Колонизация галактики

Космический корабль

Первая проблема, которая возникает перед нами при попытке колонизации других звёздных систем — это невообразимые расстояния.

Существует множество идей, как их преодолеть, используя только известные физические принципы. Увы, большинство таких идей качественные, а при попытке их количественной оценки всё рушится.

Например, есть идеи разгона с помощью электромагнитной пушки той или иной конструкции. Удлиняя «ствол» пушки можно достичь сколь угодно большой скорости (в пределах скорости света, конечно). Но давайте прикинем необходимую длину ствола: если мы хотим получить хотя бы 10% скорости света, то при равномерном ускорении 1g на это уйдёт месяц, за который корабль пролетит 300 астрономических единиц (радиусов земной орбиты)… Даже если предположить появление технологии, обеспечивающей выживание человека при ускорении 100g в течении многих часов, всё равно ствол будет больше диаметра орбиты Земли.

Хорошо, давайте разгонять иначе — светить гипермощным лазером в солнечный парус. Лазерный луч имеет бесконечную длину, так что может разгонять и на расстоянии в 300 астрономических единиц. Но и тут «небольшие» проблемы: даже если опустить необходимость лазерной оптики километровых размеров, как создать лазер с выходной мощностью в сотни тераватт, т.е. на пару порядков больше, чем мощность всех электростанций мира вместе взятых, абсолютно не ясно.
Кроме того, такие проекты никак не решают проблему торможения в конечной точке пути…

Но есть и один реалистичный вариант — термоядерный двигатель.

Да, пока управляемый термоядерный синтез не дошёл до стадии практического применения, но уже понятно, что тут вопрос чисто технический. И даже если в конце концов потребуются установки исполинских размеров, речь всё равно идёт максимум о километрах, а не об астрономических единицах. Оценки удельного импульса для двигателя на основе термоядерного реактора с инерциальным удержанием дают величину в 1 000 000 — 2 000 000 секунд или 10 000 — 20 000 км/с. Возьмём середину этого диапазона — 15 000 км/с. Это — 5% от скорости света. Учитывая, что химические ракеты при удельном импульсе около 3,5 км/с могут разгонять космические аппараты до 14 км/с, можно рассчитывать, что ракета с удельным импульсом в 5% скорости света разгонит космический корабль до 20%. Впрочем, нужно ещё затормозить… Так скорость перелёта будет на уровне 10% скорости света. Достаточно ли этого?

Дожить до посадки

Расстояние до ближайших звёзд — 4-5 световых года. Т.е. гипотетически до них можно долететь меньше чем за время жизни одного человека — за 40-50 лет. Но вот незадача: около этих звёзд не обнаружено пригодных для колонизации планет.

Ближайшая звезда, возле которой обнаружены планеты, потенциально пригодны для колонизации — Тау Кита. До неё на термоядерной ракете лететь уже 120 лет…

С одной стороны, есть простое решение: корабль поколений. Т.е. создаётся замкнутая экосистема, в которой космонавты «плодятся и размножаются» весь полёт. До пункта назначения добираются лишь правнуки тех, кто отправился в полёт. Но морально такой вариант абсолютно неприемлем: ведь если первый экипаж осознанно принимал решение о полёте длинною в жизнь, то за что их внуки обречены прожить всю жизнь в «консервной банке», окружённой бесконечным мраком пустоты совершенно не ясно. Более того, если первый экипаж можно тщательнейшим образом отобрать и подготовить, будучи уверенными, что они психологически это выдержат, то рассчитывать, что их внуки не сойдут с ума от такой участи, излишне оптимистично.

Однако последние лет десять периодически слышны новости об успешных опытах по анабиозу. До сих пор в анабиоз погружали в лучшем случае свиней, но в этом году в Питтсбурге, штат Пенсильвания, собираются (а может и уже успели) попробовать на несколько часов погружать в анабиоз тяжелораненых, которых без этого успеть спасти невозможно. Это уже совсем другое дело… Конечно, идея пусть даже временно заменить всю свою кровь специальной жидкостью и быть после этого замороженным выглядит не очень привлекательно, но для колонизации галактики чего только не сделаешь. Вполне реалистично выглядит корабль с 1200 поселенцами в «заморозке», и десятком «на вахте». Каждый год вахта сменяется, благодаря чему все 1200 за полёт один год успеют на ней побыть, а за одно дважды пройдут процедуру «консервации». По прибытии на место все колонисты «приводятся в чувства» и занимаются освоением новой планеты.

Но одна нерешённая загвоздка: из тех, кто отправит колонистов в путь, никто никогда даже не узнает об успехе — умрут раньше. Ни о какой пользы от этой колонизации для оставшихся на Земле речи вообще не идёт. Так зачем же это надо?

Финансирование

Собственно говоря, именно последний абзац прошлого пункта и был основой моего скептицизма многие годы: пусть даже технические проблемы преодолимы, добровольцев можно и для экспедиции в ад найти, но зачем кто-то будет вкладывать безумные деньги и прочие ресурсы в проект, который не сулит ничего практически полезного?

Всё решительно изменилось с появлением проекта Mars One: даже если сам он провалится, идея сделать грандиозное шоу из в принципе бессмысленной экспедиции по колонизации другой планеты явно не умрёт. Рано или поздно человечество освоит всю Солнечную систему, доведёт до совершенства технологию анабиоза, разовьёт технологию термоядерного двигателя до нужного уровня и изучит автоматическими зондами планеты ближайших звёзд. А там обязательно найдётся кто-то, кто сочтёт доходы от шоу межзвёздного масштаба достаточными для астрономических инвестиций в первый пилотируемый звездолёт. Пройдут тысячи, а может и только сотни лет, и история вновь повторится, только уже не в Солнечной системе, а в новой колонии, которая отправит корабль туда, куда ещё не ступала нога человека.

Так почему к нам ещё не прилетели?

Раз уж пишу о неизбежности колонизации Галактики человечеством, нельзя не затронуть вопрос о том, почему к нам ещё не прилетели с других планет.

Авторы зачастую исходят из того, что экспоненциальный рост числа колоний должен привести к колонизации всей Галактики за достаточно короткое время — десятки миллионов лет максимум. А т.к. десятки миллионов лет в масштабах времени жизни звёзд — ничто, наша планета должна была быть колонизирована высокоразвитой цивилизацией ещё до нашего появления. Из этого делают вывод, что иных цивилизаций просто нет.

Но, простите, откуда экспонента?.. Пока в ближайшем окружении Земли кроме Тау Кита можно рассчитывать на пригодность для колонизации только планет звезды Глизе 581, до которой уже более 200 лет полёта. Да и то есть все шансы, что атмосферы её планет вымерзли на их тёмной стороне, тогда и этого варианта нет. Вполне логично предположить, что и колонии смогут отправить не более пары новых экспедиций, а у некоторых и вовсе не найдётся направлений для полёта, кроме как назад к родительской колонии. В такой ситуации рост числа колоний может оказаться даже всего лишь линейным, а тогда время «захвата» Галактики превышает возраст Вселенной на порядки. Даже при более оптимистичном сценарии речь всё равно будет идти о миллиардах лет. А это уже весьма серьёзно даже по астрономическим масштабам.

От себя добавлю. Автор статьи упустил из внимания один интересный момент:
Внутри быстролетящего космического корабля время идёт медленнее. Это можно сравнить с мюоном, время жизни которого 2.2 микросекунды, летящего со скоростью, в 99% от скорости света. С его точки зрения, он успевает пролететь 660м., а с нашей - 32 км. Из-за того, что скорость света - константа.
Это значит, что при достаточно высоких скоростях, близких к световым, гибернация может и не понадобиться. Но, опять же, при условии, что мы найдём способ пережить колоссальные перегрузки до достижения этих самых скоростей.
Другое дело, что тех, кто останется на Земле, это замедление времени не коснётся и их поколение вряд ли доживёт до известий о достижении планет.

источник: