Наука Плоского Мира - Терри Пратчетт

В начале книги мы уже обращали внимание на то, что как только количество опускаемых и поднимаемых грузов уравновешивается, преодоление притяжения Земли, по сути, становится «бесплатным», т. е. не требует никаких затрат энергии. После этого можно строить межпланетный корабль прямо в космосе, используя сырье, добытое на Луне или в поясе астероидов. И в итоге космический лифт дает вам новое место для старта — именно поэтому мы и использовали его в качестве метафоры для описания таких процессов, как жизнь.

Идея космического лифта принадлежит русскому инженеру родом из Ленинграда Ю. Н. Арцутанову, который изложил ее в статье, опубликованной в газете «Комсомольская правда» 1960 года. Сооружение, которое он назвал «канатной дорогой на небо», по его расчетам могло бы поднимать на орбиту до 12 000 тонн в день. Западные ученые обратили внимание на эту идею, благодаря Джону Айзексу, Хью Бреднеру и Джорджу Бэкусу. Этих специалистов мало занимали полетами в космос, поскольку они были океанографами — единственными людьми, которые всерьез интересовались подвешиванием грузов на длинных канатах. За тем только исключением, что они хотели погружать канаты в океан, а не поднимать их в космическое пространство. Океанографы не были знакомы с более ранней работой Арцутанова, но вскоре его предвидение получило известность и на западе. В 1967 году космонавт-художник Алексей Леонов написал картину, изображающую космический лифт в действии.

Такую простую, но практически нереализуемую идею может высказать множество людей, но она так и останется никому не известной, потому что кажется неосуществимой с помощью современных технологий. А это означает, что одна и та же идея, будет переоткрыта разными людьми независимо друг от друга. В 1963 году писатель-фантаст Артур Ч. Кларк размышлял об одном способе увеличения количества геостационарных коммуникационных спутников: новые спутники с помощью кабелей подвешивались к уже существующим спутникам с геостационарной орбитой. Впоследствии он понял, что этот же метод можно использовать для создания космического лифта — эту идею он позднее развил в своем романе «Фонтаны рая»[139]. В 1969 году ту же идею о «подвешивании» спутников высказали А. Р. Коллар и Дж. У. Флауэр. А в 1975 году Джером Пирсон предложил аналогичную концепцию «орбитальной башни».

Разумеется, можно проложить более одного кабеля — как только у вас есть хотя бы один космический лифт, можно без серьезных затрат поднять в космос все необходимое; так почему бы не пойти до конца? В романе Чарльза Шеффилда «The Web Between the Worlds»[140] описывается целое кольцо космическких лифтов, расположенных вокруг экватора. Именно его и обнаружили волшебники. По иронии судьбы, развитие человеческой цивилизации в масштабе эволюции заняло так мало времени, что волшебники не застали нас самих…

Есть ли в идее космического лифта какие-то реальные перспективы, или это просто плод разыгравшегося воображения? В 2001 году две группы ученых из NASA провели технико-экономическое исследование вопроса и пришли к выводу, что с технологической точки зрения космический лифт вполне осуществим. В принципе. Дэвид Смитермен, возглавлявший одну из групп, считает, что настоящий космический лифт может быть построен к 2100 году.

Основной проблемой остается кабель. Напряжение в нем возрастает снизу вверх, поскольку каждый отрезок кабеля должен удержить только ту часть, которая находится под ним. Следовательно, толщина кабеля должна быть минимальной внизу и возрастать по ходу движения вверх. Главный вопрос состоит в том, какой материал обладает достаточной прочностью, чтобы выдержать такое напряжение. Сталь для этого не годится: если толщина кабеля у его основания составляет 4 дюйма (10 см), то в верхней части она бы достигала 2,5 триллионов миль (4 триллиона км) — это на инженерном языке означает, что сталь использовать нельзя, так как она слишком тяжелая и с ростом длины кабеля напряжение в нем увеличивается чрезвычайно быстро. Более подходящим материалом будет кевлар — в этом случае диаметр верхней части составлял бы всего 1600 метров, то есть немногим больше мили. Но с практической точки зрения это все равно слишком много.

Чтобы размер кабеля был приемлемым, его прочность на разрыв должна составлять не менее 62,5 гигапаскалей, то есть в 30 раз прочнее стали и в 17 раз прочнее кевлара. Такие материалы действительно существуют — наиболее известными из них являются улеродные нанотрубки, представляющие собой молекулу в форме пустотелого цилиндра, состоящего из атомов углерода. Они имеют некоторое отношение к молекулам бакминстер-фуллерена, которые состоят из 60 атомов углерод и по форме напоминают футбольный мяч. Предел прочности углеродной нанотрубки составляет не менее 130 гигапаскалей, что в два с лишним раза превышает требуемый уровень. Единственная проблема состоит в том, что на данный момент наша технология позволяет создавать трубки с длиной не более нескольких микрон. Если удастся довести эту длину до 4 миллиметров, нанотрубки можно будет встроить в композитный материал, обладающий необходимой прочностью.

Вторая проблема связана со строительством наземной базы. Чем выше находится нижний конец кабеля, тем больше экономия материала наверху, где сосредоточена основная часть его массы. По этой причине в нашем рассказе упоминается та самая «чахлая улитка», расположенная у основания кабеля. Согласно исследованию NASA, наилучший вариант предполагает строительство башни высотой не менее 6 миль (10 км). Для уменьшения высоты самой башни ее можно построить на вершине горы, однако в случае разрыва кабеля его фрагменты окажутся на земле. Поэтому более разумным решением будет строительство башни в океане вблизи экватора. Современные технологии в принципе позволяют построить башню высотой 12 миль (20 км).

Последняя проблема, которую нужно будет решить конструкторам — это механизм перемещения капсул вверх/вниз по кабелю. Каким бы ни было конкретное решение, оно должно обеспечивать высокую скорость и быть экономным в плане технического обслуживания. Магнитная левитация кажется подходящим вариантом.

После этого главной задачей будет защита кабеля от метеоритов и высокоэнергетических частиц. Проще простого.

Построив космический лифт, мы сможем приступить к колонизации других миров. Наиболее очевидной целью является Марс. Прибыв туда на множестве небольших серийно выпускаемых кораблей, мы первым делом спустим вниз кабель и построим космический лифт на Марсе. Ведь мы уже находимся на орбите, так почему бы не воспользоваться этим преимуществом? Здесь мы снова видим метафорическое проявление космического лифта: как только у нас есть хотя бы один, появляется необозримый спектр новых возможностей. Правда, нам придется воспользоваться другим способом для высадки людей на поверхность планеты, чтобы построить марсианскую базу, с которой и будет соединен кабель.

Марс — не самое благоприятное место для жизни, поэтому следующим шагом станет его терраформирование, то есть преврашение в подобие Земли. Этот процесс вполне достижим на практике и подробно описан в трилогии Кима Стэнли Робинсона «Красный Марс», «Зеленый Марс», «Голубой Марс». В плане защиты от метеоритов Марс ничем не лучше Земли, однако маловероятно, что Марсианская колония будет уничтожена одновременно с основной частью населения на Земле. А поскольку жизнь способна к размножению, то в случае гибели населения на одной из планет, оно будет быстро восстановлено за счет другой. Спустя несколько веков, вы уже вряд ли заметите между ними разницу. Есть и более амбициозный план, который может принести свои плоды — отправиться к звездам. Когда мы будем готовы к подобному путешествию, мы уже будем располагать достаточно мощными интерферометрическими телескопами, чтобы обнаружить звезды с пригодными для жизни планетами. После этого главной проблемой будет найти способ, чтобы туда попасть.

На эту тему есть множество самых разных идей, и ничего нового мы к ним добавить не можем. Представьте себе людей викторианской эпохи, пытающихся предсказать жизни в 1990-х. Развитие экстеллекта — это эмерджентный процесс — иначе говоря, мы не имеем ни малейшего представления о том, какая мысль посетит нас следующей, но, скорее всего, мы будем удивлены.

Один из способов, который может помочь, если все остальные потерпят неудачу, — это «Корабль поколений», гигантская космическая станция, которое может вместить население целого города. На протяжении многовекового путешествия корабля люди будут питаться, размножаться, обучать подрастающее поколение и умирать. Если он будет достаточно большим и интересным, они, возможно, даже забудут о первоначальной цели своего путешествия. Плоский Мир тоже можно считать одним из таких кораблей — он находится в движении, его обитатели не знают цели своего путешествия, создатели снабдили его небольшим и послушным солнцем (устранив тем самым разные неблагоприятные флуктуации) и — ни много, ни мало — пятью биоинженерными существами, которые находят удовлетворение в том, что расчищают окружающее пространство от назойливого космического мусора…