тестостероном, было еще одиннадцать членов комиссии. Каждый из них, казалось, мог занять всю комнату. Там были Генерал такой-то, Морской министр сякой-то и Конгрессмен такой-то. Не то чтобы у меня не было тестостерона, но мой тестостерон – из Бронкса. Это когда попадаешь в уличную драку и начищаешь рожу вон тому парню. А тестостерон из серии «я строю группировку стратегических ракет» – совсем другого типа. Даже у женщин в этой комиссии был такой тестостерон. У одной из них был южный акцент, идеально приспособленный для выражения «убирайся к чёрту». Другая была главным аналитиком банка «Морган Стэнли» по аэрокосмическим делам: проведя большую часть жизни на авиабазах ВМФ, она знала эту промышленность как облупленную.

С этой комиссией мы поездили по миру, чтобы понять, что влияет на ситуацию в Америке. Мы были в Китае незадолго до того, как они отправили человека в космос. У меня было представление о том, что там все ездят на велосипедах, но оказалось, что там все ездят на «ауди», «мерседесах» и «фольксвагенах». Когда я вернулся домой, я посмотрел на этикетки на всем, что у меня было дома: половина вещей уже тогда была китайского происхождения. В Китай уходит очень много наших денег.

В той поездке мы посетили Великую Китайскую стену, когда-то построенную для военных целей. Я посмотрел туда и сюда, но не увидел никаких технологических сооружений, только кирпичи, из которых была сделана стена. Несмотря на это, я вынул мобильник и позвонил матери в Нью-Йорк. «О, Нил, ты так быстро вернулся!» Ни разу до того в моей жизни мобильная связь не была такой хорошей. В Китае никто не кричит: «Ты слышишь меня сейчас? Ты слышишь меня?» А по всему Северо-Восточному коридору[108] это происходит постоянно. Всякий раз, когда едешь на «Амтраке», сигнал то исчезает, то появляется при проезде каждого дерева.

Так что, когда Китай объявил: «Мы планируем отправить человека на орбиту», я не сомневался, что это произойдет. Никто из нас не сомневался. Если Китай скажет: «Мы планируем отправить человека на Луну», у меня не будет сомнений. Когда они скажут, что отправят человека на Марс, я тоже буду уверен. Кстати, Марс – красная планета, так что китайцы смогут использовать это и в целях пропаганды.

После Китая мы посетили Звездный городок в России, недалеко от Москвы. Звездный городок – штаб-квартира российской космической программы. Мы все набились в офис руководителя, и еще до полудня он сказал: «Самое время выпить водки». Стаканчик был так мал, что не все мои пальцы поместились на нем, и мизинец оттопыривался. Не думаю, что в России принято оттопыривать мизинец, когда пьешь водку. Еще одна бестактность: я не опрокидывал, а пробовал водку, потому что привык потягивать вино. Так я вновь оказался в среде с высоким уровнем тестостерона.

Однако поездкой, которая заставила встать дыбом волосы на моем загривке, была поездка в Брюссель, где мы встретились с разработчиками и руководителями европейской аэрокосмической отрасли. Они только что выпустили программу развития аэронавтики на ближайшие двадцать лет и работали над проектом «Галилео» – спутниковой навигационной системой, прямо конкурирующей с нашей системой GPS. Так что у нас была причина для беспокойства: что, если они запустят «Галилео», оборудуют европейские самолеты этой системой и объявят, что нам тоже нужно установить ее, чтобы летать в европейском воздушном пространстве? У нас и так уже были проблемы с авиационной промышленностью, и необходимость модифицировать все наши самолеты только ради полетов в Европу или через Европу была бы ненужным финансовым бременем. При этом европейцы пользовались нашей системой бесплатно.

Так вот, пока мы пытались осознать эту ситуацию, европейцы, которые сидели напротив нас, выглядели довольно надменными, особенно один из них. Я практически уверен, что наши кресла были немного ниже, чем у них, потому что мне приходилось смотреть на них снизу вверх. А с учетом высоты моего торса так не должно было быть. В голове у меня мысли стали сгущаться. Как я уже говорил, все, что у меня есть, – это сила мысли. Меня наполняла ярость.

Почему ярость? Потому что мы сидели вокруг стола и разговаривали об аэрокосмической продукции так, как будто речь шла о соевых бобах: мы говорили о правилах торговли, тарифах, ограничениях; если вы будете делать так, мы будем делать сяк. А я думал, что тут что-то неправильно. Аэрокосмическая промышленность – это передний край нашего технологического мастерства. Если вы действительно работаете на передовой, вы не станете сидеть за столом и торговаться за права использования. Вы находитесь настолько впереди всех, что просьбы других людей даже не беспокоят вас. Вы с легкостью даете все, о чем вас просят. Таково было положение Америки на протяжении большей части ХХ века. В пятидесятые, шестидесятые, семидесятые и часть восьмидесятых годов почти все самолеты, приземлявшиеся в ваших городах, были американскими. От аргентинских до японских авиалиний все летали на «Боингах». Поэтому я и разозлился – не на сидевшего напротив меня человека, а на нас самих. Я разозлился на Америку, потому что настоящее движение вперед – это не то, что делается постепенно, шаг за шагом. Нужны новые идеи, которые позволяют совершать не эволюционные, а революционные скачки.

Я хотел бы однажды на денек слетать в Токио. Если двигаться по суборбитальной траектории, дорога займет сорок пять минут. Почему же мы до сих пор не летаем так? Если бы наладили такие полеты, я бы не сидел за этим столом с самодовольным европейцем, рассуждающим о геолокационной системе «Галилео». У нас уже была бы навигационная система, основанная на пульсарах, и европейская система нас бы не волновала. Мы были бы уже слишком далеко впереди.

Итак, меня злило, что аэрокосмическая отрасль стала товаром и предметом торга. Кроме того, я ведь занимаюсь просветительством, и мне очень не хочется говорить восьмиклассникам: «Став инженерами-авиастроителями, вы сможете построить самолет, который будет расходовать на 20 % меньше горючего, чем те самолеты, на которых летали ваши родители». Это не вдохновит их. Нужно сказать им: «Став аэрокосмическими инженерами, вы сможете построить крыло, которое станет первым пилотируемым воздушным судном в разреженной атмосфере Марса», или «Став биологами, вы сможете участвовать в поисках жизни не только на Марсе, но и на Европе и по всей Галактике», или «Став химиком, вы сможете изучать состав Луны и состав молекул в межзвездной среде». Если у нас будет перспектива, моя работа станет очень простой, потому что мне всего лишь нужно будет раскрыть эту перспективу перед школьниками, и честолюбие само собой пробудится в них. Пламя разгорится, у них появятся цель и путь.

Администрация Буша обозначила перспективу: Луна, Марс и дальше. Представленный план не лишен противоречий, но в целом эта перспектива весьма впечатляет. К сожалению, лишь небольшая часть общественности понимает это. Но если бы в Конгрессе была должность римского папы и если бы я занял эту должность, я издал бы эдикт об удвоении бюджета НАСА. Это подняло бы его примерно до 40 миллиардов долларов. Кое у кого в нашей системе уже есть 40-миллиардный бюджет: у Национального института здоровья. Это нормально. У них должен быть большой бюджет, потому что здоровье – это важно. Но надо заметить, что большая часть высокотехнологичного медицинского оборудования – установки для МРТ, позитронно-эмиссионной томографии, УЗИ, рентгенографии – основаны на принципах, открытых физиками, и сконструированы инженерами. Так что нельзя просто финансировать медицину, нужно финансировать и все то, чем она пользуется. Перекрестное опыление – основа успеха.

Космический твит № 56

Весь бюджет НАСА за полвека равен нынешнему двухлетнему военному бюджету США.

08 июля 2011 года 11:16

Что будет, если удвоить бюджет НАСА? Перспектива расширится и станет реальностью. Целое поколение и следующие за ним поколения будут вовлечены в науку и инженерное дело. Всем известно, что все растущие рынки в ХХI веке растут за счет науки и технологий. Это основа экономики будущего. А что случится, если перестать вкладывать деньги в инновации? Конкуренты догонят вас, рабочие места переместятся в другие страны, и вы станете возмущаться: «У-у-у, как же так? Там зарплаты ниже, чем у нас, игровой стол неровный!» Хватит ныть, начинайте финансировать инновации!

Давайте обсудим, что такое настоящие инновации. Люди часто спрашивают: «Если побочные продукты исследований так хороши, почему не инвестировать в них напрямую и не ждать, что что-то полезное получится случайно?» Ответ: это так не работает. Допустим, вы специалист по термодинамике, эксперт мирового уровня по теплопереносу, и я прошу вас построить улучшенную печку. Наверное, вы сможете изобрести конвекционную печку или печку, которая лучше теплоизолирована, или печку, с которой удобнее обращаться. Но сколько бы я вам ни заплатил, вы не изобретете микроволновую печку. Потому что она основана на другом принципе. Она появилась из-за инвестиций в системы связи, в радары. Микроволновая печь появилась, в конечном счете, от военных разработок, а не от специалистов по термодинамике. И такое перекрестное опыление происходит постоянно. Вот почему футурологи так часто ошибаются, ведь они просто экстраполируют настоящее. Они не видят ничего неожиданного. Поэтому они правильно описывают, что будет через пять лет, но предсказать, что будет через десять лет и позже, категорически не могут.

Я готов утверждать, что космос – элемент нашей культуры. Мы слышим жалобы на то, что никто не знает, как зовут астронавтов, никто не восторгается запусками, никто, кроме работников аэрокосмической отрасли, вообще ничем не интересуется. Я совершенно не согласен с этим. Когда ремонт телескопа имени Хаббла был под вопросом, самые громкие протесты звучали со стороны общественности. Когда шаттл «Колумбия» сгорел при посадке, вся страна замерла в трауре. Мы можем не замечать чего-то, но очень даже замечаем, когда это что-то исчезает. Это и есть культура, и она сидит в нас очень глубоко.

Первого июля прошлого года зонд «Кассини» вышел на орбиту Сатурна. С точки зрения науки ничего особенного не произошло, это был просто выход на орбиту. Однако же Today Show[109] сочло, что эту новость нужно включить в первый час вещания – не во второй час, к кулинарным рецептам, а в первые двадцать минут. И вот они позвали меня. Когда я пришел, все сказали: «Поздравляем! Что означает этот результат?» Я сказал, что это очень здорово, ведь теперь мы сможем изучать Сатурн и его спутники. Однако Мэтт Лауэр хотел нелицеприятной дискуссии и сказал: «Но, доктор Тайсон, эта экспедиция стоит 3,3 миллиарда долларов. Как можно обосновать такие расходы, ведь сегодня в мире так много проблем?» Я ответил: «Во-первых, эти 3,3 миллиарда нужно разделить на 12, потому что это 12-летний проект. Так что правильная цифра – меньше 300 миллионов в год. Хм. Триста миллионов. Американцы больше тратят на гигиеническую губную помаду».

В этот момент оператор затрясся от смеха вместе с камерой, захихикали и осветители. Мэтту нечего было возразить, он просто запнулся и сказал: «Кэти, слово тебе». Когда я выходил из здания, группа зевак, которые смотрели шоу на большом экране, зааплодировала. Они подняли вверх тюбики с помадой и сказали: «Мы хотим на Сатурн!»

Мы все, а не только инженеры и ученые, пронизаны этой культурой. Когда вы едете на такси по Нью-Йорку и сидите сзади, вас отделяет от водителя стеклянная перегородка, так что любой диалог проходит через нее. Недавно я ехал с разговорчивым водителем, которому на вид было не больше двадцати трех лет, и он сказал мне: «Погодите-ка, кажется, я узнаю ваш голос. Вы специалист по Галактике?» Я ответил: «Думаю, что да». И он сказал: «Вау, я видел вас по телевизору. Это было круто!»

Он не воспринимал меня как знаменитость. В таких случаях люди спрашивают, где вы живете и какой ваш любимый цвет. Но нет, он начал задавать совсем другие вопросы: «Расскажите мне о черных дырах. Расскажите мне о Галактике. Расскажите мне о поисках внеземной жизни». Когда мы приехали, я протянул ему деньги, но он сказал: «Нет, не надо». Этому парню всего двадцать три года, у него дома жена и ребенок, и он зарабатывает на жизнь водя такси. И он отказывается брать деньги за выполненную работу, потому что полон желания узнать что-то о космосе.

Вот еще пример. Я вел дочку в школу. Мы собирались перейти через дорогу, и тут прямо перед переходом останавливается мусоровоз. Обычно мусоровозы не останавливаются перед пешеходными переходами, а этот вдруг остановился. Я был озадачен. Как-то я видел фильм, где мимо человека проехал мусоровоз, и человек исчез. Так что я чувствовал некоторое беспокойство. И вот водитель, который совершенно мне незнаком, приоткрывает дверь и кричит: «Доктор Тайсон, как поживают планеты?» Мне хотелось подойти и расцеловать его.

А вот самая лучшая история. Она произошла в Роузовском центре по изучению Земли и космоса[110], где я работаю и сейчас. Там был дворник, который за три года ни с кем не обмолвился ни словом. Про такого человека часто ничего не знаешь: то ли он немой, то ли просто слегка заторможенный, непонятно. И вот в один прекрасный день, совершенно неожиданно, он видит меня и перестает подметать. Стоит, гордо держит метлу и говорит: «Доктор Тайсон, у меня есть вопрос. Можно задержать вас на минуту?» Я подумал, что он хочет спросить что-нибудь про свою ставку, про зарплату[111], и ответил: «Да, пожалуйста». И тогда он сказал: «У меня есть такая мысль. Я гляжу на все эти фотографии с „Хаббла“ и вижу облака газа. Я знаю, что звезды получаются из газа. Так может быть, звезды рождаются внутри этих газовых облаков?» И это дворник, который за три года не произнес ни слова! Первые же его слова, обращенные ко мне, – не про зарплату, а про астрофизику межзвездной среды. Я побежал в свой кабинет, схватил стопку книг, принес ему и сказал: «Вот, приобщись к космосу. Тебе это нужно!»

И последняя, самая красноречивая цитата: «Чтобы стать астронавтом, мне нужно очень много всего сделать. Но вначале нужно пойти в детский сад». – Сирил Кори, четыре года.

Если удвоить бюджет НАСА, толпы студентов включатся в эту работу. Даже если они не станут аэрокосмическими инженерами, мы получим технически грамотное поколение. Эти люди будут продвигаться по служебной лестнице, обладая способностью изобретать нечто новое и создавать основы экономики будущего. Но это еще не все. Представим себе, что террористы задумают использовать биологическое оружие. Кого мы позовем на помощь? Нам нужны будут лучшие в мире биологи. Если это будет химическое оружие, нам понадобятся лучшие химики. И у нас будут такие специалисты: это будут люди, решающие сложнейшие задачи по исследованию Марса и Европы. Такие люди придут к нам, потому что у нас будет ясно сформулированная перспектива исследований. В этом случае они не уйдут в другие специальности. Они не станут юристами или инвестиционными банкирами, как это вышло с поколением 1980-х и 1990-х.

Так что эти 40 миллиардов долларов выглядят совсем небольшой суммой. И не только потому, что это выгодное вложение в экономику будущего и в нашу безопасность. Наша самая большая ценность – это вдохновение от крупных проектов национального масштаба. Пестуйте его! Лелейте его!

Глава тридцать первая

Заблуждения энтузиастов[112]

Человеческая изобретательность редко упускает возможность улучшить то, что уже создал человеческий гений. Каким бы поразительным ни казалось вначале его творение, оно почти наверняка не останется непревзойденным и когда-нибудь начнет казаться примитивным.

За 2000 лет до нашей эры пара коньков, сделанных из полированной кости и кожаных ремней, стала принципиально новым средством передвижения. В 1610 году телескоп Галилея, дававший восьмикратное увеличение, был потрясающим инструментом, позволявшим венецианским сенаторам разглядеть вражеские корабли еще до того, как они могли войти в лагуну. В 1887 году запатентованный Бенцем «моторваген» мощностью в одну лошадиную силу стал первым серийным автомобилем с двигателем внутреннего сгорания. В 1946 году тридцатитонный ENIAC, занимавший целый зал и содержавший 18 000 электровакуумных ламп и 6 000 ручных переключателей, открыл эру электронных вычислительных машин[113].

Сегодня можно скользить по асфальтированным дорожкам на роликовых коньках, всматриваться в фотографии далеких галактик, снятые орбитальными телескопами, мчаться по автобану на шестисотсильном родстере со скоростью 270 километров в час и сидеть за столиком кафе с полуторакилограммовым ноутбуком, подключенным к беспроводной сети.

Конечно, такие достижения не падают с неба. Их делают реальностью умные люди. Но проблема в том, что для превращения умной мысли в реальность кто-то должен выписать чек. А когда рынки колеблются, эти кто-то могут внезапно потерять интерес к идее и поток чеков может иссякнуть. Если бы компьютерные компании перестали развиваться в 1978 году, на вашем столе все еще стоял бы пятидесятикилограммовый IBM 5110. Если бы телекоммуникационное оборудование перестали совершенствовать в 1973 году, вы бы до сих пор пользовались мобильным телефоном весом в килограмм и длиной в двадцать сантиметров. А если бы в 1968 году американская аэрокосмическая промышленность не перестала делать все более мощные ракеты, чтобы отправлять астронавтов дальше Луны, мы бы никогда не превзошли ракету «Сатурн-5».

Ой!

Прошу прощения. Мы ведь так и не превзошли «Сатурн-5» – самую большую и самую мощную ракету, которую кто-либо когда-либо запускал. Этот монстр высотой с 36-этажный дом был первой и единственной ракетой, которая смогла перенести людей с Земли на другое небесное тело. Все экспедиции в рамках программы «Аполлон» с 1969 по 1972 год, а также первая американская космическая станция «Скайлаб-1», запущенная в 1973 году, отправились в космос на этой ракете.

Вдохновленные успехами «Сатурна-5» и программы «Аполлон», тогдашние предсказатели обещали нам будущее, которое так и не наступило: космические поселения, базы на Луне, запущенные в эксплуатацию колонии на Марсе, и все это – к началу 1990-х годов. Однако финансирование «Сатурна-5» испарилось, как только прекратились полеты к Луне. Заказы на запасные ракеты были отменены, специальные устройства, которыми пользовались производители, были разобраны, а квалифицированному персоналу пришлось искать другую работу. Сегодня американские инженеры не могут построить даже клон «Сатурна-5».

Какие же социокультурные силы заморозили «Сатурн-5» во времени и пространстве? Какие недоразумения привели к разрыву между ожиданиями и реальностью?

Космические твиты № 57 и № 58

Многие скорбят о конце 30-летней эры шаттлов. Но пользуетесь ли вы до сих пор технологиями 1981 года?

21 июля 2011 года 05:43

Нет. В отличие от шаттла, афрогребень, которым вы пользуетесь с 1976 года, не считается технологией тридцатилетней давности.

25 июля 2011 года 16:58

Пророчества можно разделить на два типа: сомнения и излишняя самоуверенность. Именно сомнения заставляли скептиков заявить, что мы никогда не расщепим атом, не преодолеем звуковой барьер и что людям никогда не понадобится домашний компьютер. Но в случае с «Сатурном-5» именно нездоровая эйфория от достигнутого заставила футуристов предположить, что это было многообещающее начало, не допуская мысли о том, что это мог быть и конец.

Тридцатого декабря 1900 года, в последнем воскресном выпуске уходящего года «Бруклин дейли игл»[114]опубликовала 16-страничное приложение под заголовком «ЧЕРЕЗ СТО ЛЕТ МИР БУДЕТ СОВСЕМ ИНЫМ». Авторы этого приложения – бизнесмены, военные, священники, политики и специалисты в различных областях – фантазировали о том, как будет выглядеть домашнее хозяйство, бедность, религия, санитарные условия и война в 2000 году. Они возлагали большие надежды на электричество и автомобили. В этом приложении была даже карта будущего мира, на которой Американская Федерация занимала большую часть Западного полушария от заполярных земель до архипелага Огненная Земля, а также Африку южнее Сахары, южную половину Австралии и всю Новую Зеландию.

Большая часть авторов изображала будущее развитие. Однако Джордж Г. Дэниэлс, руководитель центральной железной дороги Нью-Йорка, посмотрел в свой хрустальный шар и тупо заявил:

Едва ли возможно, чтобы в ХХ веке средства передвижения прогрессировали так же сильно, как в XIX.

В другом разделе своей заметки Дэниэлс предсказывал доступный глобальный туризм и распространение пшеничного хлеба в Китае и Японии. И все же он просто не мог представить себе, что бы могло заменить пар как источник энергии для передвижения по земле, не говоря уже о возможности передвижения по воздуху. На пороге ХХ века этот руководитель крупнейшей в мире железнодорожной компании не смог заглянуть дальше автомобиля, паровоза и парохода.

Всего через три года Уилбур и Орвилл Райт провели первый в истории управляемый полет на аппарате тяжелее воздуха, снабженном двигателем. В 1957 году СССР запустил первый искусственный спутник на орбиту Земли. А в 1969 году два американца стали первыми людьми, ступившими на поверхность Луны.

Дэниэлс был не единственным, кто ошибался в представлении о технологиях будущего. Даже у тех специалистов, кто не полностью заблуждается, взгляд зачастую бывает весьма узок. На странице 13 воскресного приложения «Бруклин дейли игл» главный специалист американского ведомства по патентам и товарным знакам У. У. Таунсенд писал: «Возможно, автомобиль – это транспорт десятилетия, однако воздушный корабль – это средство передвижения будущего века». Эта фраза выглядит пророческой, если не читать дальше. Оказывается, Таунсенд имел в виду мягкие дирижабли и цеппелины. И Дэниэлс, и Таунсенд, во всех отношениях образованные граждане меняющегося мира, оба оказались неспособны предсказать технологии, которые уже стояли на его пороге.

Даже братьев Райт можно упрекнуть в неверии в будущее авиации. Летом 1901 года после серии неудачных экспериментов с планером Уилбур сказал Орвиллу, что пройдет еще пятьдесят лет, прежде чем полеты станут возможными. А вот и нет: до рождения авиации оставалось всего два года. Стартовав прохладным и ветреным утром 17 декабря 1903 года с расположенной в Северной Каролине песчаной дюны под названием Килл-Девил-Хил, Орвилл впервые отправился в полет по воздуху на созданном братьями трехсоткилограммовом самолете. Это был эпохальный перелет продолжительностью в двенадцать секунд и длинной чуть менее 40 метров – на такое расстояние ребенок может бросить мячик.

Согласно статье математика, астронома и обладателя золотой медали Королевского Общества Саймона Ньюкома, опубликованной всего за два месяца до полета Райтов, полет с Килл-Девил-Хил не мог состояться:

Весьма вероятно, что ХХ веку будет суждено увидеть природные силы, которые позволят нам перелетать с континента на континент со скоростью, намного превышающей скорость птиц.

Но если задаться вопросом, возможен ли полет по воздуху на современном уровне наших знаний, можно ли построить летательный аппарат, движимый паром или электричеством, из тех материалов, которыми мы обладаем, – стали, ткани и проволоки, – перспектива покажется совсем иной.

Некоторые представители просвещенного общественного мнения выражались еще сильнее. Газета «Нью-Йорк Таймс» была насквозь пропитана сомнениями всего за неделю до того, как братья Райт поднялись в воздух на своем «Флайере». 10 декабря 1903 года в заметке, посвященной не Райтам, а их прославленному и хорошо финансируемому конкуренту – астроному, физику и руководителю Смитсоновского института Самуэлю П. Лэнгли, – «Таймс» заявила:

Мы надеемся, что профессор Лэнгли не станет расточать свой выдающийся ученый ум, тратить время и привлеченные средства на дальнейшие эксперименты с воздушными судами. Жизнь коротка, и профессор Лэнгли способен принести человечеству значительно больше пользы, чем можно ожидать от этих попыток летать.

Возможно, вы думаете, что отношение к авиации изменилось, как только в нескольких странах начались первые полеты. Но нет. В 1909 году Уилбур Райт писал, что ни одно воздушное судно никогда не сможет преодолеть путь из Нью-Йорка в Париж. Ричард Бердон Холдейн, военный министр Великобритании, в 1909 году заявил в парламенте, что хотя, возможно, у самолета большое будущее, «с военной точки зрения сейчас это не так». Фердинанд Фош, чрезвычайно уважаемый французский стратег и верховный главнокомандующий союзными войсками в конце Первой мировой войны, в 1911 году высказал мнение, что самолеты – интересные игрушки, но они не имеют никакой ценности для войны. Чуть позднее в том же самом 1911 году в окрестностях Триполи итальянский самолет совершил первую в истории авиабомбардировку.

Отношение к полетам за пределы земной атмосферы вначале следовало той же траектории. С одной стороны, множество философов, ученых и писателей-фантастов долго и трудно размышляли о космосе. В XVI веке монах-философ Джордано Бруно утверждал, что разумные существа населяют бесконечное число миров. В XVII веке гвардеец-писатель Савиньен Сирано де Бержерак изображал Луну как мир с лесами, фиалками и людьми.

Однако эти произведения были фантазиями, а не рабочими чертежами. В начале ХХ века электричество, телефон, автомобиль, радио, самолеты и множество других достижений инженерной мысли стали элементами повседневной жизни. Так неужели земляне не могли бы создать устройство для космических путешествий? Многие из тех, кто должен был бы хорошо понимать в этом, говорили, что это невозможно, даже после успешного тестового запуска в 1942 году первой в мире баллистической ракеты, смертоносной «Фау-2». Способность прошить насквозь земную атмосферу была важным шагом на пути к Луне.

Ричард ван дер Рит Вулли, одиннадцатый королевский астроном[115] Британии, был известен своим скептицизмом по отношению к полетам в космос. Как-то раз в начале 1956 года, когда он приземлился в Лондоне после 36-часового перелета из Австралии, журналисты спросили Вулли о космических путешествиях. «Чушь несусветная», – ответил он. В начале 1957 года Ли де Форест, продуктивный американский изобретатель, много сделавший для развития электроники, заявил: «Как бы ни развивалась наука, человек никогда не достигнет Луны». Помните, что произошло в конце того же года? Целых два советских спутника вышли на орбиту. Началась космическая гонка.

Когда кто-нибудь называет некую идею «чушью» или «ахинеей», вначале нужно проверить, не нарушает ли эта идея какой-нибудь из хорошо проверенных законов физики. Если нарушает, скорее всего, это действительно чушь. Если нет, вопрос только в том, чтобы найти достаточно грамотного и умного инженера и, конечно, заинтересованный источник финансирования.

В тот день, когда Советский Союз запустил «Спутник-1», целый раздел научной фантастики стал научным фактом, и будущее стало настоящим. От этого футуристы со всем их энтузиазмом немедленно перегнули палку. Иллюзия о том, что технологии будут развиваться молниеносно, тут же пришла на смену прежней иллюзии, когда всем казалось, что никакого развития ждать не приходится. Эксперты мгновенно перешли от неуверенности в скорых технологических изменениях до чрезмерной убежденности в них. И энтузиасты космических исследований оказались тут в первых рядах.

Разного рода комментаторам нравилось делать прогнозы на двадцать лет, в течение которых будет достигнута некая ранее немыслимая цель. 6 января 1967 года на первой странице «Уолл-стрит джорнал» было сказано: «Самым амбициозным из американских проектов ближайшего будущего будет высадка человека на соседнюю планету Марс. Большинство специалистов считает, что эта задача будет решена к 1985 году». Уже через месяц после этого в первом выпуске журнала «Футурист»[116] было объявлено, что в соответствии с долгосрочными прогнозами ведущего аналитического центра США – корпорации «РЭНД»[117], с 60 % вероятностью к 1986 году на Луне будет существовать населенная людьми база. В «Книге прогнозов», изданной в 1980 году, пионер ракетостроения Роберт Ч. Труэкс предсказывал, что к 2000 году жить и работать в космосе будут 50 000 человек. Когда наступил 2000 год, люди и вправду жили и работали в космосе. Но только их было не 50 000, а всего трое – первый экипаж Международной космической станции.

Всем этим (и многим другим) предсказателям так и не удалось понять, какие силы движут технический прогресс. Во времена Уилбура и Орвилла можно было далеко продвинуться, работая «на коленке». Для их первого самолета не понадобился грант Национального научного фонда: они финансировали свою разработку за счет велосипедной мастерской. Братья Райт сами построили крылья и фюзеляж с помощью инструментов, которые уже были под рукой, а их изобретательный веломеханик Чальз Э. Тэйлор, сам придумал и вручную собрал двигатель. Все производство буквально состояло из двух человек и гаража.

Исследования космоса требуют совсем других масштабов. Первыми на поверхность Луны ступили тоже всего два человека – Нил Армстронг и Базз Олдрин, – однако за ними маячили указ президента Кеннеди, 10 000 инженеров, 100 миллиардов долларов, выделенных на программу «Аполлон», и ракета «Сатурн-5».

Несмотря на то что у многих из нас остались только хорошие, очищенные воспоминания об эпохе «Аполлонов», американцы были первыми на Луне не потому, что мы от природы исследователи, и не потому, что наша страна решила посвятить себя поискам новых знаний. Мы оказались на Луне в первую очередь потому, что Соединенные Штаты должны были переиграть Советский Союз, хотя бы в чем-то выиграть холодную войну. Кеннеди очень ясно выразил это, когда выступал перед руководством НАСА в ноябре 1962 года:

Я не настолько заинтересован в космосе. Я думаю, что это хорошее дело, нам нужно знать космос, и на это можно выделять разумные объемы средств. Но сейчас мы говорим о фантастических расходах, которые подрывают наш бюджет и забирают средства у всех остальных национальных программ, и, по-моему, единственное оправдание тому, что мы так поступаем сейчас, – это надежда переиграть [Советский Союз] и показать, что мы способны, с Божьей помощью, опередить их, даже когда стартуем с отставанием на пару лет.

Нравится нам это или нет, но война (холодная или горячая) – это самый мощный стимул для привлечения средств, какой только есть у общества. Такие высокие цели, как открытия, исследования, наука, любознательность, позволяют привлечь средства только для проектов весьма умеренного масштаба и только если они находятся в русле современной политики или культуры. Однако большие и дорогие проекты требуют значительного времени и устойчивого финансирования, которое не должно зависеть от колебаний экономики или политических веяний.

Во все времена и во всех культурах только война, алчность или прославление королевской или религиозной власти позволяли обосновать большие расходы. Сегодня королевская власть заменена избранными правительствами, а власть религиозная редко выражается в архитектурных формах, так что в силе остаются только война и алчность. Иногда эти двое работают рука об руку, например когда спекулянты обогащаются во время войны. Но война и сама по себе остается абсолютным и самым убедительным обоснованием расходов.

Во время полета «Аполлона-11» мне было одиннадцать лет, и я уже понял, что космос – страсть всей моей жизни. В отличие от столь многих людей, смотревших, как Нил Армстронг шагает по Луне, я не ликовал – я испытывал облегчение от того, что наконец-то кто-то исследует другое небесное тело. Для меня «Аполлон-11» символизировал не кульминацию, а начало новой эры.

Но и я заблуждался. Приземления на Луну продолжались в течение трех с половиной лет. А затем прекратились. Программа «Аполлон» стала концом эпохи, а не началом. И по мере того, как путешествия на Луну отступают в прошлое и их подробности стираются из памяти, этот проект кажется все более немыслимым по сравнению с другими, осуществленными на протяжении всей истории человечества.

В отличие от первых коньков, первого самолета или первого настольного компьютера – предметов, глядя на которые мы сегодня усмехаемся, – первая ракета, доставившая человека на Луну, «Сатурн-5», вызывает восхищение и даже благоговение. Оставшиеся экземпляры «Сатурна-5» выставлены на всеобщее обозрение в Космическом центре имени Джонсона в Техасе, в Космическом центре имени Кеннеди во Флориде и в Национальном ракетно-космическом музее в Алабаме. Потоки почитателей идут вдоль этих ракет. Люди дотрагиваются до могучих дюз в нижнем конце ракеты и удивляются, как такая громадина могла преодолеть земное тяготение. Чтобы это восхищение превратилось в усмешку, наша страна должна снова приложить усилия и «смело идти туда, где еще никто не бывал». Только тогда «Сатурн-5» будет выглядеть такой же старомодной, как и другие изобретения, которые человеческий гений оценил по достоинству и сумел превзойти.

Глава тридцать вторая[118]

И видеть сны[119]

Когда меня попросили выступить с приветственной речью на нынешнем ежегодном обеде в Зале славы космических технологий[120], я подумал, что это немного странно, потому что я член совета «Космического фонда»[121], который финансирует не только этот обед, но и весь этот симпозиум, а члены совета обычно не выступают с такими речами. Однако в прошлый вторник, когда мне озвучили просьбу, меня заверили, что этот доклад не будет заменять чей-то другой. Так что я согласился и только потом взглянул на список тех, кто в прошлые годы открывал симпозиум: полковник Брюстер Шоу, заслуженный астронавт, полковник Фред Грегори, заслуженный астронавт, Джеймс Олбо, руководитель «Боинг Интегрейтед Дефенс Системс», Рон Шугар, руководитель «Нортроп Грумман», Дэвид Томпсон, руководитель «Спектрум Астро», Норм Огустин, руководитель «Локхид Мартин», глава экспертной комиссии по перспективам американской космической программы, руководитель еще нескольких ассоциаций и академий. Посмотрев на этот перечень, я понял, что буду самым нетитулованным из всех, кто когда-либо выступал с такой речью.

Это правда, я никогда не служил в армии. Я не генерал и не полковник. Вообще без звания. Может быть, я курсант. У генералов есть звезды и полоски. Но вы видели мою жилетку? У меня есть звезды – и солнца, и спутники, и планеты. Так что я космический курсант.

Все время, пока я работаю в совете «Космического фонда», я стараюсь соответствовать. Но это непросто, потому что я специалист по астрофизике и общаюсь с людьми, занятыми академической наукой. У нас свои конференции со своей спецификой. Так что каждый год, приезжая на Национальный космический симпозиум и бродя по выставочному залу, я чувствую себя антропологом, который исследует заморское племя. Я замечаю вещи, очевидные для антропологов, но не столь очевидные для большинства из вас.

Например, в среднем генералы выше полковников. В среднем полковники выше, чем майоры. Если подумать, кажется, что должно быть наоборот, потому что, если вы высокого роста, в вас удобнее целиться на поле сражения. И логично предположить, что чем выше ваше звание, тем меньше должен быть ваш рост. Но это не так.

И еще: люди, работающие у выставочных стендов, выглядят лучше других. Меня это не очень беспокоит, это просто наблюдение. Я знаю, что это отчасти вопрос о продажах. Но тогда что же сказать о вазе с конфетками? «Ага, вот ракетная система, которую я, может быть, куплю. Да, дайте три штуки. А, у вас тут маленькие сникерсы! Удвойте мой заказ, пожалуйста». Как это работает? Конфетки поднимают продажи? Кто-то должен исследовать это. Что лучше работает: M&M’s или сникерс? Я подумал: «Наверное, и на меня конфетки могут повлиять, ведь у трех стендов лежат батончики Милки Вэй[122]. Это уже моя территория – Галактика!»

Космический твит № 59

К вашему сведению: через две минуты после старта шаттл летит быстрее пули из штурмовой винтовки М16.

16 мая 2011 года 09:25

Вот еще немного антропологии: мужчины придумывают ракеты. Даже то, что не является ракетой, придумывается в форме ракеты. Все в форме фаллоса. Мне рассказывали, что когда испытания ракеты заканчиваются неудачей уже на стартовом столе, на пресс-конференции используются эвфемизмы вроде: «Благодаря этому эксперименту мы многому научились». Но на самом деле просто некоторые ракеты страдают прожектильной дисфункцией. Вот так это и должно называться – «прожектильная дисфункция»[123].

И вот я задался вопросом, выглядели ли бы ракеты так же, если бы их придумывали женщины? Это просто вопрос, ответа я не знаю. Но я готов поспорить, что знаю, о чем вы сейчас думаете. Вы думаете, что ракеты должны иметь такую форму, потому фаллосы – аэродинамичны. А ведь ракетам, движущимся сквозь космический вакуум, вовсе не обязательно быть аэродинамичными, потому что там нет воздуха. Так что для космической части пути кораблю вовсе не нужно быть похожим на ракету. В этом месте мы едины.

Но что же происходит, когда ракета пересекает атмосферу? Мне стало интересно, можно ли создать летательный аппарат с хорошими аэродинамическими свойствами, но без фаллической фиксации. После некоторых поисков я нашел конструкцию, в 1960-х годах выдвинутую Филипом В. Свифтом на конкурс бумажных самолетиков, организованный журналом Scientific American. Ничего фаллического! Можно даже сказать, что у этой модели, в некотором смысле, противоположный дизайн. Посмотрите, как это летает!

На это вступление ушло десять минут нашей единственной жизни.

Так что давайте поговорим о политике. Я занимаюсь академической наукой; я не властвую ни над народными массами, ни над городами, ни над предметами. Но мы, ученые, любим поспорить, потому что таким способом отшлифовываются новые идеи. Мы долго обсуждаем детали, придумываем, как улучшить эксперимент, смотрим, какой метод работает, а какой – нет. Так что ученые хорошо умеют посмотреть на задачу с разных точек зрения, и по мнению некоторых людей, это делает нас похожими на лицемеров. Мы можем сегодня принять одну точку зрения, а завтра – другую. Мы принципиально беспринципны. Мы принимаем множество точек зрения, но – и все ученые, принимающие участие в споре, знают об этом – в конце концов остается только одна правда. В результате спора все приходят к единому мнению. Что нечасто происходит в политике.

Позвольте привести несколько примеров. Я родился и вырос в Нью-Йорке. Политически я левее либералов. Так что в Колорадо я такая же диковина, как консервативный республиканец в Нью-Йорке. Как если бы где-то в Нью-Йорке собралось столько же людей, сколько сидит в этом зале, и вы бы сказали соседу: «Видишь того парня в галстуке-бабочке вон там в углу? Это у нас главный республиканец».

Вы заметили, что на ток-шоу приглашают одного либерала и одного консерватора, и они всегда только сражаются друг с другом? Не помню, чтобы я хоть когда-то видел ток-шоу, где обе стороны в конце передачи сказали бы: «Эй, мы согласны друг с другом» – и вышли бы из зала рука об руку. Этого никогда не происходит. Так какой смысл в таких столкновениях? Этот вопрос заставляет меня в любом споре искать нечто общее – что объединяет стороны. Я всегда ищу нечто общее с тех пор, как начал работать в президентских комиссиях. Эти комиссии – двухпартийные. Но нужно решать вопросы, несмотря на громкие заявления с обеих сторон. При совмещении одних и других получается взрывоопасная смесь. Так пусть она взрывается, пусть растает дым от взрыва, а мы посмотрим, что останется посередине: это и будет Америка.

Недавно я со своей семьей побывал во флоридском Диснейленде, и там мы пошли посмотреть на полноразмерные анимированные куклы, изображающие президентов Соединенных Штатов. Мои дети десяти и шести лет были со мной, и мы повторили имена всех президентов от Джорджа В. до Джорджа В.[124]Все они представлены там. Наблюдая, как куклы двигаются по сцене и разговаривают, я подумал: «Тут нет разделения на республиканцев и демократов, это просто президенты Соединенных Штатов. При каждом из них в стране происходило нечто важное. А когда они покидали свой пост, почти в каждом случае нечто важное оставалось и продолжалось после них».

Когда видишь, как сегодня люди клеймят друг друга: «Да ты просто миролюбивый, либеральный, демократ-пацифист», удивляешься, что же значат эти слова, поставленные в одну фразу. На протяжении всей Второй мировой войны мы сражались под началом президента-демократа, а другой президент-демократ сбросил атомные бомбы на Японию. Либеральный демократ – вовсе не синоним пацифиста. Обстоятельства со временем меняются. Решения, которые влияют на здоровье и благополучие страны, приходится принимать независимо от партийной принадлежности. Опросы общественного мнения говорят нам, что Джордж Вокер Буш не был популярен среди темнокожего населения. Однако через пятьдесят или сто лет его наверняка будут помнить как президента, впервые назначившего темнокожих американцев на самые высокие посты в своем правительстве. До него ни один президент не выдвигал темнокожего на четвертый пост в государственной иерархии, и именно президент-республиканец сделал это. Республиканцев также постоянно обвиняют в пренебрежении вопросами экологии. Но ведь американское Агентство по защите окружающей среды[125] было создано при президенте-республиканце Никсоне.

Так что я вижу, как с течением времени образы и роли партий пересекаются. Я вижу, как они влияют друг на друга. Люди склонны быстро переходить на критику, и тому есть множество причин, которые я понимаю, но в конечном итоге здесь, в Диснейленде, все президенты вместе стоят на сцене и все вместе показывают, что есть наша страна.

Вот вам еще одно пересечение, и это уже не о президентах. В моем профессиональном астрофизическом сообществе примерно 90 % людей – либералы, демократы и пацифисты. Но в то же время практически все оборудование, которое мы используем для регистрации небесных объектов, так или иначе связано с военной техникой. И эта связь уходит корнями в глубь веков. В начале 1600-х годов Галилей узнал об изобретенном в Нидерландах телескопе, который использовали для заглядывания в окна, и построил собственный. Почти никому не приходило в голову посмотреть через телескоп в небо, а Галилей догадался сделать это и обнаружил кольца Сатурна, фазы Венеры, пятна на Солнце. Но потом он понял, что телескоп можно использовать для обороны, и показал его венецианским дожам, которые немедленно заказали у него несколько штук. И конечно, когда Галилей угостил их сникерсами, заказ, наверное, еще удвоили.

Кстати, когда я говорю о середине, я не имею в виду предательство своих убеждений. Я говорю о поиске фундаментальных принципов, которые составляют основу национальной идентичности, и сплочении вокруг них. Наше присутствие в космосе воплощает один из таких принципов.

Это уже было сказано, но я повторю: как бы ни выглядела эта ситуация в тот или иной момент, космос – это не партийный вопрос. Это даже не двухпартийный вопрос. Просто внепартийный. Кеннеди сказал: «Давайте отправимся на Луну!» – однако на пластинках, которые наши астронавты доставили туда, стоит подпись Никсона. Стремление исследовать (или не исследовать) космос исторически не связано с либеральностью или консервативностью, принадлежностью к демократической или республиканской партии, к левому или к правому крылу. И это хорошо. Это как раз то, что остается посередине после того, как остывает разогретый газ.

Будучи американцами, мы воспринимаем некоторые вещи как должное. Их не замечаешь, пока не поедешь в другую страну. Мы всегда мечтаем. Иногда это плохо, потому что мы мечтаем о нереальных вещах. Но в большинстве случаев это хорошо. Это позволяет нам думать о завтрашнем дне. Целые поколения американцев мечтали о будущих переменах, о современном будущем – как не мечтала до них ни одна страна. Компьютеры изобрели в Америке. Небоскребы родились в Америке. Именно Америка не только предсказывала, но и изобретала новое и современное завтра, наполненное проектами и инновациями в науке и технологии.

Бедная страна вряд ли будет мечтать, потому что у нее нет ресурсов для реализации своих мечтаний. Для бедняков мечты – просто упражнение по фрустрации, непозволительная роскошь. Но и многие состоятельные страны тоже не проводят достаточно времени, всматриваясь в завтра, и Америке стоит избегать превращения в одну из таких держав. Хотя мы все еще хотим думать о будущем, есть опасность, что нам начнет не хватать подготовки для превращения будущего в настоящее.

В 2007 году я выступал с докладом в парижской штаб-квартире ЮНЕСКО, где торжественно отмечалось 50-летие «Спутника». Там было четыре приглашенных докладчика: один из России, один из Индии, один из Европейского Союза и я из Америки. Естественно, россиянин выступал первым, потому что «Спутник» полетел первым. Его речь была о том, что значил «Спутник» для Советского Союза – о гордости, о чести, о воодушевлении. Он говорил о том, как это достижение повлияло на самоощущение русских.

Затем пришла очередь представителей Индии и Европейского Союза, у которых не было такой истории космических исследований, как у России и Америки. Однако сегодня они серьезно вкладываются в космос. О чем же говорили эти докладчики? О мониторинге поверхности Земли. Индия хочет изучать муссоны, что вполне понятно. Но оба они говорили исключительно о Земле, и я подумал: «Это хорошо, мы все любим нашу Землю, мы все беспокоимся о ней. Но неужели вы хотите заниматься только этим, не обращая внимания на всю остальную вселенную?»

Вот в чем вопрос: вы смотрите на Землю и видите тут – облако, там – грозовой фронт, а в это время навстречу несется астероид. Так что вы думаете, что Земля в безопасности, до тех пор пока кто-то другой, кто дальновидно смотрит вверх, не скажет вам, что этот астероид готов стереть вашу страну с лица Земли, и тогда вам уже больше никогда не нужно будет волноваться из-за наступающей грозы.

Космический твит № 60

Если уменьшить Землю до размеров школьного глобуса, наша атмосфера будет ненамного толще слоя лака, которым он покрыт.

19 апреля 2010 года 06:13

И нам нужно думать не только об этом астероиде. Мы окружены планетами, на которых эксперимент зашел не в ту сторону. Слева от нас – планета Венера, названная в честь богини любви и красоты, потому что она так красива на вечернем небе и сияет на нем ярче всего (Кстати, Венера часто появляется сразу после заката, когда звезды еще не видны. Так что – между нами – если ваши мечты не сбываются, это потому, что вы загадываете желание на планету, а не на звезду.) Так вот, Венера, конечно, красиво выглядит на вечернем небе, но она пала жертвой разогнавшегося парникового эффекта. На поверхности этой планеты, часто называемой близнецом Земли из-за схожести размера, массы и силы тяготения, температура составляет около 500 градусов Цельсия. Пятьсот градусов. Если взять шестнадцатидюймовую пиццу пепперони и положить ее на венерианский подоконник, она будет готова через 9 секунд. Вот как обстоят дела на Венере: эксперимент с парниковым эффектом зашел не в ту сторону.

Справа от нас – Марс, по поверхности которого когда-то текла вода. Мы знаем об этом, потому что на нем есть высохшие русла рек, высохшие дельты, сухие пойменные террасы, высохшие ложа озер. Сегодня воды на поверхности нет. Мы думаем, что она могла просочиться вниз, в вечную мерзлоту, но, так или иначе, наверху ее нет. Так что и на Марсе что-то пошло не так.

Чтобы понимать, что происходит с Землей, недостаточно изучать только ее. Единичный пример – это не наука. Научный подход – это сравнение разных образцов, иначе вы будете обращать внимание не на те параметры, думая, что они важны, а на самом деле важны могут быть совсем другие. Я не имею в виду, что Землю не нужно изучать. Я имею в виду, что если вы изучаете Землю как некий изолированный остров посреди космоса, вы ошибаетесь. Возможно, это смертельная ошибка. Ведь и вправду есть один астероид, который движется нам наперерез.

Знаете всех этих людей, которые спрашивают, зачем мы тратим так много денег на НАСА? Каждый раз, когда я слышу, как кто-то произносит такие слова, я спрашиваю: «Как вы думаете, сколько именно стоит НАСА? Какую долю от доллара ваших налогов получает НАСА?» Мне отвечают: «Ну, десять, двадцать центов». Иногда даже называют цифры в тридцать или сорок центов. И когда я рассказываю, что это не десять, и даже не пять, и даже не один цент, они говорят: «Я этого не знал. Это, конечно, немного». Когда я рассказываю, что за полпенни с доллара мы получаем прекрасные снимки с космического телескопа имени Хаббла, шаттлы, МКС, все эти научные данные о внутренних и внешних частях Солнечной системы и слежку за опасными астероидами, люди меняют свое мнение. Увы, невежество процветает даже среди тех, кто должен был бы лучше знать такие цифры.

Одна из главных задач Конгресса – взыскивать и расходовать наши деньги. Порой люди рассуждают о том, что часть бюджета НАСА или весь этот бюджет стоит потратить на лечение больных, питание бездомных, подготовку учителей или иные социальные программы. Конечно, на все эти цели деньги уже тратятся, как тратятся и на многое другое. Полный список расходов, в некотором смысле, и определяет национальную идентичность. Я, к примеру, хотел бы жить в стране, которая ценит мечты и готова тратить средства на них. Бо́льшая часть этих мечтаний, если не все они, предполагают, что будущие открытия изменят нашу жизнь к лучшему.

Недавно я сделал одно грустное открытие. Оно относилось к первым образцам новой техники. Первый мобильный телефон выглядел как большой кирпич. Глядя на него, можно подумать: «Неужели люди действительно могли держать это около уха?» Помните фильм 1987 года «Уолл-Стрит», где богач Гордон Гекко разговаривает по такому телефону на своей прибрежной вилле в Хэмптонс?[126] Помню, как я думал: «Вот это круто! Он может гулять на пляже и разговаривать с кем-то по переносному телефону!» Но когда я сейчас думаю об этом, мне в голову приходит только одна мысль: «Как можно было пользоваться такой штуковиной?»

Подобные мысли показывают, насколько мы продвинулись. Когда вы смотрите на первый образец: мобильник размером с кирпич, автомобиль с маленькой заводной ручкой, самолет, который выглядит как насекомое, завернутое в тряпку, – вы говорите: «Отнесите это в музей. Пусть этот первый двигатель внутреннего сгорания лежит по ту сторону от шнура, а я поеду по шоссе на новом „мазерати“». Вы смотрите на эти первые образцы, отмечаете, какие они симпатичные и старомодные, и идете дальше. Вот такой и должна быть реакция на все, что когда-то было первым. Она гарантирует, что мы продвинулись дальше.

Так почему же каждый раз, когда я приезжаю в Космический центр имени Кеннеди и прихожу взглянуть на ракету «Сатурн-5», она производит на меня сильное впечатление? Я гляжу на нее и прикасаюсь к ней, подобно обезьянам, которые прикасались к Монолиту в «Космической одиссее 2001 года». И не я один стою там, подобно обезьяне, и таращу глаза. Все мы как будто думаем: «Как же это получилось? Как же нам удалось отправиться на Луну?» Если вы давно не были около ракеты «Сатурн-5», сходите туда. Она потрясающая. Но почему я смотрю на нечто, сделанное в 1960-е, и говорю, что это потрясающе? Мне хотелось бы бросить взгляд на «Сатурн-5» и сказать: «Разве это не старомодно? Посмотрите, как строили ракеты в 1960-е. Но теперь у нас есть кое-что получше».

Да, сейчас мы работаем над этим. Хотя уже немного поздно. Мы должны были делать это еще в 1970-е. Но все мы знаем, что тогда работы были прекращены, нет необходимости снова пересказывать эту историю. Так что если нужно доказательство того, что мы перестали развиваться, то вот оно: мы смотрим в прошлое, на первые образцы, и жалеем, что мы не так хороши. В тот день, когда вы говорите: «Надо же! Как они это сделали?», гонку можно считать оконченной. Если мы не будем совершенствовать технологии, это будут делать другие страны, а мы останемся позади и будем вынуждены отыгрываться.

Кстати, а кто совершенствует технологии? Инженеры, ученые, энтузиасты и даже гики. Люди, над которыми все крутаны смеялись на протяжении почти всего ХХ века. Но времена изменились. Теперь святой покровитель гиков – богатейший человек в мире, Билл Гейтс. Знаете, насколько богат Билл Гейтс? Не думаю, что знаете, так что я расскажу вам.

Так получилось, что у меня достаточно денег, и, когда на тротуаре лежит десятицентовик, а я спешу, я не наклоняюсь, чтобы поднять его. Но если я увижу четверть доллара, я остановлюсь и подберу их. За четвертаки можно постирать в автоматической прачечной, ими можно расплачиваться за парковку, и к тому же они большие. Так что даже с учетом моего состояния я все-таки подбираю их, но не десятицентовики. Теперь давайте перемасштабируем соотношение моего состояния к тому, что я подбираю, на Билла Гейтса. Насколько невелика должна быть сумма, лежащая на тротуаре, чтобы Билл Гейтс решил, что из-за нее не стоит наклоняться? Сорок пять тысяч долларов.

Помните то место в Библии, где сказано: «Блаженны кроткие, ибо они наследуют землю»[127]? Мне всегда казалось, что тут что-то не то с переводом. Может быть, на самом деле там сказано: «Блаженны гики, ибо они наследуют землю»?[128]

Мне хочется вернуться к тем временам, когда у нас была мечта, была перспектива. Чтобы изучать космос, нужно ставить некоторые вопросы, требующие перекрестного опыления из различных областей знания. Вот я ищу жизнь на Марсе. Мне нужна помощь биолога. Если на поверхности Марса жизнь существует в какой-то странной форме, я могу наткнуться на это открытие, но без помощи биолога не распознать. Если жизнь существует под почвой, понадобится геолог. Если поиски связаны с кислотностью почвы, понадобится химик. Если для изучения Марса понадобится построить станцию на его орбите, мне понадобятся инженеры-механики и специалисты по аэрокосмическому приборостроению.

Сегодня все мы – под одной крышей, и все разговариваем друг с другом. Сегодня мы понимаем, что космос – это не просто рубеж с точки зрения наших эмоций, это передний край всех наук. Так что, когда я стою перед школьниками, мне нужно иметь возможность сказать им: «Становитесь аэрокосмическими инженерами, потому что тут, на этом переднем крае, мы занимаемся потрясающей наукой».

Вы уже знаете об этом. Я тут проповедую не перед паствой, а перед хором. И поэтому я горжусь причастностью к «Залу славы космических технологий». Если мы хотим привлечь к этому делу следующее поколение, нужно работать над чем-то большим, над тем, о чем стоит мечтать, потому что такая работа и такие мечты определяют нашу идентичность.

Возможно, вас волнует уровень научной грамотности. В Китае больше научно грамотных, чем в Америке – выпускников колледжей. Как нам быть с этим? Чем притягивать людей? Я не знаю более сильного магнита, чем исследования вселенной. Ведь я не дергаю корреспондентов за рукав и не твержу им: «Сегодня же дайте в вечерний эфир вот этот рассказ о вселенной». Я сижу у себя в офисе, занимаюсь своими делами, и тут звонит телефон: оказывается, накануне вселенная вздрогнула, и новостникам нужна эффектная фраза на эту тему. Я откликаюсь на уже возникший интерес. Так что вопрос в том, есть ли у нас задор и желание этот интерес удовлетворять.

Космический твит № 61

Если спасшиеся чилийские шахтеры[129] – не жертвы, а герои, как же назвать инженеров НАСА и чилийских инженеров, которые спасли их?

17 октября 2010 года 07:47

Куда бы я ни приехал, семь из десяти незнакомых людей, узнающих меня на улице, принадлежат к рабочему классу. Мысленно я называю их синими воротничками – интеллектуалами. Это люди, которые то ли в силу обстоятельств, то ли из-за жизненных неурядиц не могли или не стали учиться в колледже. И все же они обладают интеллектуальным любопытством, которое не оставляет их на протяжении всей жизни. Поэтому в поисках ответов они смотрят такие каналы, как «Дискавери», «Нэшнл географик» и такие сериалы, как «NOVA»[130]. И нам нужно использовать стремление этих людей к поиску ответов так, чтобы оно способствовало преобразованию страны.

Экспозиция, создаваемая в «Зале славы космических технологий», – это только начало. Нам еще требуется то, что я называю космическим ви́дением. Это видение новой Земли и новых нас, нового завтра, которое будет не таким, как сегодня. Возможно, мы не понимаем, какая редкость и какая привилегия такие мысли о завтрашнем дне, поэтому я хочу быть уверенным – на основе уже сделанных изобретений и на основе должного долгосрочного финансирования программ, – что мы оставим в наследство следующему поколению право и привилегию мечтать. Ведь кто мы такие без этих мечтаний? Оглядываясь на несколько последних десятилетий, на то, как мы мечтали полвека тому назад и как потом двигались по инерции, я думаю: «Нет. Мы так сильны, мы так развиты, у нас так много амбициозных людей, что никак нельзя лишить следующее поколение привилегии изобретать будущее». Итак, пусть никто из нас никогда не сочтет возможность мечтать само собой разумеющейся.

Глава тридцать третья

В числах[131]

Перед нами стоят трудные задачи. Они масштабнее, чем вы, может быть, думаете. Они серьезнее, чем вы, может быть, думаете. Недавно меня пригласили поработать в одной комиссии на канале ABC для программы «С добрым утром, Америка!» Нашей задачей было выбрать семь новых чудес света. Почему бы и нет? У нас уже ХХI век, пора обновить список. По итогам нашей работы программа приоткрывала бы перед зрителями по одному чуду в день – своего рода семидневный стриптиз.

Старые семь чудес света были рукотворными, но нам разрешили включать в список и природные объекты. Восемь из девяти членов комиссии много путешествовали по миру, поэтому в список вошли такие общеизвестные природные красоты, как австралийский Большой барьерный риф и бассейн Амазонки. Я предложил включить в этот список ракету «Сатурн-5». Алло! «Сатурн-5» – первая в истории ракета, преодолевшая притяжение Земли.

Когда я сказал об этом, все восьмеро враз повернулись и посмотрели на меня так, как будто у меня выросло три головы. Мне нужно было быть вежливым, потому что нас снимали, так что я выразил свою мысль в форме страстного прошения: «Сатурн-5» был первой ракетой, вышедшей за пределы низкой околоземной орбиты на скорости 40 000 километров в час, то есть 11 километров в секунду. Никакой другой корабль никогда не перевозил людей с такой скоростью. Эта ракета – венец достижений инженерного дела и человеческой изобретательности. И тут они снова все вместе посмотрели на меня. Я чувствовал, что у нас нет контакта. Нет связи. Однако когда обсуждались каньоны, водопады и ледники, беседа была вполне оживленной.

Тогда я подумал: «Хорошо, у меня есть запасной вариант» – и упомянул китайскую плотину «Три ущелья» – самое крупное[132] инженерное сооружение в мире, вшестеро крупнее плотины Гувера. Для Китая большие проекты – не новость, ведь у них и раньше было крупнейшее в мире сооружение – Великая Китайская стена. Так что они знают толк в этом деле. Другие члены комиссии снова повернулись, посмотрели на меня так, как будто у меня выросло три головы, и сказали: «Знаете ли вы, что эта плотина вредит окружающей среде?» Я ответил: «Мы не договаривались, что при создании этих семи чудес ни один человек не должен пострадать. И в любом случае от этого самая большая в мире плотина не перестает быть инженерным шедевром».

И в этом случае голосование оказалось не в мою пользу.

Через несколько месяцев меня снова позвали в эту комиссию: на этот раз нужно было выбрать семь чудес Соединенных Штатов Америки. Я решил, что если мне не удастся включить в этот список «Сатурн-5», я соберу чемоданы и перееду в другую страну – или на другую планету. Но на этот раз я преуспел, использовав некоторое дерганье за рукав, агрессивную риторику и торг.

Эта история показывает, что население просто не включено в то, что делаем мы – энтузиасты космоса, космические технологи и космические пророки. Большую часть того, что мы принимаем как само собой разумеющееся: ценность космических исследований с точки зрения безопасности, финансовой устойчивости и реализации национальной мечты, – публика не замечает, хотя ежедневно пользуется устройствами, созданными благодаря этим исследованиям.

Более того, некоторые люди даже гордятся своей научной безграмотностью. Она их совершенно не смущает. Наверняка вы бывали на коктейльных вечеринках, где гуманитарии ведут в каком-нибудь углу непринужденный разговор о Шекспире, о Салмане Рушди или о новом лауреате Букеровской премии. Но если к ним присоединится любитель науки и случайно упомянет о каком-нибудь простом вычислении в уме, кто-нибудь непременно скажет: «Я никогда не дружил с математикой», и все вокруг довольно засмеются. А теперь представьте себе, что вы – один из таких гуманитариев, и вы подходите в уголок, где беседуют любители науки, и упоминаете какое-то грамматическое правило. Как вы думаете, скажут ли они: «Я никогда не дружил с существительными и глаголами?» Конечно нет. Независимо от того, нравились ли им уроки грамматики, эти люди никогда не станут радостно смеяться в поддержку безграмотности. Так что налицо огромное неравенство между тем, что наше коллективное невежество считает приемлемым и неприемлемым.

Меня беспокоит такого рода безграмотность. В первую очередь, как известно, в мире есть два типа людей: те, кто делит людей на два типа, и те, кто не делит. Но на самом деле люди делятся, как говорится, на три типа: те, кто дружит с математикой, и те, кто не дружит с ней. Наша страна превращается в идиотократию. Например, многие граждане не понимают, что средняя величина выше одной половины и ниже другой. Не могут все дети учиться выше среднего! А почему у трех четвертей высотных зданий после двенадцатого этажа идет четырнадцатый (я изучал этот вопрос)? Посмотрите на их лифты. И это Америка в XXI веке: люди боятся числа тринадцать. В какую страну мы превращаемся? Что же будет дальше – люди станут усреднять то, что не усредняется? Ирландский математик и сатирик Дес МакХейл однажды привел пример такого арифметически верного, но биологически бессмысленного утверждения: в среднем у человека одна женская грудь и одно яичко.

Вопрос не только в математике. Вы понимаете, что что-то не так, когда читаете на этикетке очистителя Formula 409 надпись: «Не использовать для контактных линз». Это значит, что кто-то пытался сделать это. Как пошутил комик Сардж[133], Formula 409 хорошо убирает потертости с линолеума. Если вы используете этот очиститель для контактных линз, видимо, вы слишком тупы, чтобы почувствовать, как он жжется.

Недавно я выступал в Сент-Питерсберге, штат Флорида. Последний вопрос, который мне задали в тот вечер, звучал так (не знаю, действительно ли автор вопроса так беспокоился о результате выборов в Конгресс): «Что бы вы сделали, если бы в будущем году все ассигнования на науку и инженерные разработки были бы уменьшены до нуля, но Конгресс разрешил бы вам выбрать один-единственный проект для финансирования? Какой бы проект вы выбрали?» Я тут же ответил: «Я взял бы эти деньги, построил корабль и уплыл бы в другую страну, которая ценит инвестиции в науку. А в зеркало заднего вида наблюдал бы, как Америка возвращается в пещеры, потому что именно это происходит со страной, которая не вкладывает средства в науку и инженерное дело».

Были времена, когда американцы строили самые высокие здания, самые длинные подвесные мосты, самые длинные туннели, самые большие плотины. Вы, может быть, скажете, что это просто вопрос престижа. Да, это был вопрос престижа. Но что более важно, это также было программным заявлением о работе на переднем крае: технологическом, инженерном, интеллектуальном, об исследовании неизведанных пространств, где еще никто не бывал. Когда такое движение прекращается, ваша инфраструктура рассыпается.

Сейчас много говорят о Китае. Так что давайте и мы о нем поговорим. Нам рассказывают об изобретениях древнего Китая и о древнекитайских лекарствах. Но слышали ли вы о современных китайских изобретениях? Вот некоторые из достижений Китая в период с конца VI до конца XV века нашей эры: они открыли солнечный ветер и магнитное наклонение; они изобрели спички, игральные карты и разновидность шахмат; они обнаружили, что диабет можно диагностировать по моче; они изобрели первые механические часы, наборный шрифт, бумажные деньги и сегментированный арочный мост; они изобрели компас и поняли, что магнитный полюс не совпадает с географическим – важное для навигации знание; они изобрели фосфоресцирующую краску, порох и фейерверки; они даже изобрели гранаты. В тот период китайцы активно участвовали в международной торговле, им открывались новые земли и новые народы.

А затем, в конце XV века, Китай самоизолировался. Он перестал интересоваться происходящим за его пределами. Он удовлетворился тогдашним уровнем знаний. Все научно-техническое творчество прекратилось. Поэтому никто не говорит: «Вот современное китайское решение этой задачи», говорят только про древние китайские лекарства. Вот такую цену приходится платить за прекращение инноваций, инвестиций и исследований. Это большая цена. И это меня серьезно беспокоит, потому что, если не продолжать исследования, скатываешься и устареваешь, в то время как другие страны пожинают плоды исследовательской работы.

Что мы еще знаем о Китае? Там живут почти полтора миллиарда человек – пятая часть населения Земли. Понимаете, что это значит? Это значит, что если вы в этой стране – один из миллиона, то там есть еще полторы тысячи таких же, как вы.

Кроме того, верхний квартиль – 25 % наиболее умных китайцев – больше, чем все население Соединенных Штатов. От этого можно потерять сон. Посмотрите на эти числа: Китай ежегодно выпускает около полумиллиона ученых и инженеров, а мы – около семидесяти тысяч, и это соотношение – не в нашу пользу даже в пропорции к населению. Недавно в Солт-Лейк-Сити ведущий одного из ток-шоу спросил меня про эти числа, и я ответил: «По некоторым специальностям мы тоже выпускаем полмиллиона специалистов в год, например по юриспруденции». И когда этот ведущий спросил, что это говорит об Америке, я сказал: «По-моему, это говорит о том, что в будущем мы окажемся полностью готовы оспаривать в суде деградацию нашей экономики». Вот такое будущее ждет Америку.

Не выдумываю ли я деградацию инфраструктуры? Нет. В июле 2007 года на Манхэттене прорвало трубу паропровода, были ранены и погибли люди. Через месяц после этого в Миннеаполисе на шоссе I-35 обрушился восьмиполосный мост через реку Миссисипи. В 2005 году прорвало дамбы в Новом Орлеане. Что происходит? Вот это и происходит, когда из технологического лидера мы превращаемся в идиотократию. Инфраструктура начинает рассыпаться, и мы не успеваем предотвращать разрушения, а успеваем только устранять их последствия.

Чем строить временные укрытия для людей, когда прорвало дамбы, лучше стоить дамбы, которые не прорываются от первого же наводнения. Чем спасаться от торнадо, лучше научиться останавливать его. Чем убегать от приближающегося астероида, лучше научиться отражать его. Есть два разных менталитета. В одном случае от угрозы вы съеживаетесь и отступаете, в другом – разбираетесь с угрозой раньше, чем она успевает нанести удар. А люди, которые разбираются с угрозами для инфраструктуры, – это ученые и инженеры. Мы уже устали строить укрытия от угроз, которые могли бы предотвратить.

Мы с вами слышим друг друга, но слышит ли нас кто-то еще?

Этого я не знаю. Сколько нас, причастных к космосу? Сколько сотрудников у «Боинга»? По всему миру их 150 тысяч. У «Локхид Мартин»? 125 тысяч. У «Нортроп Грумман»? 120 тысяч. У «Дженерал Дайнемикс»? 90 тысяч. У НАСА? 18 тысяч. Конечно, не все, кто работает в этих больших компаниях, участвуют в космических делах, но есть еще много более мелких космических компаний. А как насчет некоммерческих обществ? Планетное общество, Национальное космическое общество и Марсианское общество[134] вместе взятые дадут, наверное, еще 100 тысяч человек. Если все это сложить, получится не больше полумиллиона человек. Полмиллиона. Это /6 процента населения Соединенных Штатов.

В этом и проблема. К нам относятся как к одному из лобби, так что давайте сравним себя с другими лобби. Как насчет Национальной стрелковой ассоциации? В ней состоит более четырех миллионов человек. А в каких организациях состоит по миллиону человек, в два раза больше, чем работает в аэрокосмической отрасли? Фан-клуб «Ханна Монтана»[135], «Благотворительный и оградительный орден лосей США[136], Фонд «День Древонасаждения». Миллион детей в Америке не ходят в школу под предлогом домашнего обучения. Миллион человек принадлежат к уличным бандам. Если относиться к нам как к лобби и судить по размеру, мы окажемся в этой очереди далеко не первыми, если только не сумеем показать, что наша деятельность – основа американской национальной идентичности.

Давайте минутку поговорим о бюджетах. Мне нравится говорить о них. Год от года бюджет НАСА составляет примерно полпенни на налоговый доллар.

Космический твит № 62

Нынешние расходы Банка США на антикризисные меры больше суммарного бюджета НАСА за полвека его существования.

08 июля 2011 года 11:10

Многие пытаются судить о НАСА по его побочным продуктам, хотя я думаю, что уже хватит припоминать танг. Конечно, таких случаев предостаточно, взять хотя бы ежегодные номинации «Зала славы космических технологий». Кроме того, экономический вклад НАСА очевиден в каждом регионе, где оно работает. Присутствие НАСА способствует развитию в местных сообществах образованного слоя. Ну и, конечно, оно платит хорошие зарплаты. Благодаря ему развивается местная торговля и сфера услуг. Если учесть весь этот экономический эффект, окажется, что в сумме от НАСА больше доходов, чем расходов. Однако все это не имеет отношения к сути НАСА и его главному предназначению.

Хотя об этом редко говорят, главное предназначение НАСА – совсем иное: чистая радость исследований и открытий. Далеко не каждая страна предоставляет своим гражданам такую возможность. Жизнь в бедных странах сводится к трем биологическим потребностям: еде, укрытии и сексе. Без них человек обречен на вымирание. Но в состоятельных странах мы можем выйти за пределы базовых потребностей. У нас есть время поразмышлять о нашем месте во вселенной. Можно подумать, что это роскошь, но это не так. По моему мнению, исследования и открытия – биологическая потребность нашего мозга. Отрицать эти устремления – значит насмехаться над человеческой природой.

Знание о космосе – один из плодов нашей мозговой деятельности. То же касается чисел. Мне нравятся числа, особенно больше. Мне кажется, большинство людей не ощущают, насколько велики большие числа. Как мы называем большие величины? Мы называем их астрономическими: астрономический долг, астрономические зарплаты. Вселенная полна больших чисел, и я хотел бы поделиться с вами некоторыми из них.

Чтобы разогреться, давайте начнем с чисел поменьше. Как насчет числа «1»? Мы понимаем, что такое «1». Вырастем в тысячу раз и получим 1000. Это число мы тоже понимаем. Вырастем еще в тысячу раз и получим 1 000 000. Миллион. Мы приближаемся к размеру населения крупных городов. Восемь таких живут в Нью-Йорке. Восемь миллионов человек. Вырастем еще в тысячу раз и получим 1 000 000 000. Миллиард. Знаете, сколько это? Я вам расскажу.

Космический твит № 63

Что за страна, в которой я живу? Кабельное ТВ ТаймУорнер @TWCable_NYC: 750 каналов (десятки на иностранных языках). И нет канала НАСА-ТВ.

24 февраля 2011 года 11:01

Макдоналдс продал очень много гамбургеров. Так много, что потерял им счет. Давайте для нашего примера скажем, что их 100 000 000 000 – сто миллиардов. Знаете, сколько это гамбургеров? Если вы начнете от Колорадо Спрингс и будете класть эти гамбургеры к западу один за одним, то придете в Лос-Анджелес, пересечете Тихий Океан, достигнете Японии, пересечете всю Азию, Европу и Атлантический океан, окажетесь в Вашингтоне и еще будете продолжать выкладывать их. Когда вы прибудете в Колорадо Спрингс, уложив все 100 000 000 000 гамбургеров, это будет завершением вашего пятьдесят второго круга вокруг Земли. Кстати, этот расчет я сделал на основе булочки для гамбургера. Сама по себе котлета из гамбургера так бы не растянулась. А если вы захотите сложить одну на другую эти котлеты, оставшиеся после использования булочек, такая стопка достигнет Луны и вернется обратно. Вот вам сто миллиардов.

Вернемся назад, к миллиарду. Есть тут кто-нибудь тридцати одного года от роду? На этом году вашей жизни вы проживете свою миллиардную секунду. Это будет секунда после 259 дней, одного часа, 46 минут и 40 секунд (конечно, без учета високосных дней и корректировочных секунд, которые пришлись на вашу жизнь). Большинство людей отмечают день своего рождения, а я отметил свою миллиардную секунду бутылкой шампанского и готов всем рекомендовать шампанское по такому случаю. Но пить его придется действительно быстро, потому что у вас будет всего одна секунда на такой праздник.

Давайте вырастем еще в тысячу раз, до триллиона: 1 000 000 000 000. Единица с двенадцатью нулями. Вы не сможете сосчитать до триллиона. Если считать со скоростью одно число в секунду, то – как я только что сказал – счет до миллиарда займет тридцать один год. А до триллиона? В тысячу раз дольше – тридцать одну тысячу лет. Так что даже не пытайтесь. Тридцать одну тысячу лет тому назад обитатели австралийских пещер рисовали на их стенах, а в Центральной Европе вырезали маленькие толстобедрые женские фигурки.

Теперь вырастем еще в тысячу раз, до единицы с пятнадцатью нулями. Мы достигли квадриллиона. Количество всех слов и отдельных звуков, произнесенных всеми людьми когда-либо жившими на Земле, оценивается в сто квадриллионов. Эта оценка учитывает и филибастеры[137] в Конгрессе. Они включены в наш счет.

Увеличиваем еще в тысячу раз: единица с восемнадцатью нулями. Это квинтиллион, среднее количество песчинок на побережье, в том числе и тех, которые вы приносите домой на купальном костюме. Я их тоже сосчитал.

Увеличиваем еще в тысячу раз: единица с двадцать одним нулем. Это количество звезд в наблюдаемой вселенной. Секстиллион звезд. Если вы принесли сюда большое эго, ему будет трудно ужиться с таким числом. Посмотрим на нашего соседа, галактику Андромеда, которая похожа на нашу, как сестра-близнец; в ее размытое облачко упакован свет сотен миллиардов звезд. Если посмотреть вдаль, например с помощью космического телескопа имени Хаббла, вы не увидите ничего, кроме таких облачков, и каждое из них выглядит как клякса. Как и Андромеда, каждая такая клякса – это полнокровная галактика, содержащие собственные сотни миллиардов звезд. Космические масштабы заставляют вас ощущать себя маленьким, только если ваше эго, от которого ведется отсчет, неоправданно велико.

Во всех этих галактиках есть звезды определенного типа, которые производят внутри себя тяжелые химические элементы, а затем взрываются, распространяя по всей галактике свои богатые недра: углерод, азот, кислород, кремний и дальше по всей периодической таблице. Эти элементы обогащают химический состав газовых облаков, в которых рождаются звезды следующего поколения и связанные с ними планеты, а на этих планетах уже образуются составляющие самой жизни, которые один в один соответствуют составляющим вселенной.

Элемент номер один во вселенной – это водород, и он также элемент номер один в человеческом теле. Помимо прочих соединений, он находится в молекулах воды, H_2O. Следующий по распространенности во вселенной – гелий; он химически инертен, поэтому в человеческом теле он ни к чему. Если вдохнуть его на вечеринке, удастся всех позабавить, но для жизни в нем нет никакой пользы. Следующий в космическом списке – кислород, он же следующий в человеческом теле и во всей земной жизни. Далее во вселенной идет углерод, и он же – следующий по распространенности в живой материи. Это очень плодотворный элемент. Мы сами – образец углеродной жизни. Следующий во вселенной? Азот. Следующий в земной жизни? Азот. Все один к одному. Если бы мы были сделаны из какого-нибудь изотопа висмута, можно было бы говорить о нашей космической уникальности, потому что это был бы поистине редкий строительный материал. Но это не так. Мы сделаны из самых распространенных элементов. И это дает мне ощущение принадлежности ко вселенной, ощущение сопричастности.

Можно задаться вопросом, кто тут главный. Многие думают, что главные – это мы, люди, потому что мы – самый разумный и совершенный вид. Но у бактерий может быть другое мнение по этому поводу: в одном сантиметре вашей толстой кишки живет больше бактерий, чем жило людей на Земле от начала времен. Вот что прямо сейчас происходит в вашей пищеварительной системе. Так мы главные или мы просто обиталище бактерий? Ответ зависит от вашей точки зрения.

Космические твиты № 64 и № 65

К вашему сведению: более 90 % атомов во вселенной – это водород; в его ядре – всего один протон.

2 июля 2010 года 09:07

Фантастический рассказ: пришельцы пересекли Галактику, чтобы добывать водород из нашей воды. Автору стоит прослушать начальный курс астрономии.

2 июля 2010 года 09:13

Я много размышляю о разумности людей, потому что меня беспокоит проблема идиотократии. Однако посмотрите на нашу ДНК. Она более чем на 98 % совпадает с ДНК шимпанзе и лишь немногим меньше – с ДНК других млекопитающих. Мы считаем себя интеллектуальными: сочиняем стихи, пишем музыку, решаем уравнения, строим самолеты. Так поступают интеллектуальные создания. Хорошо. Нравится такое корыстное определение – пусть будет. Можно согласиться с тем, что, как ни старайся, шимпанзе не научишь тригонометрии. Возможно, они даже не способны выучить таблицу умножения. В то время как люди отправили космические корабли на Луну.

Другими словами, то, что мы гордо называем своей разумностью, происходит от менее чем 2 % разницы в ДНК. Тогда вот мысль, которая будет беспокоить вас всю ночь. Раз генетическая разница в 2 % так мала, может быть, реальная разница в разумности тоже мала и мы просто в угоду собственному эгоизму считаем ее большой? Представьте себе существо – другую форму земной жизни, инопланетянина, кого угодно, – ДНК которого на 2 % превосходит нашу по шкале разумности, как наша ДНК превосходит ДНК шимпанзе. Рядом с таким существом мы выглядели бы кончеными идиотами.

Меня беспокоит, что некоторые задачи во вселенной могут оказаться просто слишком трудными для человеческого мозга. Может быть, мы просто слишком тупые.

Некоторых людей это огорчает. Не огорчайтесь. Можно посмотреть на это и с другой стороны. Не то чтобы мы были внизу, тут, на Земле, а остальная вселенная – там. Но начать можно с того, что мы генетически связаны друг с другом и со всеми остальными формами жизни на Земле. Мы все – часть одной биосферы. Мы также химически связаны со всеми остальными формами земной жизни, даже с теми, которые еще только предстоит открыть. Эти формы тоже построены из тех же химических элементов, которые записаны в нашей периодической таблице. У них нет и не может быть другой периодической таблицы. Так что мы генетически связаны друг с другом, молекулярно связаны с другими объектами во вселенной, атомарно связаны со всем веществом в космосе.

Мне кажется, что это сильная мысль. Она даже имеет духовный оттенок. Фундаментальная наука при помощи созданных инженерами в рамках программ НАСА инструментов говорит нам не только о том, что мы живем во вселенной, но и о том, что вселенная живет в нас. И с моей точки зрения, это чувство принадлежности не преуменьшает, а возвышает наше эго.

Вместе с моими коллегами я совершаю грандиозное путешествие – в моем случае оно началось, когда мне было девять лет. Остальному миру стоит понять, что это за путешествие. Оно имеет фундаментальное значение для нашей жизни, для нашей безопасности, для нашего представления о себе и для нашей способности мечтать.

Глава тридцать четвертая

Ода «Челленджеру», 1986[138]

К старту готов и уверен

Спокойно и гордо стоял.

На «три-два-один» ты проснулся

И облако дыма поднял.

Хоть бустеры вверх тянули,

Кольцо не сдержало жар.

Сошел ты с путей небесных,

Облекся в огненный шар.

Унес ты с собой астронавтов

Увы, не в зенит, а в надир.

Там были пилот Майкл Смит

И Дик Скоби, командир.

Атлантика стлалась под вами:

Колумб проторил тут путь.

В опасные экспедиции

Только лишь храбрых берут.

Там был инженер Грег Джарвис

Была инженер Юдит Резник;

Был Эллисон Онидзука

И Рональд Макнейр, физик.

Не позабудем и Шэрон

Кристу Маколифф, она

Дарила детям надежду,

Которая вечно жива.

Мы дышим страстью к открытьям,

Пропитаны ею до дна.

Но в ней содержится вызов:

Смертельна бывает она.

Нация замерла в горе.

Космос пустует без вас.

НАСА скорбит о потере.

Помним всегда и сейчас.

Перевод А. Иоффе

Глава тридцать пятая

С кораблем что-то не так[139]

Никто не заметает это под ковер. Траектории обоих зондов-близнецов «Пионер-10» и «Пионер-11», запущенных НАСА к далеким звездам, в глубь Галактики в начале 1970-х, под действием неведомой силы отклоняются от расчетных. Сейчас эти корабли находятся на 400 тысяч километров ближе к Солнцу, чем должны были.

Эта нестыковка, называемая аномалией «Пионеров», впервые обнаружилась уже в начале 1980-х, когда «Пионеры» были уже так далеко от Солнца, что небольшое давление солнечного света уже не могло существенно повлиять на их скорость. Ученые исходили из того, что начиная с этого времени на скорость «Пионеров» будет влиять только ньютоновское тяготение Солнца и всего, что вращается вокруг него. Но оказалось, что это не так. Просто вначале небольшой дополнительный импульс от солнечного излучения маскировал эту аномалию. Когда «Пионеры» достигли точки, где влияние солнечного света оказалось слабее, чем влияние аномалии, у обоих зондов обнаружились необъяснимые постоянные отклонения от расчетной скорости, как будто на них действовала направленная к Солнцу сила, придающая им ускорение величиной чуть менее тысячной доли миллиметра в секунду. Может показаться, что это совсем немного, но со временем это небольшое ускорение привело к ежегодному отставанию на тысячи километров.

Вопреки распространенному мнению, ученые-исследователи не сидят по своим офисам, самодовольно наслаждаясь знанием космических истин. И научные открытия обычно не проявляются в возгласах «Эврика!» от людей, облаченных в чистые лабораторные халаты. Чаще всего исследователи говорят нечто вроде: «Хм, это странно». Такие скромные зачины чаще всего приводят к тупикам и фрустрации, но в некоторых случаях они заканчиваются глубоким проникновением в суть законов вселенной.

И вот, когда обнаружилась аномалия «Пионеров», ученые (вполне предсказуемо) сказали: «Хм, это странно». Они продолжали наблюдать, но эта странность никуда не девалась. Серьезные исследования начались в 1994 году, первая статья появилась в 1998-м, и с тех пор были выдвинуты самые разные объяснения этой аномалии. На сегодня многие из этих объяснений уже исключены, в том числе ошибки в программном обеспечении, протечки в клапанах системы промежуточной коррекции, взаимодействие солнечного ветра с радиосигналами, которые «Пионеры» посылают на Землю, взаимодействие магнитного поля зонда с магнитным полем Солнца, притяжение недавно открытых объектов из пояса Койпера, деформируемость пространства-времени и ускоренное расширение вселенной. Остающиеся объяснения варьируются от бытовых до экзотических. В числе последних есть предположение, что Ньютонова гравитация во внешних частях Солнечной системы работает не так, как на Земле.

Запуск самого первого зонда программы «Пионер» – «Пионер-0» (это не ошибка, действительно «нуль») летом 1958 года окончился неудачей. В течение последовавших двух десятилетий было запущено еще четырнадцать зондов. «Пионер-3» и «Пионер-4» исследовали Луну, зонды с номерами от 5 до 9 изучали Солнце, номер 10 пролетел вблизи Юпитера, номер 11 – вблизи Юпитера и Сатурна, номера 12 и 13 посетили Венеру.

«Пионер-10» стартовал с мыса Канаверал вечером 2 марта 1972 года, за девять месяцев до последнего приземления на Луну в рамках программы «Аполлон», и на следующее утро он уже пересек лунную орбиту. В июле 1972 года «Пионер-10» стал первым рукотворным объектом, пересекшим пояс астероидов: группу каменистых обломков, которая отделяет внутреннюю часть Солнечной системы от наружных планет-гигантов. В декабре 1973 года он стал первым зондом, получившим «гравитационный толчок» от массивного Юпитера, позволивший ему навсегда покинуть Солнечную систему. Хотя НАСА планировало, что «Пионер-10» будет посылать сигналы на Землю всего лишь в течение двадцати одного месяца, источники питания на нем работали и работали, так что этот парень звонил домой в течение тридцати лет, до 22 января 2003 года. Сигналы от его брата-близнеца, «Пионера-11», прекратились значительно раньше, 30 сентября 1995 года.

Сердце «Пионера-10» и «Пионера-11» – это рабочий отсек размером с ящик для инструментов, из которого под разными углами торчат вспомогательные приборы и миниатюрная силовая установка. Еще несколько инструментов и антенн присоединены к этому ящику. Чувствительные к нагреву жалюзи помогают поддерживать нормальную рабочую температуру бортовой электроники, а еще у зонда есть три пары управляющих микродвигателей, заправленных надежным пропеллентом, которые были установлены для корректировки курса по пути к Юпитеру.

Источником энергии для зондов-близнецов и установленных на них пятнадцати научных инструментов служат бруски радиоактивного плутония-238, от которых питаются четыре радиоизотопных термоэлектрических генератора (РИТЭГа). Тепло от этого плутония, медленно распадающегося с периодом полураспада 88 лет, произвело достаточно электроэнергии, чтобы управлять кораблем, сфотографировать Юпитер и его спутники на различных длинах волн, зарегистрировать множество космических событий и более или менее непрерывно проводить эксперименты в течение десяти с лишним лет. Однако к апрелю 2001 года мощность сигнала от «Пионера 10» упала до едва регистрируемого уровня в одну миллиардную от одной триллионной доли ватта.

Основное коммуникационное устройство этого зонда – девятидюймовая антенна-тарелка, направленная в сторону Земли. Чтобы эта антенна всегда была направлена в нужную сторону, у каждого из кораблей есть звездные и солнечные датчики, благодаря которым он постоянно вращается вокруг центральной оси антенны в том же стиле, в котором квотербек вращает мяч вокруг его длинной оси, чтобы стабилизировать его траекторию[140]. В течение всей своей продолжительной жизни «Пионеры» посылали и принимали сигналы через разбросанную по всему миру сеть чувствительных наземных антенн Deep Space Network, которая позволяла инженерам беспрерывно следить за кораблями.

Знаменитым последним штрихом на «Пионере-10» и «Пионере-11» были покрытые золотом пластинки, прикрепленные снаружи к их бортам. На этих пластинках были выгравированы изображения обнаженных мужчины и женщины, схема самого корабля в прямой пропорции к размерам людей и диаграмма, показывающая положение Солнца в галактике Млечный Путь и таким образом демонстрирующая происхождение корабля любым разумным инопланетянам, которые могли бы наткнуться на один из зондов-близнецов. Меня всегда терзали сомнения по поводу этой космической визитной карточки. Большинство людей не стало бы рассказывать незнакомцу на улице, где они живут, хотя этот незнакомец – представитель нашего собственного вида. Зачем же тогда рассказывать, где мы живем, чужакам с другой планеты?

Космические путешествия в значительной мере представляют собой дрейф. Обычно ракеты нужны для того, чтобы оторваться от земли и встать на маршрут. Другие, гораздо меньшие двигатели могут включаться по пути для корректировки траектории корабля или для попадания на орбиту вокруг того или иного небесного тела. В промежутке между этими маневрами корабль просто дрейфует. Чтобы вычислить ньютоновскую траекторию корабля между двумя точками в Солнечной системе, инженерам приходится учитывать все источники тяготения, которые могут встретиться на его пути, в том числе комет, астероидов, спутников и планет. Дополнительная сложность такой задачи – в том, что приходится учитывать не просто положения всех этих объектов, но и их перемещения за время полета корабля.

Расчеты были выполнены, и «Пионеры» отправились в путешествие через межпланетное пространство длиной во многие миллиарды миль, смело продвигаясь туда, где еще никогда не были рукотворные железяки, и открывая новые виды на планеты нашей Солнечной системы. Никто и не подозревал, что на закате своих дней эти близнецы также испытают на прочность фундаментальный закон тяготения.

Астрофизики редко открывают новые законы природы. Мы не можем управлять теми объектами, которые изучаем. Наши телескопы – пассивные инструменты, которые не могут велеть космосу делать то или это. Возьмем, к примеру, планету Уран, которую в 1781 году открыл английский астроном Уильям Гершель (ее видели и до этого, но ошибочно считали звездой). По мере того как в последовавшие за этим открытием десятилетия накапливались наблюдательные данные, люди стали замечать, что Уран немного отклонился от траектории, соответствующей Ньютоновскому закону тяготения, который к тому времени был уже хорошо проверен на наблюдениях других планет и их спутников. Некоторые выдающиеся астрономы предположили, что на таких больших расстояниях от Солнца законы Ньютона перестают работать.

Космический твит № 66

Исаак Ньютон: величайший из всех. Открыл законы движения, тяготения и оптики. В свободное время изобрел математический анализ. К 26 годам.

14 мая 2010 года 03:18

Что же было делать? Отвергнуть или модифицировать законы Ньютона или выдумать новые законы тяготения? Или же предположить, что во внешней части Солнечной системы есть еще одна, пока что неоткрытая планета, тяготение которой не учитывалось при вычислении орбиты Урана? Ответ был найден в 1846 году, когда астрономы обнаружили планету Нептун именно там, где она должна была находиться, чтобы воздействовать на Уран и приводить его траекторию к наблюдаемой. Законы Ньютона были спасены… на время.

А есть еще Меркурий, ближайшая к Солнцу планета. Его орбита тоже имела привычку не повиноваться Ньютоновскому закону тяготения. Предсказавший положение Нептуна на небе с точностью в один градус французский астроном Урбен Жан Жозеф Леверье на этот раз предложил две возможные причины девиантного поведения Меркурия. Либо это была еще одна новая планета (назовем ее Вулканом), вращающаяся так близко к Солнцу, что ее было бы практически невозможно увидеть из-за его сияния, либо до той поры не открытый целый пояс астероидов, вращающихся между Меркурием и Солнцем.

Оказалось, что обе гипотезы Леверье были ошибочны. В этот раз действительно потребовалось новое понимание гравитации. С той точностью, с которой мы можем проводить измерения, во внешних частях Солнечной системы законы Ньютона хорошо соблюдаются. Однако во внутренних ее частях они уже неточны: там требуется применять общую теорию относительности Эйнштейна. Чем ближе к Солнцу, тем сильнее становятся необычные эффекты его мощного гравитационного поля.

Две планеты. Две похожие аномалии орбит. И два абсолютно разных объяснения.

«Пионер-10» дрейфовал сквозь космос немногим менее десяти лет и находился на расстоянии около 15 а. е.[141] от Солнца, когда специалист по небесной механике и по физике радиоволн Джон Д. Андерсон, работавший в НАСАвской Лаборатории реактивного движения (JPL) впервые заметил, что данные о положении корабля уходят в сторону от предсказаний созданной в JPL компьютерной модели. К тому времени, как «Пионер-10» достиг расстояния в 20 а. е., на котором давление солнечных лучей уже не влияло на его траекторию, это отклонение стало несомненным. Вначале Андерсон не поднимал шума из-за этого расхождения, полагая, что проблема может быть в программном обеспечении или в каких-то системах самого корабля. Но вскоре он установил, что, если добавить в уравнения искусственную силу, приводящую к постоянному изменению скорости (ускорению), направленному в сторону Солнца, расчетное положение «Пионера-10» совпадет с фактическим.

Встретил ли «Пионер-10» что-то необычное на своем пути? Если так, это могло бы все объяснить. Нет. «Пионер-11» двигался из Солнечной системы совершенно в другом направлении, и все же у него обнаружилась та же аномалия. На самом деле у «Пионера-11» она была даже немного сильнее.

Будучи поставлены перед выбором: пересматривать основы общепринятой физики или искать более традиционные объяснения, Андерсон и его коллега по JPL Слава Турышев выбрали второе. Это был мудрый первый шаг. Не стоит изобретать новый физический закон, чтобы объяснить всего-навсего технический сбой.

Поскольку поток тепловой энергии в различных направлениях может вызвать неожиданные последствия, одним из пунктов расследования Андерсона и Турышева стала сама конструкция корабля, в особенности то, как тепло поглощается, проводится и излучается с разных его поверхностей. Это позволило объяснить примерно десять процентов аномального эффекта. Мудрый второй шаг: найти специалиста. И вот в начале 2006 года Турышев нашел Гари Кинселу, коллегу по JPL, который до той поры не видел ни Славу, ни «Пионер» и которого Турышев убедил вывести тепловые исследования на новый уровень. Весной 2007 года все трое пришли в Нью-Йоркский планетарий имени Хайдена, чтобы рассказать набившейся туда, как на распродажу, толпе людей о своих все еще не оконченных страданиях. В это же время другие исследователи по всему миру тоже стали принимать вызов, брошенный «Пионерами».

Что это значит – быть космическим кораблем, живущим и работающим в сотнях миллионов миль от Солнца? В первую очередь, ваша солнечная сторона нагревается, а на теневой стороне не греющееся изнутри оборудование может остыть до фоновой температуры окружающего космоса, – 270,5 градусов Цельсия. Далее, вы состоите из многих видов материалов и множества модулей, у каждого из которых свои температурные свойства, так что каждый из них по-своему поглощает, проводит и рассеивает тепло, как во внутренние полости, так и наружу, в космос. Кроме того, разные модули любят работать при очень разных температурах: криогенные детекторы хорошо себя чувствуют на космическом холоде, фотокамеры предпочитают комнатную температуру, а двигатели в рабочем состоянии разогреваются до 1000 с лишним градусов Цельсия. И при том расстояние между модулями не превышает трех метров.

Перед Кинселой и его инженерной группой стояла задача промоделировать и вычислить потоки тепла от каждого элемента «Пионера-10». Чтобы решить эту задачу, они создали компьютерную модель, которая представляла корабль окруженным сферической оболочкой. Затем эту оболочку разделили на 2600 зон, чтобы проследить поток тепла от каждого фрагмента корабля через каждую зону. Чтобы сделать выводы более надежными, Кинсела и его коллеги изучили все доступные документы проекта «Пионер-10/11» и файлы с данными, многие из которых были созданы в те далекие дни, когда для ввода данных в компьютер использовались перфокарты, а для хранения – 9-дорожечная магнитная лента (кстати, без резервных фондов Планетного общества эти уникальные архивы вскоре оказалась бы в мусорном баке).

В виртуальном мире компьютерной модели корабль был помещен на расстояние 25 а. е. от Солнца и повернут к нему под определенным углом, а все модули корабля работали в штатном режиме. Кинсела и его команда определили, что тепловое излучение от внешних поверхностей корабля действительно создает аномалию в виде постоянного ускорения в сторону Солнца.

Но какую часть наблюдаемой аномалии «Пионеров» может объяснить этот эффект? Некоторую, несомненно, может. Может быть, бо́льшую ее часть. А может, и всю целиком.

А что насчет доли этой аномалии, остающейся необъясненной? Заметем ли мы ее под космический ковер в надежде, что дополнительный кинселовский анализ в конце концов покроет ее целиком? Или будем осторожно пересматривать точность и всеохватность Ньютоновых законов гравитации, как это уже делают в течение пары десятков лет несколько рьяных физиков?

До «Пионеров» Ньютонова гравитация никогда не измерялась, а следовательно, никогда не проверялась с большой точностью на больших расстояниях. Специалист по эйнштейновской общей теории относительности Слава Турышев считает, что «Пионеры» непреднамеренно стали крупнейшим в истории экспериментом по тяготению, который позволяет проверить, в полной ли мере работает Ньютонова гравитация во внешней части Солнечной системы. Слава полагает, что этот эксперимент, возможно, показывает, что это не так. Кроме того, как подтвердит любой физик, на расстоянии больше 15 а. е. от Солнца эйнштейновские поправки к Ньютоновой гравитации несущественны.

В начале 2009 года, к радости посетителей веб-сайта Планетного общества Слава Турышев и его коллега Виктор Тот красноречиво объяснили, почему они усердно работают над аномалией «Пионера». Это объяснение, озаглавленное «Поиск иголки в стоге сена, или Доказательства, что ее там нет», заслуживает длинной цитаты:

В короткой перспективе может показаться, что знание гравитационной постоянной с точностью до еще одного десятичного знака или установка еще более жесткого верхнего предела на отклонения от гравитационной теории Эйнштейна – кошмарно мелкая подробность. Однако не стоит терять из виду картину в целом. Когда более двухсот лет назад ученые исследовали электричество с помощью все более изощренных экспериментов, они не имели в виду электрические сети, тянущиеся по всему континенту, экономику, основанную на информации, или слабые электрические сигналы, посылаемые рукотворными устройствами из неведомых глубин внешней части Солнечной системы. Они просто педантично проводили эксперименты, устанавливая законы, связывающие электричество и магнетизм или электродвижущую силу и химические реакции. А в результате их работа проложила путь к нашему современному обществу.

Точно так же сегодня мы не можем предсказать, к какому завтра приведут наши исследования гравитации. Возможно, когда-нибудь человечество укротит ее. Возможно, в один прекрасный день путешествие по Солнечной системе с помощью пока еще не придуманного гравитационного двигателя будет казаться не большей экзотикой, чем сегодня – путешествие через океан на самолете. Возможно, однажды люди будут летать к звездам на корабле, которому не понадобятся ракеты. Кто знает? Мы уверены только в том, что, если не делать эту скрупулезную работу сегодня, никакая из этих перспектив не станет реальностью завтра. Независимо от того, докажет ли наша работа, что гравитационная теория Эйнштейна неполна, или мы просто научимся с высокой точностью управлять космическими кораблями, находящимися в дальнем космосе, с помощью учета небольшой тепловой отдачи, эта работа заложит некоторые основы, что однажды могут превратиться в будущее, о котором сейчас мы можем только мечтать.

Тем не менее пока что нам кажется, что в далеком космосе работают две силы: ньютоновская гравитация и загадочная аномалия «Пионеров». До тех пор, пока эту аномалию не удастся объяснить нештатно работающим оборудованием и исключить из рассмотрения, законы Ньютона останутся неподтвержденными. И где-то в космосе может оказаться ковер, под которым ждут своего часа еще неоткрытые законы физики.

Глава тридцать шестая

Что значит НАСА для будущего Америки[142]

Жаль, что я не получаю пятицентовую монетку каждый раз, когда кто-нибудь говорит: «Зачем мы тратим деньги там, наверху, когда у нас столько проблем здесь, внизу?» Самый первый и самый простой ответ на это состоит в том, что однажды в нашу сторону будет лететь астероид-убийца, так что не все наши проблемы имеют земное происхождение. В некоторых случаях приходится смотреть наверх.

Согласно космическому плану президента Обамы, НАСА будет развивать коммерческий доступ на низкую околоземную орбиту. Закон о космических исследованиях (The National Aeronautics and Space Act) 1958 года обязывает НАСА работать на переднем крае. А поскольку низкая околоземная орбита – уже не передний край, НАСА должно двигаться дальше. Нынешний план говорит, что мы больше не собираемся лететь на Луну, и рекомендует когда-нибудь отправиться на Марс, но когда именно, я не знаю.

Этот сценарий меня беспокоит. Без конкретного плана по продвижению куда-либо за пределы низкой околоземной орбиты нам нечем наполнить карьерные мечты молодых американцев. Насколько я могу судить, НАСА подобно самостоятельной природной силе, способной стимулировать в полях исследований рост ученых, инженеров, математиков и технологов – своего рода стволовых клеток[143]. Этих людей выращивают на благо обществу, потому что благодаря им наступает технологическое будущее.

Экономическая мощь в ХХI веке будет зависеть от вложений в науку и технологии. Эту зависимость мы наблюдаем с самого начала Промышленной революции: страны, максимально использующие такие вложения, становятся мировыми лидерами. Но сегодня Америка угасает. Больше никто не мечтает о завтрашнем дне. НАСА знает, как мечтать о нем, но эти мечты должны опираться на достаточное финансирование. Конечно, нужны хорошие учителя. Но учителя приходят и уходят, потому что дети переходят в следующий класс, на следующую ступень. Учителя могут зажечь пламя, но нужно, чтобы что-то поддерживало это горение. И это может делать НАСА, показывающее, что мы представляем собой как страна, какой страной мы были, и что мы принимали как должное. Сегодня самый мощный подземный ускоритель в мире находится в сотне метров под землей на границе Франции и Швейцарии. Самый быстрый на свете поезд сделан в Германии и используется в Китае. А в то же время здесь, в Америке, я вижу, как наша инфраструктура деградирует и никто не мечтает о будущем.

Все думают, что ту или иную проблему можно решить при помощи скотча или лейкопластыря. А при этом агентство, в наибольшей степени способное придать очертания национальной мечте, недофинансируется и не может в полной мере делать то, что должно: осуществлять наши мечты. Оно работает за полпенни на налоговый доллар.

А сколько бы вы заплатили за вселенную?

Космический твит № 67

Вооруженные силы США за 23 дня тратят столько же, сколько НАСА – за год, и это когда мы не воюем.

08 июля 2011 года 11:13

Эпилог

Космическая перспектива[144]

Из всех наук, развитых человечеством, астрономия считается и, без сомнения, является самой совершенной, самой интересной и самой полезной. Поскольку знания, получаемые в этой науке, не только позволяют открыть и исследовать значительную часть Земли… но и сами наши методы и инструменты обогащаются от великолепия ее идей, а наши умы воспаряют над [своими] узколобыми предрассудками.

Джеймс Фергюсон[145], «Простое объяснение астрономии в соответствии с принципами сэра Исаака Ньютона для тех, кто не изучал математику», 1757

Задолго до того, как мы узнали, что у вселенной было начало и что ближайшая к нам большая галактика находится на расстоянии более чем два миллиона световых лет от Земли, до того, как мы убедились, что существуют атомы, и узнали, как работают звезды, Джеймс Фергюсон написал полное энтузиазма и очень правильных слов введение в свою любимую науку. Но за вычетом характерной для XVIII века цветастости речи эти же слова могли бы быть написаны сегодня.

Но кто сегодня рассуждает таким образом? Кто разделяет этот космический взгляд на жизнь? Не мигрант, работающий на ферме. Не работник на потогонном производстве. Конечно же, не бездомный, роющийся в помойке в поисках еды. Для этого нужна такая роскошь, как свободное время, не расходуемое на то, чтобы выживать. Для этого нужно жить в стране, чье правительство тратится на исследования, чтобы понять место человечества во вселенной. Для этого нужно общество, в котором интеллектуальные устремления могут привести вас на передний край исследовательской деятельности и в котором будут регулярно распространяться известия о ваших открытиях. По этим меркам большинство жителей промышленно развитых стран живут вполне хорошо.

И все же у космической перспективы есть скрытая цена. Когда во время полного солнечного затмения я проезжаю тысячи миль, чтобы провести несколько мгновений под быстро движущейся тенью Луны, я порой теряю Землю из виду. Замирая в размышлениях о нашей расширяющейся вселенной с ее разлетающимися одна от другой галактиками, встроенными во все расширяющуюся четырехмерную ткань пространства-времени, я порой забываю, что бессчетное число людей бродит по этой Земле без крова и пищи, и что среди таких бродяг непропорционально много детей.

Когда я сосредоточенно изучаю экспериментальные данные, чтобы установить наличие во вселенной таинственного темного вещества и темной энергии, я порой забываю, что каждый день, каждые двадцать четыре часа вращения Земли, люди убивают и погибают во имя чьей-то идеи о боге и что некоторые люди, не убивающие во имя бога, убивают во имя нужд или желаний своей страны.

Когда я слежу за орбитальным движением астероидов, комет и планет, каждая из которых представляется мне выделывающей пируэты балериной в космическом балете, поставленном силами гравитации, я порой забываю, что столь многие люди в своих действиях безответственно не принимают в расчет тонко настроенное взаимодействие земной атмосферы, океанов и суши, и что наши дети и дети наших детей увидят последствия этого и будут расплачиваться за это своим здоровьем и благополучием.

И порой я забываю, что власть имущие редко делают все от них зависящее, чтобы помочь тем, кто не может помочь себе сам.

Я время от времени забываю такие вещи, потому что, как бы ни был велик мир – в наших сердцах, в наших умах и на наших крупномасштабных картах, – вселенная оказывается намного больше. Некоторых людей эта мысль вгоняет в депрессию, но меня она раскрепощает. Представьте себе взрослого, который забывает о детских травмах: сломанной игрушке, поцарапанной коленке, травле в школьном дворе. Взрослые знают, что ребенок не осознает масштаб настоящих проблем, потому что отсутствие опыта сильно ограничивает детское воображение.

Будучи взрослыми, отважимся ли мы признаться самим себе, что и наш общий взгляд на мир – тоже незрелый? Отважимся ли мы признаться, что наши мысли и наше поведение происходят от веры в то, что мир вращается вокруг нас? Очевидно, нет. Однако же тому есть множество свидетельств. Приоткройте завесу расовых, этнических, религиозных, национальных и культурных конфликтов в нашем обществе, и вы увидите за ней человеческое эго, вращающее ручки и дергающее за рычаги.

А теперь представьте себе мир, где каждый, – но особенно люди, обладающие властью и влиянием, – имел бы широкий взгляд на наше место в космосе. В такой перспективе наши внутренние проблемы показались бы решительно ничтожными (если бы вообще возникли), и мы могли бы радоваться своему земному разнообразию и порицать поведение предшественников, которые из-за него резали друга друга.

В уже далеком феврале 2000 года, в только что реконструированном планетарии имени Хайдена было разыграно космическое представление под названием «Паспорт для вселенной», которое поставили Энн Друян[146] и Стивен Сотер (когда-то сотрудничавшие с Карлом Саганом в оригинальном сериале Cosmos TV). В ходе этого представления посетители виртуально переносились из Нью-Йорка в космические глубины. По пути в дальний космос зрители видели Землю, затем – Солнечную систему, затем сотни миллиардов звезд галактики Млечный Путь мерцали на куполе планетария как едва различимые точки.

Не прошло и месяца после этого мероприятия, как я получил письмо от профессора психологии одного из ведущих американских университетов, чьей специальностью было то, что заставляет людей чувствовать себя незначительными. Я и не знал, что это может быть чьей-то специальностью. Этот профессор хотел опросить посетителей планетария и оценить, насколько усилилась их депрессия после просмотра представления «Паспорт для вселенной». Он написал, что это представление вызвало у него самое сильное ощущение собственной малости, какое он когда-либо испытывал.

Как же это может быть? Каждый раз, когда я просматриваю это представление (и другие представления, которые мы создали), я чувствую бодрость, воодушевление и сопричастность. И я чувствую себя не маленьким, а большим, потому что знаю, что это повадки трехфунтового человеческого мозга позволили нам понять свое место во вселенной.

Позвольте мне предположить, что это профессор, а не я, неверно истолковывает природу. Его эго оказалось слишком большой отправной точкой, раздутой от заблуждений о значимости и подпитываемой культурным стереотипом, гласящим, что люди важнее, чем все остальное.

При всем уважении к этому человеку, надо признать, что мощные социальные силы влияют на каждого из нас. Они и на меня оказывали воздействие… до тех пор, пока однажды на уроке биологии я не узнал, что в одном сантиметре моего кишечника живет и работает больше бактерий, чем людей, когда-либо живших на Земле. Такие сведения заставляют нас дважды подумать о том, кто (или что) тут главнее всех. С того дня я стал думать о людях не как о властелинах пространства и времени, а как об участниках величественной космической цепи бытия, которая напрямую генетически связывает и ныне живущие, и исчезнувшие виды, и простирается в прошлое почти на миллиард лет, вплоть до самых первых одноклеточных организмов, когда-то живших на Земле.

Я знаю, что вы сейчас думаете: «Мы совершеннее бактерий». Это несомненно, мы совершеннее почти всех живых существ, которые когда-либо ходили или ползали по Земле. Но что это за совершенство? Мы готовим еду. Мы сочиняем стихи и музыку. Мы занимаемся искусством и наукой. Мы овладели математикой. Даже если у вас плохо с математикой, скорее всего, она у вас лучше, чем у самого способного шимпанзе, гено́м которого совсем немного отличается от нашего. Как бы ни старались приматологи, у них никогда не получится научить шимпанзе таблице умножения или делению в столбик. Но раз такие маленькие генетические различия между нами и братьями-обезьянами приводят к, казалось бы, такой большой разнице в разумности, может быть, эта разница на самом деле не так уж велика?

Представьте себе форму жизни, чей мозг настолько же превосходит наш, насколько наш – мозг шимпанзе. Для такого вида самые высокие из наших достижений покажутся тривиальщиной. Вместо того чтобы учить алфавит по «Улице Сезам»[147], их трехлетки учили бы анализ функций многих переменных по «Булевскому Бульвару»[148]. Наши самые сложные теоремы и глубочайшие философские рассуждения, самые драгоценные произведения наших самых талантливых художников были бы у них школьными работами, которые дети приносят домой, чтобы показать маме и папе и прилепить на дверцу холодильника. Эти создания изучали бы Стивена Хокинга (который занимает ту же почетную профессорскую должность в Кембриджском университете, которую когда-то занимал Ньютон[149]) как немного более смышленого по сравнению с другими людьми из-за его способности производить в уме расчеты задач по теоретической астрофизике и другие «элементарные» вычисления.

Если бы от наших ближайших родственников из животного царства нас отделяла огромная генетическая пропасть, тогда мы могли бы обоснованно гордиться своим величием. Мы могли с полным правом посматривать вокруг и думать, что мы совсем не то, что другие создания. Но такой пропасти нет. Мы один из природных видов, не выше и не ниже других, а вместе с ними.

Нужны ли вам дополнительные успокоители эго? Для этого подойдут простые сравнения количеств, размеров и масштабов.

Возьмем, к примеру, воду. Это простое, распространенное и живительное вещество. В двухсотграммовую чашку помещается больше молекул воды, чем поместится таких чашек во все океаны Земли. Каждая чашка, которая проходит через одного человека и в конечном счете возвращается в мировой круговорот, содержит достаточно молекул, чтобы по полторы тысячи из них попали во все имеющиеся в ходу чашки воды в мире. Так что часть воды, которую вы сейчас выпили, прошла через почки Сократа, Чингисхана и Жанны д’Арк.

А как насчет воздуха? Он тоже живителен. За один полный вдох в вас попадает больше молекул воздуха, чем содержится полных вдохов во всей атмосфере Земли. Это значит, что часть воздуха, который вы сейчас вдохнули, прошла через легкие Наполеона, Бетховена, Линкольна и Билли Кида[150].

Переместимся в космос. Во вселенной больше звезд, чем песка на любом из наших пляжей; их больше, чем секунд, прошедших со времени формирования Земли; больше, чем слов и звуков, произнесенных всеми людьми, когда-либо жившими на Земле.

Желаете оглядеть прошлое? Разворачивающаяся перед нами космическая перспектива может перенести вас туда. Чтобы дойти до земных обсерваторий из космических глубин, свету требуется время, поэтому вы видите объекты и явления не такими, каковы они сейчас, а такими, какими они были когда-то. Это значит, что вселенная работает как гигантская машина времени: чем дальше вы смотрите, тем более древние времена вы видите, и так почти до самого начала времен. По мере продвижения к этому горизонту, к этой точке отсчета, перед нами непрерывно разворачиваются виды космической эволюции.

Желаете знать, из чего мы сделаны? И снова космическая перспектива предлагает более развернутый ответ, чем можно было бы ожидать. Химические элементы, из которых состоит вселенная, выплавлены в огне массивных звезд, жизнь которых заканчивается колоссальными взрывами, обогащающими галактики полным арсеналом химических элементов, необходимых для известных нам форм жизни. И что в результате? Четыре самых распространенных химически активных элемента во вселенной: водород, кислород, углерод и азот – самые распространенные и в живой материи на Земле. Мы не просто живем во вселенной, вселенная тоже живет в нас.

Да, мы звездная пыль. Но возможно, зародились не на Земле. Анализ нескольких не связанных друг с другом исследований заставил нас переосмыслить происхождение земной жизни.

Во-первых, компьютерное моделирование показало, что, когда большой астероид сталкивается с планетой, отдача может привести к тому, что окрестные скалы будут выброшены в космос. Путешествуя по межпланетному пространству, эти обломки могут приземлиться на поверхности другой планеты. Во-вторых, микроорганизмы бывают очень прочными. Некоторые их них выживают во время космических путешествий, несмотря на экстремальные температуры и давления и потоки жесткого излучения. Если каменистый град вылетает с поверхности планеты, обладающей жизнью, в укромных уголках и расщелинах камня может сохраняться микроскопическая фауна. В-третьих, недавние исследования показали, что вскоре после образования нашей Солнечной системы Марс был влажным и, возможно, плодородным еще до того, как плодородной стала Земля.

Эти открытия означают, что жизнь могла зародиться на Марсе и только потом произрасти на Земле; это называется гипотезой панспермии. Так что земляне могут (всего лишь могут) оказаться потомками марсиан.

Снова и снова на протяжении веков человеческой истории, космические находки заставляли нас снижать самомнение. Когда-то Земля считалась уникальной, пока астрономы не узнали, что она – всего лишь одна из планет Солнечной системы, вращающихся вокруг Солнца. Потом мы предполагали, что Солнце уникально, пока не узнали, что бессчетные звезды на ночном небе – тоже солнца. Затем мы считали, что наша Галактика, Млечный Путь, – это вся вселенная, пока не установили, что бессчетные размытые туманности – это тоже галактики, усеивающие ландшафт известной нам вселенной.

Сегодня легко представить, что существует только одна вселенная. Однако современные космологические теории, наряду с постоянно подтверждаемой невероятностью уникальности чего-либо, подразумевают, что мы должны быть готовы к еще одному покушению на нашу мольбу об особенности: к множественным вселенным, иначе называемым мультивселенной, в которой наша вселенная – всего лишь один из бесчисленных пузырей, раздувающихся на ткани космоса.

Космическая перспектива основана на фундаментальной науке. Однако это больше, чем просто знание. Это еще и мудрость и чувство, которые позволяют использовать это знание для понимания нашего места во вселенной. И вот какими свойствами обладает эта перспектива.

Космическая перспектива создается на переднем крае науки, однако она принадлежит не только ученым. Она принадлежит всем.

Космическая перспектива непритязательна.

Космическая перспектива духовна и даже спасительна, но не религиозна. Космическая перспектива позволяет нам одной мыслью охватить и большое и малое.

Космическая перспектива открывает наши умы для необычных идей, но не оставляет их настолько открытыми, чтобы они переполнились и сделали нас слишком доверчивыми ко всему, что мы слышим.

Космическая перспектива открывает перед нашими глазами вселенную не как уютную колыбель, созданную для выкармливания жизни, но как холодное, пустое и опасное место. Космическая перспектива показывает нам Землю как маленькое, но драгоценное пятнышко, единственный дом, который у нас есть на сегодня.

Космическая перспектива раскрывает красоту планет, спутников, звезд и туманностей, но также и красоту законов физики, которые создали их. Космическая перспектива позволяет нам подняться над обстоятельствами, выйти за пределы примитивной жизни, ограниченной поисками еды, укрытия и секса.

Космическая перспектива сообщает нам, что в безвоздушном космическом пространстве флаг не может полоскаться, и это показывает, что, наверное, размахивание флагом и космические исследования – разные вещи.

Космическая перспектива показывает не только наше генетическое родство со всей земной жизнью, но также – наше химическое родство с пусть еще не открытой инопланетной жизнью и больше того, наше родство с самой вселенной – на атомарном уровне.

По меньше мере раз в неделю, если не раз в день, каждый из нас, возможно, размышляет, какие космические истины еще не открыты и ждут, когда появится толковый мыслитель, хитроумный эксперимент или новая космическая экспедиция. Возможно, мы также размышляем о том, как эти открытия однажды изменят жизнь на Земле.

Если бы не это любопытство, мы ничем не отличались бы от фермера из провинции, которому нет нужды выезжать за пределы своего округа, ведь на его сорока акрах есть все, что ему нужно. Однако если бы все наши предшественники тоже не испытывали подобного любопытства, этот фермер был бы не фермером, а пещерным человеком, преследующим свой обед с палкой и куском камня в руках.

Во время нашего краткого пребывания на планете Земля мы обязаны предоставлять себе и своим потомкам возможность исследовать: отчасти потому, что это доставляет большое удовлетворение. Но есть и более благородная причина. В тот день, когда наши знания о космосе перестанут пополняться, мы рискуем скатиться к детскому представлению о том, что вселенная фигурально и буквально вращается вокруг нас. В этом тоскливом мире вооруженные и жаждущие наживы люди и страны будут склонны действовать на основе своих «узколобых предрассудков». И это будет последним вздохом просвещенного человечества, если только не возникнет новая культура мечтателей, которая снова сможет по достоинству оценить космическую перспективу.

Приложения

Приложение A

Закон о космических исследованиях (1958), с поправками

Закон о космических исследованиях (National Aeronautics and Space Act), положивший официальное начало деятельности НАСА, в исходном виде был принят Конгрессом в 1958 году и подписан президентом США Дуайтом Эйзенхауэром 29 июля 1958 года. Со учетом последующих поправок его текст, составляющий почти 70 страниц, содержит подробное описание задач нового агентства, его полномочий и механизмов его взаимодействия с другими федеральными структурами, а также с научными и инженерно-техническими организациями и корпорациями в США и за их пределами.

Полный текст этого закона опубликован, в частности, на официальной странице НАСА:

https://history.nasa.gov/spaceact-legishistory.pdf

Приложение B

Избранные законодательные акты, имеющие отношение к деятельности НАСА

Согласно закону об образовательных партнерствах в сфере исследований космоса, принятому Конгрессом в 1987 году, во всех пятидесяти штатах США, а также в округе Колумбия и в Пуэрто-Рико была создана сеть из 52 консорциумов, целью которых является поощрение совместных образовательных и исследовательских программ НАСА и местных образовательных учреждений (университетов и отдельных колледжей), а также набор сотрудников в НАСА и на предприятия аэрокосмической отрасли США.

В тексте этого закона, в частности, сказано, что жизнеспособность страны и качество жизни ее граждан связано с масштабом космических исследований, осуществляемых государством, и темпами освоения космоса, и поэтому государство считает важной целью способствовать развитию образовательных программ по точным наукам и технологиям, имеющим значение для космических исследований, от средней школы до университетов.

Полный текст этого закона можно увидеть, например, на этой странице:

https://corpuslegalis.com/us/code/title42/national-space-grant-college-and-fellowship-program

Приложение C

Полвека расходов НАСА с 1959 по 2010 год: расходы НАСА по отношению к полному объему расходов федерального правительства США и к ВВП США[151]

Приложение D

Расходы НАСА в 1959–2010 годах

Источники: Отдел управления и бюджета (Offi ce of Management and Budget), архивные таблицы 1.1 (расходы федерального правительства) и 4.1 (расходы НАСА в 1962–2010 гг.), выпуск за апрель 2011 г.; Сводка архивных данных НАСА (NASA Historical Data Book) за 1958–1968 годы, том 1: ресурсы НАСА (расходы НАСА в 1959–1961 гг.).

Приложение E

Расходы НАСА в 1959–2010 годах относительно общего объема расходов федерального правительства и ВВП США

Источники: Отдел управления и бюджета (Offi ce of Management and Budget), архивные таблицы 1.1 (расходы федерального правительства) и 4.1 (расходы НАСА в 1962–2010 гг.), выпуск за апрель 2011 г.; Сводка архивных данных НАСА (NASA Historical Data Book) за 1958–1968 годы, том 1: ресурсы НАСА (расходы НАСА в 1959–1961 гг.).; Бюро экономического анализа (Bureau of Economic Analysis) – данные о ВВП.

Приложение F

Космические бюджеты правительственных агентств США в 2013 году[152]

** [153]

Приложение G

Космические исследования в глобальной экономике в 2013 году[154]

Приложение H

Государственные космические бюджеты в 2013 году[155]

* Без учета расходов Европейского космического агентства.

Примечание: Оборонные расходы всех стран, кроме США, включены в графу «расходы на военно-космическую деятельность».

Благодарности

Энн Рэй Джонас расшифровала большую часть записей с моими выступлениями, использованными в этой книге, и сделала эту работу с точным ощущением не только того, что я сказал, но и (что важнее) того, что я имел в виду. Джон М. Логсдон, историк космических исследований, которому нет равных, снабжал меня ценной информацией и идеями. Ричард У. Булье из Колумбийского университета отредактировал мое самое первое эссе, посвященное космическим исследованиям, под названием «Путь к открытиям», с которого началась моя вторая карьера – карьера космического комментатора, продолжающаяся по сей день. На этом пути я с большим удовольствием обсуждал наше космическое прошлое, настоящее и будущее с астронавтами Нилом Армстронгом, Баззом Олдрином, Томом Джонсом, Айлин Коллинз и Кати Салливан; с конгрессменом Робертом Уокером, с автором и журналистом Энди Чаикином; с учеными Стивеном Вайнбергом и Робертом Луптоном, с инженером Лу Фридманом. Я также с удовольствием обсуждал вопросы национальной безопасности с генералами американских ВВС Лестером Лайлсом и Джоном Дугласом, с офицером ВМФ Сью Хегг, со специалистом по анализу аэрокосмической отрасли Хейди Вуд, а также вопросы о НАСА с энтузиастами космических исследований Лори Гарвер, Стефани Ширхольц, Элани Уокер, Элиоттом Пулемом и Биллом Наем – ученым шалопаем. Я благодарен специалисту по компьютерной технике Стиву Нейпиру за познавательные диалоги об эпохе великих географических открытий и о ее связи с эпохой исследований космоса. Джон Стоктон написал полезные комментарии и предложил полезные правки к первому изданию этой книги. И наконец, книга не состоялась бы без поддержки и энтузиазма редактора Авис Лэнг, которая много лет редактировала мои эссе для журнала «Естествознание» и также отредактировала эту книгу.

Нил Деграсс Тайсон

Помимо благодарности Нилу Тайсону за столь много неожиданных сведений о космосе, я благодарна Эллиот Подвил за литературную и кулинарную помощь, экономисту Анвару Шайху – за умение создавать рисунки, канадскому энтузиасту космоса Сурендре Парашар – за ви́дение, Нортону Лэнгу, Ниведите Маджумдар, Фран Неси, Джулии Скалли и Элеанор Вахтель за скрупулезность и Элизабет Стахов – за умение решать проблемы.

Авис Лэнг

Об авторе

Астрофизик Нил Деграсс Тайсон родился и вырос в Нью-Йорке и там же учился в нескольких школах, вплоть до окончания Бронксовской научной гимназии. Он получил бакалаврскую степень по физике в Гарвардском университете, а затем защитил диссертацию по астрофизике в Колумбийском университете. Тайсон был членом двух президентских комиссий: по перспективам развития аэрокосмической промышленности (в 2001 году) и по перспективам развития НАСА (в 2004 году), а также членом консультативного совета НАСА. Среди девяти его предыдущих книг – мемуарная The Sky Is Not the Limit: Adventures of an Urban Astrophysicist («Небо не предел: Приключения городского астрофизика»), игривая и информативная, ставшая бестселлером «Нью-Йорк Таймс» «Смерть в черной дыре и другие мелкие космические неприятности» (изд-во «АСТ», 2017) и The Pluto Files: The Rise and Fall of America’s Favorite Planet («Дело Плутона: взлет и падение любимой планеты Америки»). Тайсон – почетный доктор 14 университетов и обладатель медали НАСА «За выдающуюся общественную службу» – высшей награды, присуждаемой этим агентством лицу, не находящемуся на государственной службе. Международный астрономический союз высоко оценил вклад Тайсона в популяризацию астрофизики и космических исследований, назвав в его честь астероид «13123 Тайсон». С другой стороны, в 2000 году журнал People назвал Тайсона «самым сексуальным из ныне живущих астрофизиков». Он первый, кто удостоен почетной должности директора планетария имени Хайдена, учрежденной на средства и в честь филантропа Фредерика П. Роуза. Тайсон живет в Нью-Йорке с женой и двумя детьми.

О редакторе

Авис Лэнг – писатель, редактор-фрилансер и преподаватель английского языка в Городском университете Нью-Йорка. Она много лет сотрудничает с Нилом Деграссом Тайсоном. С 2002 по 2007 год, будучи ведущим редактором журнала «Естествознание», Авис отвечала за ежемесячную колонку Тайсона под названием «Вселенная». Историк искусства по первому образованию, Лэнг написала множество статей об искусстве и курировала несколько больших выставок. До переезда из Ванкувера в Нью-Йорк в 1983 году она в течение 15 лет преподавала в канадских университетах и колледжах искусств.

Примечания

1

Американский музей истории естествознания (American Museum of Natural History) находится в Нью-Йорке. Он был основан в 1869 году. Журнал Natural History («Естествознание») издавался этим музеем более ста лет, с 1900 по 2002 год. Планетарий имени Хайдена (Hayden Planetarium) был основан в 1933 году штатом Нью-Йорк при поддержке филантропа Чарльза Хайдена. – Прим. пер.

2

Китайских космонавтов называют «тайконавтами». – Прим. научн. ред.

3

По материалам статьи «Зачем Америке исследовать космос?» в журнале «Парад» (Parade) за 5 августа 2007 года.

4

Автор не вполне точен: первое издание этой книги вышло в 1638 году. – Прим. научн. ред.

5

Фотография в твите: Дан Дейч © WGBH Educational Foundation.

6

По материалам статьи «Экзопланета Земля» в журнале «Естествознание» (Natural History) за февраль 2006 года.

7

/8 дюйма составляют чуть меньше 1 см. – Прим. научн. ред.

8

Недавно было обнаружено, что и у ближайшей к нам звезды, Альфы Центавра, находящейся на расстоянии 4,4 световых года, имеются планеты. – Прим. научн. ред.

9

Существуют и другие классы пульсирующих звезд, например цефеиды, пульсации которых регистрируются в оптическом диапазоне. Радиопульсары, открытые Дж. Белл, не пульсируют сами по себе, но быстро вращаются, и при этом луч, вдоль которого интенсивность их радиоизлучения максимальна, оказывается направлен то к Земле, то в сторону от нее, что воспринимается как пульсации. – Прим. научн. ред.

10

Имеется в виду линейчатое излучение атомов натрия. – Прим. научн. ред.

11

По материалам статьи «Есть ли там кто-нибудь (похожий на нас)?» в журнале «Естествознание» (Natural History) за сентябрь 1996-го и доклада «Поиск жизни во вселенной: обзор научных и культурных последствий обнаружения жизни в космосе», прочитанного 12 июля 2001 года в Вашингтоне на слушаниях подкомитета по космосу и аэронавтике комиссии по науке палаты представителей Конгресса США.

12

Авиационное обозначение аэропорта Лос-Анджелеса. – Прим. пер.

13

Лос-Анджелес. – Прим. пер.

14

В России эта сказка известна в пересказе Л. Н. Толстого как «Три медведя». – Прим. пер.

15

Сокращение английского выражения search for extraterrestrial intelligence, буквально означающего «поиски внеземного разума». – Прим. пер.

16

По материалам интервью Санджаю Гупте, шоу «Андерсон Купер 360°», вещательная компания CNN, 26 апреля 2010 года.

17

Авторупоминает одни из первых многосерийных шоу, вышедшие на американском телевидении в начале 50-х годов ХХ века: I Love Lucy и The Honeymooners. – Прим. пер.

18

По материалам статьи «Будущие приключения» в журнале «Естествознание» (Natural History) за сентябрь 1997 года.

19

Тонна взрывчатого вещества ТНТ (тринитротолуола) – внесистемная единица измерения энергии, примерно равная 4,2 гигаджоуля. – Прим. научн. ред.

20

Обитающее в тропических лесах Юго-Восточной Азии примитивное млекопитающее, похожее на белку, мозг которого не имеет ни борозд, ни извилин. – Прим. научн. ред.

21

На основе более точных измерений в 2021 году астероид Апофис был исключен из списка объектов, угрожающих Земле в ближайшие 100 лет: https://www.nasa.gov/feature/jpl/nasa-analysis-earth-is-safe-from-asteroid-apophis-for-100-plus-years. – Прим. научн. ред.

22

Речь идет об объектах, движущихся по немного меняющимся от оборота к обороту орбитам вокруг Солнца и поэтому периодически проходящих в опасной близости от Земли. На сегодня известно всего два объекта (один астероид и одна комета) не из Солнечной системы, которые прошли мимо нас по траекториям, гравитационно не привязанным к Солнцу. – Прим. научн. ред.

23

По материалам видеоролика «Диалог с Нилом Тайсоном», подготовленного Келвином Симсом 23 июня 2006 года и опубликованном на веб-сайте «Нью-Йорк Таймс» 20 июля 2006 года.

24

Национальная комиссия по образованию (National Commission on Excellence in Education) была создана в 1981 году министром образования США Т. Беллом. – Прим. пер.

25

По материалам раздела «Зачем исследовать?» из книги Лонни Джонс Шорер (с предисловием Базза Олдрина) «Космос – детям: справочник космического путешественника» (Lonnie Jones Schorer, «Kids to Space: A Space Traveler’s Guide», 2006, Collector’s Guide Publishing, Burlington: Ontario).

26

По материалам статьи «Любопытство», опубликованной на веб-сайте abc.com 30 октября 2006 года.

27

Автор не вполне точен, это не цитата из «Альмагеста», а отдельная эпиграмма. – Прим. пер.

28

Клавдий Птолемей. Палатинская антология, IX, 577, пер. Л. В. Блуменау. – Прим. пер.

29

Впервые опубликовано в 2008 году в юбилейном журнале NASA 50thMagazine: 50 Years of Exploration and Discovery.

30

Закон о космических исследованиях (National Aeronautics and Space Act) был подписан президентом Эйзенхауэром 29 июля 1958 года.

31

Университет Alabama Agricultural and Mechanical University (Alabama A&M) был основан в 1875 году, а университет Tuskegee University – в 1881 году. В обоих университетах еще до принятия закона о равноправии в 1964 году обучалось много чернокожих студентов. – Прим. пер.

32

«Внутренний город» (inner city) – это эвфемизм, который используется в США для обозначения бедных центральных районов города, где, в отличие от более богатых пригородов, зачастую проживает негритянское население. – Прим. пер.

33

По материалам заключительного доклада, прочитанного 21 марта 2007 года в штаб-квартире ЮНЕСКО в Париже на конференции «50 лет космической эры», организованной Международной федерацией астронавтики.

34

Размер МКС составляет около 110 × 75 метров. – Прим. научн. ред.

35

«Мунпай» (букв. «лунный пирожок») в России известен как «Чокопай», «Санкист» (букв. «солнечный прилавок») – вид лимонада, «Небесные вкусы» – набор пакетированного чая с пряностями. – Прим. пер.

36

Популярное шоу, шедшее на американском телеканале MTV в 2009–2012 годах. – Прим. пер.

37

По материалам интервью, данного 28 марта 2010 года Джулии Галеф и Массимо Пильюччи из «Общества нью-йоркских скептиков» (New York City Skeptics), авторам дискуссионного подкаста «Рассуждая логически: на грани между смыслом и бессмыслицей».

38

Сеть бензозаправок-магазинов Квик Март (Quik Mart) была основана в 1945 году и принадлежит нефтяной компании Edwards Oil. – Прим. пер.

39

Эта идиома означает момент, когда люди внезапно осознают, что перед ними возникла серьезная угроза, вызов, в ответ на который они вынуждены резко поменять планы, чтобы наверстать упущенное и догнать конкурентов. – Прим. пер.

40

По материалам главы 19 «Путь к открытиям» из книги «История ХХ века», подготовленной в Колумбийском университете под редакцией Ричарда Булье («The Columbia History of the 20thCentury», New York: Columbia University Press, 1998).

41

Хёрст-касл (Hearst Castle) – фамильный замок семьи Хёрст, построенный в 1865 году и впоследствии неоднократно перестраивавшийся. В настоящее время это памятник архитектуры, принадлежащий штату Калифорния. – Прим. пер.

42

В принятом в США обозначении дат месяц предшествует дню. – Прим. пер.

43

В отличие от Земли, у Солнца нет твердой поверхности, здесь под «поверхностью» понимается фотосфера – зона, из которой исходит основная часть излучения звезды. – Прим. научн. ред.

44

СССР соблюдал договоренности о запрете ядерных испытаний определенных типов, и американские спутники Vela не обнаружили никаких признаков подобных испытаний. – Прим. научн. ред.

45

Гравитационные волны от космического источника, вероятно, связанного со слиянием двух черных дыр, были впервые зарегистрированы в 2015 году в рамках эксперимента LIGO-VIRGO. В 2017 году этот результат был отмечен Нобелевской премией по физике. На данный момент число таких регистраций превысило два десятка. – Прим. научн. ред.

46

По материалам статьи «Летать» в журнале «Естествознание» (Natural History) за апрель 1998 года.

47

Перевод С. И. Вавилова, Государственное изд-во Москва-Ленинград, 1928, с. 51. – Прим. пер.

48

В честь этого события на автомобильных номерах штата Северная Каролина написано first in flight, что буквально означает «первые в полете». – Прим. пер.

49

Номинальная дальность «Фау-2» составляла около 350 км. – Прим. научн. ред.

50

Журнал «Кольерс» (Collier’s) издавался с 1888 по 1957 год. – Прим. пер.

51

День Колумба отмечается в США во второй понедельник октября. – Прим. пер.

52

По материалам статьи «По баллистической траектории» в журнале «Естествознание» (Natural History) за ноябрь 2002 года.

53

Хай-алай – игра в мяч, распространенная в Испании и в странах Латинской Америки. Название игры происходит от баскского выражения, означающего «веселый праздник». Используется твердый мяч размером около 5 см. – Прим. пер.

54

Алан Шепард – первый американский астронавт, совершивший суборбитальный полет 5 мая 1961 года. – Прим. научн. ред.

55

Алекс Родригес – известный американский бейсболист. – Прим. пер.

56

Первые два таких межзвездных объекта – астероид 1I/Oumuamua и комета 2I/Borisov – были обнаружены в 2017 году и в 2019 году соответственно. – Прим. научн. ред.

57

Автор в качестве шутки использует французский термин, означающий «любовь втроем». – Прим. пер.

58

Пятитомник Лапласа Traité de mécanique celeste был опубликован в период с 1798 по 1825 год. – Прим. пер.

59

По материалам статьи «Попутчик» в журнале «Естествознание» (Natural History) за октябрь 2007 года.

60

Передовица «Первый в мире искусственный спутник Земли создан в Советской стране!» в газете «Правда» № 279 (14308) от 06 октября 1957 года. – Прим. пер.

61

Сообщение ТАСС от 27 августа 1957 года. – Прим. пер.

62

Орвал Фаубус отказался подчиниться единогласному решению Верховного суда США по делу «Браун против Совета по образованию» и приказал Национальной гвардии Арканзаса не допускать темнокожих учеников в Центральную среднюю школу Литл-Рока. – Прим. пер.

63

По материалам авторской колонки под названием «И вправду 2001» в газете «Нью-Йорк Таймс» за 1 января 2001 года.

64

Автор имеет в виду авиакомпанию Pan American World Airlines, которая существовала с 1927 по 1991 год, неофициально считалась национальной авиакомпанией США и доминировала на рынке авиаперевозок с 1940-х до середины 1980-х годов. – Прим. пер.

65

По материалам статьи «Роботы или люди?» в журнале «Естествознание» (Natural History) за апрель 2004 года.

66

Лаборатория реактивного движения (JPL) была основана при Калифорнийском технологическом институте (California Institute of Technology) в 1936 году. – Прим. пер.

67

Танг – это фруктовый напиток, состоящий в основном из воды и концентрата апельсинового сока. Производство танга началось в 1957 году, но поначалу он продавался не очень хорошо. Танг стал популярен после того, как в 1962 году он вошел в меню астронавта Джона Гленна. – Прим. пер.

68

Речь идет о замене изначально установленного на «Хаббле» спектрографа Faint Object Spectrometer (FOS) на более совершенный Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS). – Прим. научн. ред.

69

По материалам неопубликованной в сентябре 2004 года авторской колонки Нила Деграсса Тайсона и Дональда Гольдсмита.

70

По материалам статьи в журнале «Парад» (Parade) за 22 июня 2008 года.

71

«Грейхаунд лайнс» – основанная в 1914 году автобусная компания, крупнейший оператор междугородных автобусов в США и Канаде. – Прим. пер.

72

По материалам выступления ведущего мероприятия (Master of Ceremonies) 20 июля 2009 года в Вашингтонском Национальном музее воздухоплавания и астронавтики по случаю сороковой годовщины высадки на Луну миссии «Аполлона-11».

73

На этом самолете американец Чарльз Линдберг совершил первый в истории беспосадочный перелет из Нью-Йорка в Париж. – Прим. пер.

74

Первая в истории ракета на жидком топливе (смеси бензина и кислорода) была запущена американцем Робертом Годдардом 16 марта 1926 года. – Прим. пер.

75

Согласно опросам общественного мнения, в 1970-х и 1980-х годах Уолтер Кронкайт был человеком, которому американцы доверяли больше всего. – Прим. пер.

76

Норман Огустин – бывший директор крупнейшей аэрокосмической компании Lockheed Martin. – Прим. пер.

77

В настоящее время считается, что «Хаббл» может проработать примерно до середины 2020-х годов и не будет немедленно выведен из строя даже после запуска космического телескопа им. Уэбба. – Прим. научн. ред.

78

Выразившись так, Кеннеди подразумевал, что в текущий период в мире живет и работает больше ученых, чем за всю предшествующую историю. – Прим. пер.

79

По материалам статьи «Заправляемся топливом» в журнале «Естествознание» (Natural History) за июнь 2005 года.

80

Тепло уносится ударными волнами, возникающими в воздухе при торможении капсулы (диссипация), а также за счет испарения специального вещества, подаваемого на дно капсулы (абляция). Одной диссипации не хватило бы для того, чтобы капсула не перегрелась и не загорелась в атмосфере, поэтому используется абляция, которая помогает унести большую часть избыточного тепла. – Прим. научн. ред.

81

Речь идет о так называемом «ионном двигателе», в котором ионизированный газ ускоряется в сильном электрическом поле. По сравнению с традиционным химическим двигателем ионный двигатель обладает малой тягой, но его достоинствами являются малый расход топлива и длительный срок работы – до нескольких лет. – Прим. научн. ред.

82

4572 м. – Прим. ред.

83

По материалам статьи «Отправляемся в путь» в журнале «Естествознание» (Natural History) за июль – август 2005 года.

84

Перевод Л. Жданова. – Прим. пер.

85

Планетное общество (The Planetary Society, https://www.planetary.org/) – неправительственная некоммерческая организация, основанная в 1990 году Карлом Саганом, Брюсом Мюреем и Луисом Фридманом для исследований Солнечной системы и поиска внеземной жизни. – Прим. пер.

86

Каждый из этих двух проектов завершился созданием спутника-демонстратора, который со второй попытки успешно развернул парус в космосе. На этом оба эксперимента были признаны успешными, однако дальнейшего развития пока не получили. – Прим. научн. ред.

87

NEXT – сокращение от NASA’s Evolutionary Xenon Thruster, что означает «НАСАвский улучшенный ионный двигатель на ксеноне». – Прим. пер.

88

Речь идет об экспериментальном открытии позитрона, за которое Андерсону в 1936 году была присуждена Нобелевская премия. – Прим. научн. ред.

89

По материалам статьи «Пять точек Лагранжа» в журнале «Естествознание» (Natural History) за апрель 2002 года.

90

Национальный космический институт (National Space Institute) был основан Вернером фон Брауном в 1974 году для пропаганды космических исследований. – Прим. научн. ред.

91

Спутник WMAP успешно завершил работу в 2010 году. – Прим. научн. ред.

92

По материалам статьи «Наука в Звездном пути» в юбилейном журнале TV Guide – Star Trek 35th Anniversary Tribute, вышедшем в 2002 году под редакцией Стивена Редклиффа.

93

Автор упоминает одни из первых многосерийных шоу, вышедшие на американском телевидении в начале пятидесятых годов ХХ века. – Прим. пер.

94

УильямШетнер – канадский актер, исполнитель роли капитана Кирка. В 2021 году 90-летний У. Шетнер отправился в космос на корабле New Shepard в составе экспедиции NS-18 и стал самым пожилым человеком, когда-либо побывавшим в космосе. – Прим. пер.

95

По материалам раздела «Вопросы и ответы» встречи с Нилом Тайсоном под названием «Космические неприятности с доктором Нилом Деграссом Тайсоном», состоявшейся 26 марта 2008 года Сент-Питерсбергском колледже, г. Сент-Питерсберг, штат Флорида.

96

По материалам интервью Стивену Кольберу в передаче The Colbert Report 8 апреля 2010 года.

97

Отчет Кольбера (The Colbert Report) – сатирическая вечерняя программа актера Стивена Кольбера, выходившая в 2005–2014 годах на кабельном канале Comedy Central. – Прим. пер.

98

Кольбер имеет в виду суборбитальный полет иранского корабля с двумя черепашками на борту, осуществленный в 2010 году. – Прим. научн. ред.

99

Кольбер намекает на знаменитую фразу Нила Армстронга, посвященную высадке на Луну: «Это один маленький шаг для человека, но гигантский скачок для всего человечества». – Прим. пер.

100

Кольбер вспоминает полет Ларри Уотерса, который в 1982 году с помощью наполненных гелием метеозондов, привязанных к шезлонгу, поднялся на высоту около 5 км. – Прим. пер.

101

По материалам статьи «Космос: отсюда туда не добраться» в журнале «Естествознание» (Natural History) за сентябрь 1998 года.

102

До 1968 года и американские, и советские астронавты использовали карандаши. На необходимость разработать «космическую ручку» на самом деле указало не НАСА, а компания Fisher Pen, и аргументом было не только нулевое тяготение, но и способность древесины и свинца в карандаше воспламеняться в богатой кислородом атмосфере жилого отсека. Компания Fisher не выставила НАСА счет за саму разработку. Тем не менее на сайте правдоискателей Snopes.com под заголовком The Write Stuff высказано мнение, что мораль этой истории верна, даже если конкретный пример выдуман. – Прим. авт.

103

Рекорд «Гелиоса-Б» был недавно побит солнечным зондом имени Паркера (Parker Solar Probe). В частности, на девятом витке вокруг Солнца в августе 2021 года его скорость достигла примерно 532 тысяч км/ч. – Прим. научн. ред.

104

В 2016 году было объявлено, что у Проксимы Центавра также есть планета. – Прим. научн. ред.

105

По материалам статьи «Дотянуться до звезд» в журнале «Естествознание» (Natural History) за апрель 2003 года.

106

По материалам приглашенного доклада, сделанного 1 апреля 2005 года в Национальном космическом клубе в г. Вашингтон на Сорок восьмом ежегодном Годдардовском мемориальном обеде.

107

Годдардовский мемориальный обед (Goddard Memorial Dinner) – ежегодное мероприятие с участием около 2000 представителей правительства, аэрокосмической промышленности и просветительского сообщества, проводимое в конце марта или в начале апреля – примерно в годовщину первого успешного запуска жидкотопливной ракеты Р. Годдардом. – Прим. научн. ред.

108

Северо-Восточным коридором (NEC) называют железнодорожную ветку государственной железнодорожной компании «Амтрак», протянувшуюся вдоль Северо-Восточного побережья США сквозь цепь мегаполисов от Бостона до Вашингтона. – Прим. пер.

109

Ежедневное утреннее телешоу, выходящее на канале NBC с 1952 года. – Прим. пер.

110

Роузовский центр (Rose Center for Earth and Space) – подразделение Американского музея истории естествознания в Нью-Йорке. – Прим. пер.

111

Нил Тайсон – директор Роузовского центра, поэтому у него были основания ожидать от дворника такого вопроса. – Прим. пер.

112

По материалам статьи «Заблуждения поклонников космоса» в журнале «Естествознание» (Natural History) за ноябрь 2006 года.

113

Эта аббревиатура расшифровывалась как Electronic Numerical Integrator and Computer, то есть «Электронный числовой интегратор и вычислитель». ENIAC был создан в Пенсильванском университете и использовался главным образом для расчета таблиц артиллерийской стрельбы. – Прим. пер.

114

Ежедневная газета, выходившая в Бруклине (когда-то отдельном городе, который только в 1898 году стал районом Нью-Йорка) с 1841 по 1955, а также с 1960 по 1963 год. – Прим. пер.

115

Королевскийастроном – почетная должность при королевском дворе Великобритании, учрежденная в 1675 году королем Карлом II при основании Гринвичской обсерватории. До 1971 года эту должность всегда занимал директор этой обсерватории… – Прим. пер.

116

Журнал The Futurist был основан Эдвардом Корнишем в 1967 году и выходит до настоящего времени. – Прим. пер.

117

RAND (сокращение от Research and Development, «исследования и разработки») – некоммерческий исследовательский и аналитический центр, в основном решающий задачи, связанные с национальной безопасностью США. – Прим. пер.

118

По материалам приглашенного доклада, прочитанного 12 апреля 2007 года на 23-м Национальном космическом симпозиуме в г. Боулдер, штат Колорадо, во время обеда в «Зале славы космических технологий».

119

У. Шекспир, «Гамлет», пер. Б. Л. Пастернака. – Прим. пер.

120

«Зал славы космических технологий» (The Space Technology Hall of Fame) был создан в 1988 году «Космическим фондом» совместно с НАСА для ежегодного награждения организаций, групп и отдельных людей за «превращение технологий, изначально созданных для исследований космоса, в товары, которые улучшают качество жизни на Земле». – Прим. пер.

121

«Космический фонд» (Space Foundation) – американская некоммерческая организация, созданная в 1983 году для поддержки всех секторов аэрокосмической промышленности путем информирования общественности о космических исследованиях, а также создания и продвижения образовательных программ по космической тематике. – Прим. пер.

122

Ирония основана на том, что «Милки Вэй» означает «Млечный путь» и на обертке этих батончиков изображено звездное небо. – Прим. пер.

123

Английское слово projectile обозначает некий летящий по инерции, обычно неуправляемый объект: частицу, пулю, снаряд, ракету и т. д. – Прим. пер.

124

Имеются в виду первый президент США Джордж Вашингтон и сорок третий президент США Джордж Вокер Буш. – Прим. пер.

125

Агентствопо защите окружающей среды (Environmental Protection Agency) было создано в 1970 году. – Прим. пер.

126

Курортный район на о. Лонг-Айленд недалеко от Нью-Йорка. – Прим. пер.

127

Евангелие от Матфея (Синодальный перевод), гл. 5, ст. 5. – Прим. пер.

128

В оригинале обыгрывается сходство английских слов meek (кроткий) и geek (гик – энтузиаст). – Прим. пер.

129

Авария на шахте Сан-Хосе в Чили произошла 5 августа 2010 года: из-за обвала породы 33 человека оказались замурованными на глубине около 700 метров в 5 км от входа в шахту. Горнякам пришлось провести под землей 69 дней, но в результате все они были спасены. – Прим. пер.

130

Научно-популярный документальный телесериал, выходящий на канале PBS с 1974 года. – Прим. пер.

131

По материалам приглашенного доклада, прочитанного 10 апреля 2008 года на 24-м Национальном космическом симпозиуме в г. Колорадо Спрингс, штат Колорадо, во время обеда в «Зале славы космических технологий».

132

По массе. – Прим. научн. ред.

133

Сардж (настоящее имя – Стивен Пикман) – известный американский артист разговорного жанра, мотивационный тренер и пианист-самоучка. – Прим. пер.

134

Марсианское общество основано в 1998 году бывшим сотрудником «Локхид Мартин» инженером Робертом Зубриным для пропаганды космических исследований и колонизации Марса. – Прим. пер.

135

Американский телесериал для подростков, выходящий на канале Disney Channel с 2006 года. – Прим. пер.

136

Одно из самых популярных американских братств, основанное в 1868 году. Членами этого братства были многие знаменитости, в том числе президенты США Франклин Рузвельт, Гарри Трумэн, Дуайт Эйзенхауэр, Джон Кеннеди и Джеральд Форд. – Прим. пер.

137

Филибастер – основанный на запрете регламентировать продолжительность речи парламентария способ препятствовать принятию решений парламентским большинством за счет растягивания меньшинством споров о предмете законопроекта и «утапливания» предмета дискуссии в большом количестве несущественных частных случаев и деталей. – Прим. пер.

138

На основе неопубликованной оды, написанной в 1986 году. Примечание редактора: в этой оде использованы слова, отсылающие к названиям всех пяти шаттлов, существовавших в 1986 году, – «Атлантис», «Челленджер», «Колумбия», «Дискавери» и «Энтерпрайз».

139

По материалам статьи «С кораблем что-то не так» в журнале «Естествознание» (Natural History) за апрель 2008 года.

140

Квотербек (quarterback, QB) – позиция игрока в американском футболе. В отличие от британского футбола, в американском футболе мяч имеет форму эллипсоида, а не шара. – Прим. пер.

141

1 а. е., или астрономическая единица, равна среднему расстоянию от Земли до Солнца (примерно 150 миллионов километров) и используется как единица измерения длин в Солнечной системе. – Прим. научн. ред.

142

По материалам раздела «Вопросы и ответы» выпуска сборника «Приглашенные доклады в Университете Баффало» за 31 марта 2010 года.

143

Автор использует распространенную аббревиатуру STEM (Science, Technology, Engineering, and Mathematics – наука, технология, инженерное дело, математика). Слово stem также означает «ствол [растения]». – Прим. пер.

144

По материалам статьи «Космическая перспектива» в журнале «Естествознание» (Natural History) за апрель 2007 года.

145

Джеймс Фергюсон (1710–1776) – шотландский астроном и изобретатель аппаратуры для астрономических наблюдений. Автор не вполне точен: цитируемая книга Фергюсона впервые вышла в 1756 году, а затем – в 1764 году. Под «исследованиями значительной части Земли» Фергюсон, по-видимому, понимает использование астрономических знаний в навигации. – Прим. научн. ред.

146

Энн Друян – американская сценаристка и продюсер, специализирующаяся на популяризации науки, вдова астронома Карла Сагана. – Прим. научн. ред.

147

Телевизионная программа, основанная в 1969 году для дистанционного образования детей, в том числе детей из неблагополучных семей, не посещающих общеобразовательную школу. – Прим. пер.

148

Этим вымышленным названием, отсылающим к «Булевой алгебре» – математическому представлению логических операций, составляющему одну из основ современной вычислительной техники, автор лишний раз намекает на интеллектуальное превосходство гипотетических разумных существ над людьми. – Прим. научн. ред.

149

Речь о должности Лукасовского профессора математики, учрежденной в 1663 году преподобным Генри Лукасом (1610–1663), английским священником и политиком, выпускником Кембриджского университета, членом английского парламента в 1640–1648 годах. – Прим. научн. ред.

150

Уильям Генри Маккарти (1859–1881), известный как Билли Кид, – знаменитый американский преступник-убийца. – Прим. пер.

151

Источники: Отдел управления и бюджета (Office of Management and Budget), архивные таблицы 1.1 (расходы федерального правительства) и 4.1 (расходы НАСА в 1962–2010 гг.), выпуск за апрель 2011 г.; Сводка архивных данных НАСА (NASA Historical Data Book) за 1958–1968 годы, том 1: ресурсы НАСА (расходы НАСА в 1959–1961 гг.); Бюро экономического анализа (Bureau of Economic Analysis) – данные о ВВП.

152

Источник: «Космический отчет» за 2014 год, подготовленный «Космическим фондом», с разрешения «Космического фонда».

153

В США Министерство внутренних дел выполняет функции Министерства природных ресурсов и Министерства по делам коренных народов. – Прим. пер.

154

Источник: «Космический отчет» за 2014 год, подготовленный «Космическим фондом», с разрешения «Космического фонда».

155

Источник: «Космический отчет» за 2014 год, подготовленный «Космическим фондом», с разрешения «Космического фонда».

Content

Нил Деграсс Тайсон
Космические хроники, или Почему инопланетяне до сих пор нас не нашли

Зачем нам космос?

От редактора

Часть I Зачем

Глава первая Космический аллюр

Глава вторая Экзопланета Земля

Глава третья Внеземная жизнь

Глава четвертая Злобные инопланетяне

Глава пятая Астероиды-убийцы

Глава шестая Стремление к звездам (видеоинтервью Келвину Симсу, Нью-Йорк Таймс)

Диалог

Стремление к звездам

Солнце вращается вокруг Земли?

Китай: новый «Спутник»

Мы теряем передовые позиции в науке

Глава седьмая Зачем исследовать?

Глава восьмая Анатомия любопытства

Глава девятая С днем рождения, НАСА!

Глава десятая Следующие пятьдесят лет в космосе

Глава одиннадцатая Космические возможности (интервью Джулии Галеф и Массимо Пильюччи из подкастаRationally Speaking)

Глава двенадцатая Путь к открытиям

От новых мест к новым идеям

Мотивация открытий

Открытия и расширенные возможности органов чувств

Открытия и общество

Открытия и человеческое эго

Будущие открытия

Часть II Как

Глава тринадцатая Летать

Глава четырнадцатая По баллистической траектории

Глава пятнадцатая Космическая гонка

Глава шестнадцатая 2001: факты и фантазии

Глава семнадцатая Роботы или люди?

Глава восемнадцатая Хорошие перспективы

Глава девятнадцатая Потому что мы любим «Хаббл»

Глава двадцатая С юбилеем, «Аполлон-11»!

Глава двадцать первая Как достичь неба

Глава двадцать вторая Последние дни шаттла

16 мая 2011 года: последний полет «Индевора»

01 июня 2011 года: возвращение «Индевора»

08–21 июля 2011 года: последнее путешествие «Атлантиса» и завершение эры шаттлов

Глава двадцать третья Реактивное движение в дальний космос

Глава двадцать четвертая Так работает равновесие

Глава двадцать пятая С днем рождения, «Звездный путь»!

Глава двадцать шестая Как доказать, что вас похищали пришельцы

Глава двадцать седьмая Будущее американских космических путешествий (интервью Стивену Кольберу из «Отчета Кольбера»)

Часть III Почему бы и нет

Глава двадцать восьмая Проблемы космических путешествий

Глава двадцать девятая Дотянуться до звезд

Глава тридцатая Америка и новые космические державы

Глава тридцать первая Заблуждения энтузиастов

Глава тридцать вторая И видеть сны

Глава тридцать третья В числах

Глава тридцать четвертая Ода «Челленджеру», 1986

Глава тридцать пятая С кораблем что-то не так

Глава тридцать шестая Что значит НАСА для будущего Америки

Эпилог Космическая перспектива

Приложения

Приложение A Закон о космических исследованиях (1958), с поправками

Приложение B Избранные законодательные акты, имеющие отношение к деятельности НАСА

Приложение C Полвека расходов НАСА с 1959 по 2010 год: расходы НАСА по отношению к полному объему расходов федерального правительства США и к ВВП США

Приложение D Расходы НАСА в 1959–2010 годах

Приложение E Расходы НАСА в 1959–2010 годах относительно общего объема расходов федерального правительства и ВВП США

Приложение F Космические бюджеты правительственных агентств США в 2013 году

Приложение G Космические исследования в глобальной экономике в 2013 году

Приложение H Государственные космические бюджеты в 2013 году

Благодарности

Об авторе

О редакторе

Примечания