Что такое экзопланеты и как ищут жизнь во Вселенной
Что такое экзопланета
В слове «экзопланета» приставка «экзо» означает «вне», «снаружи». Получается, что экзопланеты — это все планеты за пределами Солнечной системы. Большинство из них, как и Земля, вращаются вокруг звезд, но встречаются и не привязанные к орбите определенной звезды.
Большинство открытых экзопланет находятся в одном регионе нашей Галактики — внутри Млечного пути. При помощи мощных телескопов ученые измеряют размеры планет, их состав и поверхность. Большая часть открытых экзопланет состоят из тех же элементов, что и планеты Солнечной системы. Отличаются только комбинации и соотношение: на некоторых больше воды и льда, на других — железа и углерода. При этом нет ни одной планеты, которая была бы идентична Земле или другим телам Солнечной системы.
Первую экзопланету обнаружили в 1992 году. С тех пор астрономы идентифицировали тысячи планет, и их число постоянно растет. С Земли не всегда просто обнаружить новые тела: не хватает мощности телескопов, и обзор может перекрываться звездами или другими планетами. Количество открытых небесных объектов может увеличиться в разы, как только ученые наладят технологию запуска космических роботизированных телескопов, которые будут отправлять на Землю данные о своих наблюдениях. Часть таких телескопов уже запущена в космос, но развитие направления поможет ускорить процесс открытия и изучения небесных тел.
Какие бывают типы экзопланет
Наша Галактика состоит из огромного количества звезд — не менее 100 млрд, включая Солнце. Если представить, что вокруг каждой звезды вращается минимум одна планета, то количество неоткрытых экзопланет представляется астрономическим. При этом ученые предполагают, что у каждой звезды есть своя система, в которую входит сразу несколько планет. В таком случае количество экзопланет внутри одного Млечного Пути может составлять триллионы.
Тысячи лет до нашего поколения люди догадывались о существовании планет за пределами Солнечной системы. Сейчас мы точно знаем, что экзопланеты существуют и их много, но все еще не можем добраться ни до одной из них. У ближайшей к Земле звезды — Проксима Центавры — есть минимум одна планета. Вероятно, это планета земного типа, и на ней может находиться вода. Но лететь до нее придется более четырех световых лет, при этом ученые пока не могут с точностью описать свойства планеты и сказать, подходит ли она для жизни. Остальные экзопланеты находятся на расстоянии сотен или тысяч световых лет от нас, и посетить их пока нет никакой возможности.
С момента открытия первой экзопланеты прошло почти 30 лет, но мы до сих пор не знаем о всем разнообразии существующих планет. Поэтому их деление скорее условно.
Газовые гиганты
В космосе встречаются газовые гиганты, наподобие Юпитера и Сатурна. Сейчас известно о 1367 экзопланетах такого типа. Самые известные из них:
51 Pegasi b — газовый гигант с атмосферной температурой более 1000 °C. Первая открытая планета из тех, что вращаются вокруг звезд солнечного типа.
KELT-9 b — cамая горячая известная экзопланета. Температура на дневной стороне может подниматься до 4600 °C. Находится на расстоянии 667 световых лет от Земли.
Нептунианские экзопланеты
Маленькие планеты с атмосферой, на которых преобладают водород и гелий. Открыто 1484 планеты, самые известные:
Kepler-1655 b — экзопланета, похожая на Нептун. Полный оборот вокруг звезды (то есть, один год) на Кеплере, проходит за 11,9 дней. Экзопланету открыли в 2018 году.
GJ 436 b — экзопланета, которая находится относительно близко к Земле: лететь до нее придется 32 года.
Суперземли
Экзопланеты из газа, горных пород и их комбинаций, которые в несколько раз больше Земли. Открыто 1346 планет, самые известные:
Barnard’s Star b — вторая самая близкая к Земле экзопланета, лететь до нее шесть лет. Планету открыли в 2018 году. Она в 3,2 раза больше нашей планеты. Звезда, вокруг которой вращается экзопланета, дает ей только 2% энергии, которую получает Земля от Солнца.
GJ 15 A b — экзопланета, которая вращается вокруг звезды красного карлика в 11 световых годах от Земли. В ее системе есть еще одна планета, что делает ее ближайшей к нам суперземлей со своей системой.
Планеты земного типа
Скалистые тела, похожие на Землю, Марс или Венеру. Открыто 164 планеты, самые известные:
TRAPPIST-1 e — ее масса составляет 60% массы Земли, а год на планете длится 6,1 дня. Планету открыли в 2017 году.
TRAPPIST-1 d — как и Земля — третья планета от своей звезды. Скалистая планета с температурой поверхности около 2290 °C.
Как ищут экзопланеты
Экзопланеты находят при помощи мощных телескопов, которые располагаются на Земле или летают в космосе. Изучение неба через космический телескоп обсерватории NASA «Кеплер» показало, что в Млечном пути находится больше планет, чем звезд. Данные рассчитывались через статистическую оценку. Сейчас ученым известно, что в Галактике сильно распространены маленькие планеты. Однако открывать их сложно: в силу их размера они могут быть не видны в телескоп. Все усложняется тем, что от них, в отличие от звезд, не исходит света. Вдобавок яркий свет звезды может скрывать планету: это как пытаться рассмотреть пылинку на включенной лампе.
Чтобы найти экзопланету, астрономы пытаются обнаружить признаки нахождения планеты у материнской звезды. Свойства звезды могут меняться, если вокруг нее вращается планета. Во-первых, планета влияет на вращение: звезда начинает немного раскачиваться, и специальное оборудование может уловить это движение. Планета — единственное, что может повлиять на такое изменение. Во-вторых, мощный телескоп может поймать небольшую тень, которая исходит от планеты на звезду. Существуют и другие способы поиска, но эти два считаются основными и применяются чаще всего.
Несмотря на существование таких способов, ученым пока не хватает мощностей, чтобы открыть все планеты. До сих пор не было обнаружено ни одной системы, похожей на Солнечную. Вероятно, это говорит о том, что современные телескопы не могут уловить маленькие планеты. К тому же многие из них вращаются на далеком от звезд расстоянии, и на них почти не падает свет, что делает их поиск почти невозможным с далекого расстояния.
Актуальные прогнозы исследований экзопланет
Мощные телескопы и технологии нового поколения помогут открыть все большее количество экзопланет. Они помогут приблизить нас к поиску планет, похожих на Землю: такие вращаются относительно далеко от звезд и имеют маленькие размеры.
Космический телескоп Джеймса Уэбба
Гигантский телескоп размером с теннисный корт будет запущен в космос из Французской Гвианы в 2021 году. Телескоп будет наблюдать Вселенную в инфракрасном свете, изучать формирование планетных систем и состав атмосфер экзопланет. Ожидается, что он станет главным космическим инструментом нынешнего десятилетия.
Космическая платформа: телескоп Нэнси Роман
В середине 2020-х годов в космос запустят электростанцию телескопов, которая поможет лучше изучить экзоланеты. Окно зрения этой станции будет в 100 раз превышать окно самого мощного телескопа NASA, который сейчас занимается поиском планет. Главная цель — изучение темной материи и темной энергии, но в рамках своей программы он будет делать и фотографии экзопланет. С его помощью начнут исследовать плотные звезды Млечного Пути, а на их фоне можно поймать и новые планеты.
Зачем изучать экзопланеты
Теоретически, изучение экзопланет поможет ответить на вопрос: «одни ли мы в этой Вселенной?». Поиск новых планет — одно из самых быстроразвивающихся направлений астрономии. Изучение разных космических тел поможет лучше понять, как устроена Солнечная система, как она сформировалась, и есть ли в мире похожие группы планет. А также, существует ли планета, настолько похожая на Землю, что на нее можно переехать.
В погоне за этими ответами ученые делают новые открытия и раскрывают детали Вселенной. В частности, находят возрастные планеты и делают предположения о том, как может развиваться Солнечная система и какие у нее сроки жизни.
Основная цель направления — поиск признаков жизни во Вселенной. Небо экзопланет может содержать элементы, которые помогут ответить на этот вопрос.
Зачем нужны планеты кроме земли
Меня всегда занимала мысль, если Бог создал обитаемой только одну Землю, то зачем нужны другие планеты? Зачем нужна Венера с серными дождями и кусок льда Уран?
Вчера я получила ответ на этот вопрос. Мы с Женей как всегда перед сном смотрели канал Мультимания, где по вечерам идет серия обучающих мультиков Роберта Саакаянца и вчера была «Физика для самых маленьких».
В Библии написано, что Земля висит не на чем. Потом ученые догадались, что Земля как бы большой магнит, вокруг магнитное поле и силы притяжения и отталкивания настолько равны, что она никуда не притягивается и не отталкивается, а висит на месте. На столе одного секретаря я видела такую модельку. Глобус с магнитом, и рамка снизу магнит и сверху магнит, если глобус поместить между магнитами, то он висит в воздухе между ними.
Чтоб жизнь на Земле развивалась, необходимо было поместить Землю на определенном расстоянии от Солнца, чтоб не сильно жарко, чтоб не сгорели и не сильно холодно, чтоб не замерзли и чтоб она там крепко висела. Так вот оказывается, все остальные планеты играют роль противовесов, этаких гирек, которые помогают Земле висеть на своем месте. Они тоже магниты, причем их состав влияет на силу их вращения и соответственно на силу их магнетизма. И в мультике сказали, что если одна из этих планет пропадет, то все остальные планеты притянутся к друг другу со страшной силой, соответственно врежутся в друг друга и взорвутся. Вся эта система называется Закон Всемирного Тяготения. Причем термин я слышала, но думала, что он относится только к гравитации.
Я поняла, что я увлеклась в детстве гороскопами только потому, что у меня была никакущая учительница по физике! А физика меня интересовала! У меня и книжки были всякие из серии «Занимательная физика дома», надо было опыты всякие делать в домашних условиях, но без постороней помощи я в ней так и не разобралась(((
ТОП-7 планет, подходящих для колонизации
Земля – общий дом для более, чем 7-ми миллиардов человек. Пищи и ресурсов хватит ещё надолго, да и перенаселение пока что нам не грозит (если не говорить об отдельных странах). Однако учёные уверены, что вечно такая относительная идиллия не сможет продержаться, и пусть не в ближайшее время, но когда-то наша планета перестанет быть пригодной для жизни. Это может быть результатом мировой войны, глобального катаклизма или космического воздействия. Каков же выход для человека? Неплохо было бы переселиться на другую пригодную для проживания планету, конечно, заблаговременно её для этого подготовив. Давайте же рассмотрим ТОП-7 планет, которые может колонизировать человек для будущего переселения.
Спойлер: Это точно не Плутон, потому что он — не планета.
7 место. Меркурий
Среди других объектов Солнечной системы планета Меркурий рассматривается как кандидат для колонизации. Лучше всего заселять район полюсов, т. к. там имеются ледяные шапки (пока что предположительно) и минимальны суточные перепады температуры. На Меркурии не будет проблем с энергией благодаря близкому расположению к Солнцу, да и на полезные ресурсы эта планета богата, жаль только не на пищевые… К достоинствам Меркурия можно отнести наличие магнитного поля, которое сможет справиться с солнечным ветром и космическим излучением, хотя не так эффективно, как Земля.
Но близость к Солнцу и отсутствие более-менее плотной атмосферы делают Меркурий не столь привлекательным в плане колонизации. Ну и бонусным недостатком является продолжительность суток в 176 земных. Терраформирование в таких условиях просто нецелесообразно, поэтому придется обходиться колонией под землёй. В любом случае организация возможности проживания человека на Меркурии будет довольно длительной и трудозатратой. Из-за гравитации Солнца даже сам перелёт будет чрезвычайно энергозатратным и опасным. Именно поэтому лишь 7 место.
6 место. Kepler-438 b
Для разнообразия рассмотрим две планеты вне Солнечной системы, но наиболее пригодных для жизни. Не исключено, что в далёком будущем мы сможем преодолевать межзвёздное пространство за сроки, не превышающие человеческую жизнь, поэтому и далёкие миры целесообразно рассматривать как места колонизации.
Находится Kepler-438 b в созвездии Лира на расстоянии 470 световых лет от Земли. Сегодня она считается наиболее похожей на Землю по ряду характеристик, поэтому и наличие жизни на ней оценивается очень высоко. Эта планета немного больше нашей, а её расположение от звезды оптимально для наличия воды в жидком виде и вполне приемлемой температуры. В каталоге жизнепригодных планет Kepler-438 b находиться на втором месте после Голубой планеты, а это уже о чём-то говорит.
Единственное, что ставит под вопрос пригодность для жизни Kepler-438 b, так это недавно обнародованные результаты наблюдений за звездой, вокруг которой вращается планета. Астрономы заметили, что эта звезда очень часто производит сильные выбросы радиационного излучения. Так что не всё так радужно, да и лететь до неё далековато. Поэтому 6 место.
5. место. Проксима Центавра b
Год на этой планете длится всего 11 земных суток. Звезда Проксима Центавра небольшая, а значит и зона обитаемости вокруг неё ближе, чем у Солнца. А, следовательно, и орбита планет тоже будет меньшей, поэтому и виток вокруг звезды происходит быстрее. Кстати, подобно Луне с Землёй Проксима Центавра b обращена к своей звезде всегда только одной стороной, поэтому в одном полушарии вечная ночь, а в другом – постоянный день.
Учёные всерьёз заговорили, что неплохо было бы отправить туда зонды, а точнее – нанозонды весом 1 грамм, которые смогут долететь до этой планеты за 20 лет.
4 место. Луна
Луна (да, это не планета) наиболее привлекательна тем, что полёт к ней составляет всего 3 дня, и построить там базу не так затратно, как на других космических объектах. На спутнике Земли была обнаружена вода, небольшое количество которой сконцентрировано на полюсах. Собственно говоря, и всё – более Луна ничем не привлекательна как место для переселения.
К сожалению, среди всех рассмотренных вариантов терроформирование Луны пожалуй будет наиболее сложной. Она лишена и подходящей для жизни атмосферы, и существенного магнитного поля. Так что от метеоритов и радиации защиты практически никакой. К тому же нужно решать проблему всепроникающей лунной пыли, которая не только портит оборудование, но и проникает в лёгкие человека. В общем, для создания земных условий на Луне придется сильно постараться. Но её близкое расположение к Земле является неоспоримым преимуществом.
Сегодня Луна рассматривается, прежде всего, как место проведения научных исследований и как источник полезных ископаемых. В особенности землян привлекает наличие там гелия-3, в котором мы будем нуждаться в обозримом будущем.
3 место. Венера
Венера – соседка Земли и по совместительству одна из самых горячих планет в нашей системе. Всему виной плотнейшие облака, которые удерживают полученное тепло в атмосфере. Из-за этого средняя температура на планете составляет 477 °C. Тем не менее, если решить проблему с облаками, то вполне реально получить в итоге условия, подобные земным. К тому же добираться до Венеры гораздо проще, чем к любой другой планете.
Венеру заслуженно называют близнецом Земли, т.к. их диаметр и масса очень схожи.
Кроме решения проблемы чрезвычайной жары человеку придется решать проблему с водой, которой на Венере не обнаружено, но всё же есть надежда, что где-то в недрах планеты она есть. Неприятен и тот факт, что без облаков Венера может оказаться подвержена радиации из-за слабого магнитного поля.
Учёные уже имеют представление о том, как подготовить Венеру к активному терраформированию. Можно установить специальные экраны между планетой и Солнцем, которые снизят поток солнечной энергии, что позволит значительно снизить температуру. Менее изящным способом является бомбардировка Венеры кометами и астероидами, которые несут лёд. К тому же согласно расчётам так можно раскрутить планету и сократить венерианские сутки, которые сейчас составляют 58,5 земных. В процессе формирования гидросферы уже можно будет начать закидывать туда водоросли и земные микроорганизмы.
Таким образом, колонизация Венеры вполне возможна, пусть и не в ближайшем будущем, ведь сейчас для этих целей человечеством выбрана иная планета…
2 место. Титан
Да, Титан, спутник Сатурна, не является планетой, но в наш перечень очень колоритно вписывается. Это одно из немногих мест в Солнечной системе, где на данный момент возможно существование жизни (кроме Земли конечно) хотя бы в самой примитивной форме. Согласно актуальным исследованиям на Титане имеется углерод, водород, азот и кислород – всё необходимое для жизни. К тому же достаточно плотная атмосфера обеспечивает надёжную защиту от космического излучения. На Титане есть всё необходимое для жизнедеятельности колонии: от воды до возможности получения ракетного топлива. Титан очень привлекателен в экономическом плане, т.к. жидких углеродов там в сотни раз больше, чем всех нефтяных запасов на Земле. К тому же все эти сокровища находятся прямо на поверхности спутника в виде озёр.
Человеку на Титане может навредить низкое давление, низкая температура и наличие цианистого водорода в атмосфере. Без специальных скафандров на первых парах не обойтись. Неприятным фактором является и гравитация, которая ниже нашей в 7 раз. Из-за этого наш организм может пострадать. А ещё там нередко бывают сильные землетрясения.
Очень высока вероятность того, что Титан станет 3-м космическим объектом после Луны и Марса, на котором высадится человек. Сегодня его в первую очередь рассматривают как источник ресурсов, которые на Земле постепенно заканчиваются.
1 место. Марс
Именно Марс претендует на планету, которую человек колонизирует первой. Красная планета подходит для создания жизнепригодных для человека условий, по словам учёных, на сегодняшний день в наибольшей степени.
Неоспоримым преимуществом Марса является возможность производства пищевых ресурсов, кислорода и стройматериалов на месте. Это неоспоримый плюс перед другими вариантами планет Солнечной системы. Всё это позволит осуществить задачу терраформирования, что в конечном итоге позволит создать земные условия. Человеку будет гораздо проще привыкнуть к марсианским суткам, которые составляют 24 часа и 39 минут. Животные и растения тоже будут в восторге.
На Марсе точно есть вода. Это подтверждают последние исследования ребят из НАСА. А вода – это жизнь! Она, правда, в замороженном состоянии, но есть предположение, что на Марсе обширные подземные запасы. Тамошняя почва при дополнительной обработке пригодна к выращиванию земных растений.
Красная планета серьёзно рассматривается как место для создания «Колыбели человечества» на случай, если на нашей планете произойдёт глобальная катастрофа. Правда пока это далёкая перспектива, а сейчас на красную планету смотрят скорее как на место, где возможно проводить интересные исследования и эксперименты, которые на Земле проводить опасно.
Кстати есть мнение, что наша цивилизация зародилась на Марсе, но вынуждена была переселиться на Землю.
Среди главных проблем, которые нужно решать, выделяют слабое магнитное поле Марса, разряженную атмосферу и гравитацию, равную 38% от земной.
Сегодня исследованиям Марса препятствует дороговизна полётов. Конечно, ведь правительства всех стран считают, что лучше тратить миллиарды на вооружение, чем на покорение других миров… Так что будем надеяться, что мы успеем организовать на Марсе хотя бы города со своей атмосферой до того, как окончательно загадим Землю.
Полёт на Марс занимает около 9 месяцев, но в обозримом будущем намечаются разработки новых двигателей, которые значительно смогут сократить этого время. Если сравнивать с полётом к Меркурию, то энергозатраты просто мизерные, не говоря уже о сравнении с межзвёздными перелётами.
В общем, Марс оптимальный вариант в плане соотношения пригодности для жизни и расстояния от Земли.
Заключение
Уже в ближайшие 20 лет человек высадится на Марс. Это будет большой полезный опыт в плане освоения других планет. Сегодня о массовом переселении землян и речи быть не может, да и необходимости пока нет. Но зато мы точно знаем, есть не одна планета, которая сможет стать нашим новым домом.
О выходе новых статей рассказываем в соцсетях
Космос — это как Америка до Колумба: Стивен Хокинг о том, зачем нам другие планеты
Теории и практики
Зачем нам космос? Чем оправдать огромные усилия и деньги, затраченные на то, чтобы доставить с Луны несколько камней? Нет ли на Земле более важных дел? Ответ ближе, чем кажется: в далекой перспективе — чтобы найти новый дом, в ближайшей — чтобы повысить престиж науки, и главное — чтобы по-новому взглянуть на земные проблемы. T&P публикуют отрывок из бестселлера Стивена Хокинга «Краткие ответы на большие вопросы», в котором ученый объясняет, почему роботизированные полеты не должны вытеснять пилотируемые, и рассказывает, как они с предпринимателем Юрием Мильнером собирались лететь к Альфе Кентавра.
Краткие ответы на большие вопросы
Стивен Хокинг
Бомбора. 2019
В смысле ситуация похожа на ту, что была в Европе до 1492 года. Наверняка многие говорили, что поощрять сумасбродство Колумба — выбрасывать деньги на ветер. Однако открытие Нового Света оказало огромное влияние на Старый. Только представьте, что мы бы жили без бигмака или KFC! Наше распространение в космосе будет иметь еще больший эффект. Это полностью изменит будущее человечества и, возможно, определит, есть ли у нас вообще какое-то будущее. Это не решит никаких насущных проблем на планете Земля, но даст нам возможность посмотреть на них с другой стороны и заставит смотреть больше вперед, чем оглядываться назад. Надеюсь, это объединит человечество для решения общих задач.
Конечно, это долгосрочная стратегия. Под «долгими сроками» я подразумеваю сотни или даже тысячи лет. В течение тридцати лет мы можем построить базу на Луне, в ближайшие пятьдесят — добраться до Марса, через двести — исследовать спутники других планет. Я говорю о пилотируемых полетах. Роботы-вездеходы уже колесят по Марсу, мы уже посадили зонд на Титан — спутник Сатурна, но если думать о будущем человечества, нам нужно отправляться туда самим.
Космические путешествия — удовольствие недешевое, но они потребуют лишь малой толики мировых ресурсов. Бюджет НАСА остается приблизительно неизменным в реальных цифрах со времен экспедиций «Аполлонов», но сократился с 0,3% ВВП США в 1970 году до 0,1% в 2017 году. Даже если в двадцать раз увеличить международный бюджет, чтобы всерьез заняться освоением космоса, это будет составлять лишь доли процента от мирового ВВП.
Конечно, найдутся те, кто станет утверждать, что эти деньги лучше потратить на решение земных проблем, таких как изменение климата или загрязнение окружающей среды, чем вкладывать их, возможно, в бесплодные поиски новой планеты.
Я не отрицаю важности борьбы с последствиями изменения климата и глобального потепления, но мы можем заниматься этим и заодно выделить четверть процента мирового ВВП на космос. Неужели наше будущее не стоит четверти процента?
В 1960-е годы мы считали, что космос стоит больших усилий. В 1962 году президент Кеннеди обещал, что в ближайшее десятилетие Соединенные Штаты отправят человека на Луну. Двадцатого июля 1969 года Нил Армстронг и Базз Олдрин совершили посадку на поверхности Луны. Это изменило будущее человечества. Тогда мне было двадцать семь, я работал в Кембридже и пропустил трансляцию этого события. В этот день я был на конференции по проблемам сингулярности в Ливерпуле и слушал лекцию Рене Тома по теории катастроф. ТВ тогда не знало технологии «отложенного просмотра», да и телевизора там не было, но мой двухлетний сын пересказал мне, что видел.
Космическая гонка способствовала росту интереса к науке и ускорению технического прогресса. Под влиянием лунных экспедиций многие современные ученые пришли в науку с целью побольше узнать о нас и о нашем месте во Вселенной. Для мира открылись новые перспективы, которые дали возможность взглянуть на планету в целом. Однако с момента последней экспедиции на Луну в 1972 году и при отсутствии дальнейших планов на осуществление пилотируемых космических полетов общественный интерес к космосу погас. Это совпало с общим разочарованием в науке на Западе: она, конечно, приносила немало пользы, но не решала социальных проблем, вызывающих повышенное внимание.
Новая программа пилотируемых космических полетов могла бы во многом способствовать восстановлению общественного энтузиазма в отношении космоса и науки в целом.
Роботизированные миссии гораздо дешевле и, возможно, дают больше научной информации, но не могут приковать к себе общественное внимание. И они не выводят в космос человечество, что, настаиваю, должно стать нашей долгосрочной стратегией.
Планы по созданию базы на Луне к 2050 году и высадке человека на Марс к 2070 году могут активизировать космическую программу и придать ей особый смысл, как это было с заявлением президента Кеннеди в начале 1960-х. В конце 2017 года Илон Маск объявил о планах компании SpaseX создать базу на Луне и совершить пилотируемый полет на Марс к 2022 году, а президент Трамп подписал директиву, переориентирующую НАСА на космические исследования и открытия, так что, возможно, мы попадем туда и раньше.
Новый интерес к космосу может повысить репутацию науки в глазах общества в целом. Падение престижа занятий наукой имеет серьезные последствия. Мы живем в обществе, где науки и технологии играют важнейшую роль, однако в науку идут все меньше и меньше молодых людей. Новая и амбициозная космическая программа
может увлечь молодежь, стимулировать ее заниматься различными областями науки, а не только астрофизикой и космологией.
То же самое могу сказать и про себя. Я всегда мечтал о космических полетах. Но много лет я думал, что мечта так и останется мечтой. Прикованный к Земле в инвалидном кресле, как я могу ощутить величие космоса иначе, чем с помощью воображения и занятий теоретической физикой? Я никогда не думал, что у меня появится возможность увидеть нашу прекрасную планету с орбиты или проникнуть в бесконечность космического пространства. Это удел астронавтов, немногих счастливцев, которым довелось испытать чудо и восторг космического полета. Но я не учитывал энергию и энтузиазм отдельных личностей, цель которых — совершить этот первый шаг за пределы Земли. В 2007 году мне чрезвычайно повезло совершить полет с достижением состояния невесомости, и ощутить ее впервые в жизни. Это длилось всего четыре минуты, но было прекрасно, я мог бы делать это снова и снова.
В то время нередко повторяли мою фразу о том, что я опасаюсь за будущее человечества, если оно не выйдет в космос. Я был убежден в этом тогда, убежден и теперь. Надеюсь, я показал, что любой может принять участие в космическом путешествии. Уверен, что задача ученых, таких как я, совместно с инновационно мыслящими бизнесменами сделать все возможное, чтобы популяризовать восторг и чудо космических путешествий.
Но могут ли люди долгое время существовать вне Земли? Наши эксперименты на МКС — Международной космической станции — показывают, что человек в состоянии жить и работать многие месяцы вдали от Земли. Конечно, состояние невесомости на орбите приводит к ряду нежелательных физиологических изменений, в том числе к слабости костных тканей, создает практические проблемы с жидкостями и так далее. Поэтому, вероятно, желательно создание баз длительного пользования на планетах или спутниках. Если их располагать под поверхностью, можно обеспечить защиту от метеоров и космического излучения, а также тепловую изоляцию. Планета или спутник могут также стать источником сырья, которое потребуется внеземному сообществу для обеспечения устойчивого, независимого от Земли существования.
Где в Солнечной системе есть приемлемые места для создания человеческих колоний? Самое очевидное — Луна. Она близко, до нее относительно просто добраться. Мы уже ходили по ней и даже ездили на луноходах. С другой стороны, Луна маленькая, у нее нет атмосферы или магнитного поля, которое отражало бы солнечную радиацию, как на Земле. Там нет воды в жидком состоянии, хотя в кратерах на северном и южном полюсах, возможно, лежит лед. Колония на Луне может использовать его для получения кислорода с помощью ядерной энергии или солнечных панелей. Луна может стать базой для дальнейших путешествий по Солнечной системе.
Следующая очевидная цель — Марс. Он в полтора раза дальше от Солнца, чем Земля, и получает, соответственно, вдвое меньше тепла. В прошлом он обладал магнитным полем, но оно исчезло 4 миллиарда лет назад, оставив Марс без защиты от солнечной радиации. А это лишило планету почти всей атмосферы. Сейчас она составляет лишь 1% от земной. Однако в прошлом атмосферное давление могло быть выше. Можно судить об этом по следам, которые мы считаем пересохшими каналами и озерами. Сейчас вода в жидком состоянии не может находиться на поверхности Марса. При почти полном вакууме она должна испаряться. Но можно предположить, что на Марсе был теплый влажный период, в ходе которого могла возникнуть жизнь — либо спонтанно, либо в результате панспермии (то есть будучи занесенной откуда-то из Вселенной). Сейчас на Марсе нет признаков жизни, но если мы найдем свидетельства, что жизнь там существовала, это будет означать, что вероятность развития жизни на этой планете достаточно велика. Тем не менее придется проявить осторожность, чтобы не занести на Марс земную жизнь. Соответственно, придется позаботиться и о том, чтобы не привезти с собой марсианскую жизнь. У нас нет к ней иммунитета, и она может уничтожить жизнь на Земле. […]
Луна и Марс — наиболее подходящие места для создания космических колоний в Солнечной системе. На Меркурии и Венере слишком жарко, а Юпитер и Сатурн — газовые гиганты без твердой поверхности. Спутники Марса очень малы и не имеют преимуществ перед самим Марсом. Но некоторые спутники Юпитера и Сатурна могут оказаться подходящими. Европа, спутник Юпитера, имеет поверхность, покрытую льдом. Подо льдом может находиться вода, и в ней может существовать жизнь. А что, если высадиться на Европе и пробурить скважину?
Титан, спутник Сатурна, крупнее и массивнее нашей Луны и имеет плотную атмосферу. Созданная НАСА и Европейским космическим агентством автоматическая космическая станция «Кассини-Гюйгенс» опустила зонд на Титан. Были сделаны фотографии поверхности. Но там очень холодно, далеко от Солнца, и мне бы не хотелось жить на берегу озера из жидкого метана.
А если смело рвануть за пределы Солнечной системы?
Наши наблюдения показывают, что у значительного количества звезд есть планетные системы. Пока мы можем различить только гигантские планеты, типа Юпитера и Сатурна, но есть основания полагать, что с ними соседствуют и более мелкие, подобные Земле, планеты. Некоторые из них должны находиться в зоне возможной жизни,
то есть на расстоянии от звезды, допускающем существование воды в жидком виде на поверхности. В пределах тридцати световых лет от Земли находятся около тысячи звезд. Даже если один процент из них имеет землеподобные планеты в зоне жизни, то у нас есть десять кандидатов на роль Нового Света.
Например, Проксима-b. Эта экзопланета, ближайшая к Земле, но находящаяся на расстоянии четырех с половиной световых лет, обращается вокруг звезды Проксима Кентавра в звездной системе Альфа Кентавра. Недавние исследования показали, что она имеет с Землей много общего.
На самом деле расстояние до Альфы Кентавра очень велико. Чтобы достичь ее на протяжении одной человеческой жизни, космическому кораблю потребуется взять на борт топливо массой равной массе всех звезд в галактике.
Иными словами, при нынешних технологиях межзвездные путешествия крайне непрактичны. Провести уик-энд на Альфе Кентавра, видимо, мне вряд ли удастся.
Но благодаря воображению и изобретательности мы можем изменить ситуацию. В 2016 году мы с предпринимателем Юрием Мильнером анонсировали проект Breakthrough Starshot, долгосрочную научно-исследовательскую программу, цель которой — сделать реальностью межзвездные путешествия. Если получится, мы отправим зонд к Альфе Кентавра уже при жизни нынешнего поколения. Но позволю себе небольшое отступление.
Как родилась эта идея? Сначала наши исследования ограничивались пределами ближайшего космического окружения. Через сорок лет бесстрашный исследователь «Вояджер-1» вышел в межзвездное пространство*. При скорости 17,7 километра в секунду ему понадобится примерно 70 000 лет, чтобы достичь Альфы Кентавра. Звезда находится от нас на расстоянии 4,37 светового года — это примерно 40 триллионов километров. Если сегодня у Альфы Кентавра обитают живые существа, они остаются в блаженном неведении о приходе Дональда Трампа.
Очевидно, мы вступаем в новую космическую эру. Первые негосударственные астронавты будут первопроходцами, первые полеты — чрезвычайно дорогими, но я надеюсь, что со временем космические путешествия станут доступными большему количеству землян. Отправка все новых и новых пассажиров в космос придаст новый смысл нашему существованию на Земле и нашей ответственности за нее как управляющих, а это поможет лучше осознать наше место и будущее в космосе. Надеюсь, именно с космосом связана наша дальнейшая судьба.
Breakthrough Starshot — реальная возможность для человека начать вторжение в космическое пространство с целью оценить и опробовать перспективы его колонизации. Эта миссия направлена на проверку и подтверждение ряда концептуальных идей: миниатюризация космических аппаратов, световой двигатель и фазированная решетка лазерных излучателей. StarChip — полностью автономный космический зонд размером в несколько сантиметров — будет крепиться к световому парусу. Световой парус, изготовленный из метаматериалов, весит не более нескольких граммов. Предполагается, что на орбиту будут выведены тысячи таких зондов, оснащенных световыми парусами. На Земле группа лазеров, расположенных на площади в один квадратный километр, направит сфокусированный световой луч. Луч мощностью в десятки гигаватт пройдет через атмосферу и придаст ускорение парусу.
Эта инновационная идея напоминает мечту шестнадцатилетнего Эйнштейна о полете на световом луче. Зонд разгонится всего до 20% от скорости света — но это составляет 160 миллионов километров в час. Такая система достигнет Марса менее чем за час, Плутона — в считаные дни, через неделю обгонит «Вояджер», а в районе Альфы Кентавра окажется всего через двадцать лет. Там зонд сможет сделать фотографии планет, обнаруженных в системе, проверить у них наличие магнитного поля и органических молекул и с помощью своего лазерного луча отправить информацию на Землю. Этот сигнал будет принят той же лазерной системой, которая отправила его в полет. Время его прохождения оценивается примерно в четыре года.
В рубрике «Открытое чтение» мы публикуем отрывки из книг в том виде, в котором их предоставляют издатели. Незначительные сокращения обозначены многоточием в квадратных скобках. Мнение автора может не совпадать с мнением редакции.