Миллион световых лет

Тысячи астроботов, разогнанных «Звездой жизни» отправились в свой долгий путь к системе Центавра. Спустя три дня, после восполнения запасов энергии аналогичная партия зондов отправится к звезде Барнарда. Следующие 20 лет зонды периодически отправляли на Землю краткие сообщения о своем состоянии, положении и параметрах межзвездной среды. Ученые решили не упускать возможность уточнить трехмерную карту галактики, основываясь на измерениях астроботов. Отлетев от Земли на пару световых лет в обе стороны, зонды стали биноклем, между окулярами которого находилось целых четыре световых года. Глядя на звезды с этих двух столь далеких друг от друга точек, вы увидите их совершенно по-разному, и разумеется, сможете весьма точно измерить расстояние до них. Никто не мог быть уверенным, что боты долетят до своих целей, смогут там что-либо увидеть и отправить информацию на Землю, но даже составленная благодаря программе сверхточная карта галактики стоила всех потраченных усилий. Тем не менее, самые громкие открытия программы были впереди…

2095-й

В самом начале 20 века Альберт Эйнштейн своей общей и специальной теорией относительности перевернул представления людей о природе гравитации. Мы узнали, что она не является силой в привычном понимании, но представляет собой искривление самого пространства. В неискривленном пространстве фотон – квант света – летит строго по прямой. Но стоит фотону пролететь рядом с чем-нибудь тяжелым – звездой, черной дырой или целой галактикой, его траектория меняет направление, огибая массивный объект. Это происходит не потому, что его притягивает гравитация – фотон не имеет массы, поэтому будь гравитация именно силой, фотон игнорировал бы её. С точки зрения фотона, его траектория остается прямой, искривлено само пространство, в котором он летит. Для двумерной визуализации этого эффекта обычно используют натянутую ткань, в центр которой кладут какой-либо тяжелый объект, под весом которого ткань прогибается. Так же массивные объекты действуют на пространство-время, только они прогибают не двумерную, а четырехмерную (три пространственных измерения, плюс время) ткань пространства-времени. Огромный прорыв в понимании Вселенной, сделанный благодаря теории относительности, дал ученым надежду на скорое появление Теории Всего. Во Вселенной существуют четыре фундаментальных силы: гравитация, сильное ядерное взаимодействие, слабое ядерное взаимодействие и электромагнетизм. Теория относительности объяснила природу гравитации, квантовая механика объединила три оставшихся силы. Казалось бы, дело осталось за малым – объединить гравитацию с квантовой механикой, и мы получим универсальное уравнение, описывающее любое физическое явление во Вселенной. Однако, гравитация не спешила дружить с квантовой механикой – казалось, две теории абсолютно исключают друг друга. Весь 20-й, а затем и 21-й века прошли в безуспешных попытках объяснить природу Вселенной единым законом.

Головной боли физикам добавляли и белые пятна в космологии того времени. К примеру, расчеты показывали, что гравитация не способна удержать звезды в упорядоченных структурах галактик. Для поддержания самих галактик в стабильном состоянии нужно гораздо больше массы, чем наблюдалось. Физики не нашли ничего лучше, чем поставить на дырявой теории огромную заплатку и назвать ее темной материей. Согласно расчетам, во Вселенной должно было быть в пять раз больше темной материи, чем привычной нам – барионной. Что это за такая загадочная материя, которая никак себя не проявляет кроме, как гравитацией, но которой в пять раз больше, чем видимой материи? Этого никто не понимал. После открытия ускоряющегося расширения Вселенной головной боли у космологов стало еще больше. Невидимая и совершенно непонятная сила заставляет галактики разбегаться друг от друга с постоянно растущей скоростью. Силу, заставляющую вселенную расширяться, назвали темной энергией, о природе которой у физиков не было вообще никаких идей. Очевидно, наши представления об устройстве мира в то время были очень и очень неполными, и с точки зрения человека из 46 века, люди 21-го века мало чем отличались от своих средневековых предков.

Первый шаг к созданию Теории Всего сделала в 2095, сама того не подозревая, японский математик Оки Сатори. Она по необъяснимым причинам интересовалась геометрией многомерных пространств – сферой сугубо теоретической, пригодной разве что для тренировки мозга. По крайней мере, все так думали. Возможно, Оки фантазировала о многомерных мирах, и ей хотелось понять, какие законы физики действовали бы в 5- или 8-мерном мире. Мы знаем лишь то, что на факультативных занятиях для своих одаренных студентов она регулярно брала какой-либо физический закон, выраженный в уравнении, и вместе со студентами высчитывала, как он будет работать в многомерном мире. В один прекрасный день Оки взяла уравнения теории относительности и просчитала, как они изменились бы в 10-мерном мире. Полученные уравнения давали картину весьма странного мира, в котором гравитация оказывалась в пять раз сильнее, чем в привычном нам трехмерном мире, причем гравитационное искривление пространства становилось неоднородным на разных масштабах. Удивившись причудливости полученного мира, Оки, довольная собой, вскоре благополучно забыла об этом математическом эксперименте. Но через несколько месяцев она увидела публикацию своего приятеля Игоря, физика из Хабаровска, о новой интерпретации теории суперструн. Его версия не претендовала на звание Теории Всего, так как требовала аж 10 пространственных измерений. Оки позвонила приятелю, чтобы поиронизировать на тему своего недавнего интереса к 10-мерным мирам. Игорь хоть и счел это забавным (он считал себя единственным в мире чудаком, интересующимся многомерными мирами), но договорился с приятельницей ради интереса показать друг другу свои расчеты.

Математическая модель Оки, как оказалось, хорошо описала нашу Вселенную, и полученное уравнение не нуждалось в темной материи, чтобы заставить работать гравитацию. Если упростить, получилась следующая картина: теория относительности описывает гравитационное искривление трехмерного пространства. И работает безукоризненно на небольших с точки зрения астрономии масштабах. Но в масштабе галактик она требует добавления темной материи, чтобы всё работало. Уравнение Оки позволило выбросить из теории темную материю за ненадобностью, так как в десяти измерениях с ростом масштаба растет и количество дефектов пространства. То есть, на самых больших масштабах пространство искривляется намного сильнее и причудливее, чем в привычном нам трехмерном мире. Но мы уже знаем, что искривление пространства ощущается именно как гравитация. Также уравнение объяснило некоторые парадоксы теории относительности. Например, многие знают про гипотетические «червоточины» или «кротовые норы» – один из способов решения уравнений Эйнштейна. В десятимерной Вселенной кротовыми норами пронизано всё пространство-время, и они находятся в постоянном движении сквозь нее, оставаясь незамеченными для существ, ограниченных трехмерным мышлением. Такие микрочервоточины отлично объяснили эффект квантовой запутанности, который, казалось, нарушал следствия теории относительности. Из теории относительности следует, что ни материя, ни энергия, ни даже информация не могут двигаться быстрее скорости света, однако два спутанных между собой кванта могут мгновенно передавать друг другу информацию, даже находясь в световых годах друг от друга. Оказалось, что взаимодействие происходит через микрочервоточины квантовых размеров, структура которых пролегает за пределами привычных нам трех пространственных измерений.

Новая теория смогла одинаково хорошо объяснить не только квантовые эффекты, но и природу гравитации на всех масштабах. После публикации ее подхватили многие мировые физики. Теория в последующие годы доказала свою жизнеспособность, описав многие из неразрешимых ранее проблем. Но пройдет еще очень много лет прежде, чем люди научатся использовать новое знание для дальних космических путешествий…

2107-й

Прошла сотня лет с начала строительства ИТЭР – Интернационального Термоядерного Экспериментального Реактора. Хотя человечество уже давно освоило расщепление атома урана, термоядерный синтез не поддавался укрощению долгие годы. В обычном ядерном реакторе атомы обогащенного урана обстреливаются нейтронами, из-за чего атом урана распадается на несколько более мелких атомов. Если сложить массы полученных атомов, их сумма будет меньше, чем масса исходного атома урана. Эта разница масс превращается в чистую энергию по знаменитой формуле E=mc2, где Е – энергия, m – масса, а с – скорость света. Ее можно использовать неконтролируемо, как это происходит в атомной бомбе. А можно – дозированно и предсказуемо – это используется в атомном реакторе.

Термоядерный же реактор, наоборот, объединяет легкие ядра в более тяжелые. Например, если объединить ядра дейтерия и трития (тяжелые изотопы водорода), то получится один атом гелия и свободный нейтрон. Масса исходных компонентов выше, чем масса результата синтеза, и точно так же разница масс здесь превращается в энергию. Собственно, этот процесс и происходит в недрах звезд, благодаря чему они выделяют энергию в виде излучения. По сравнению с классическими ядерными реакторами технология синтеза дает намного больше энергии и меньше проблем с ядерными отходами. Но технически ядерный синтез в несколько раз сложнее, чем расщепление атома.

Теоретически синтез мог стать неиссякаемым источником энергии, ведь водорода и гелия, нужных для реакции, во Вселенной больше, чем всех остальных элементов вместе взятых. Однако прежде, чем люди научились получать от ядерного синтеза больше энергии, чем на него затрачивалось, ушел не один десяток лет. Вначале запуск самого ИТЭР много раз откладывался вплоть до 2030 года. Следующие 30 лет ушли на преодоление технических сложностей проекта. Разработанная в итоге технология удержания сверхгорячей плазмы вихревым магнитным полем стала прорывом, который облегчил ученым дальнейший путь к термоядерному синтезу. В итоге в 2062 году на ИТЭР впервые выработали энергии больше, чем потратили на запуск реакции. К 2080-му в мире работало уже около пары десятков подобных чистых реакторов и прогресс на этом не остановился. Человечество задумалось над освоением Марса, где компактный термоядерный реактор весьма пригодился бы. К окончанию такого безумного 21 века рабочий реактор, достаточно компактный для доставки на орбиту, был готов.

В 2107-м на Марсе начала свою работу постоянно работающая база, принимавшая богатых туристов на экзотический отдых. Многие начали всерьез задумываться над терраформированием планеты, чтобы сделать Марс более пригодным для жизни людей, но даже с технологиями начала 22 века на это ушли бы сотни, если не тысячи лет. С одной стороны, продолжительность жизни землян вплотную приблизилась к ста годам, что привело к небывалому перенаселению родной нам планеты. Это усугублялось климатическими изменениями – давно растаявшие антарктические льды спрятали под воду множество прибрежных городов по всей планете, а в составе воздуха становилось все больше углекислого газа и все меньше кислорода. С другой стороны, даже небывалые успехи в терраформировании Марса могли сделать его едва ли хоть наполовину таким же пригодным для жизни местом. Всё изменил 2107-й.

На Венере в разных районах планеты начали свою работу несколько роботов, предназначенных для подробного изучения планеты. К этому моменту наши познания о ближайшей космической соседке не сильно изменились с 20 века. Атмосферное давление в 92 раза больше, чем на Земле, температура под 500 градусов Цельсия – планета считалась настоящим адом, непригодным для любых форм жизни, поэтому не вызывала большого интереса у ученых.

Астрогеолог Руслан, входивший в международную группу ученых, разработавших инструменты для изучения негостеприимной Венеры, сидел за своим рабочим местом, привычно попивая кофе. Сегодня он волновался особенно сильно – робот с разработанной Русланом буровой установкой должен закончить бурение километровой скважины в венерианском грунте. Данные анализа старых геологических слоев планеты могли ответить на вопрос – всегда ли Венера была таким воплощением ада, каким мы ее знаем. Наконец, на мониторе Руслана стали подгружаться данные с буровой установки – глубина достигнута. Робот начал высылать данные по составу каждого слоя. Следующие несколько дней Руслан был погружен в анализ полученных данных, но даже беглого взгляда хватало, чтобы осознать – перед ним лежало важнейшее открытие последних лет.

Анализ показал, что эволюция Венеры вплоть до последнего миллиона лет шла по тому же сценарию, что и у нашей планеты. То есть, на Венере больше миллиона лет назад тоже была система океанов, близкая к земной температура и состав атмосферы. Возможно, на ней даже были какие-то формы жизни. Не поверив своим результатам, Руслан в качестве эксперимента убрал данные за последний миллион лет и поделился ими со знакомым геологом Семеном с просьбой угадать, из какого региона получены данные. Семен, недолго думая ответил: «Камчатка, я только недавно читал исследование скважин рядом с долиной гейзеров – там почти такая же структура и состав пород». Это была не ошибка – Венера действительно оказалась сестрой-близняшкой нашей Земли, только на миллион лет старше. Подумать только – когда на Земле зарождались динозавры, на Венере были водяные океаны и, скорее всего, свои флора и фауна! Однако, миллион лет назад в результате невыясненной катастрофы на Венере очень быстро повысилось содержание углекислого газа, что буквально за десятилетия привело к сильнейшему парниковому эффекту. В результате венерианский океан испарился, биосфера вымерла, а планета превратилась в знакомый нам ад.

Руслан смотрел на график содержания углекислого газа уже в земной атмосфере, который последний век направлялся вверх почти под прямым углом. Венера, которая казалась нам совершенно кошмарной и негостеприимной планетой, оказалась фотографией нашего будущего, которое стремительно приближалось.

***

Вскоре в штаб-квартире ООН была созвана крупная пресс-конференция. Приглашенным на мероприятие без каких-либо подробностей сообщили о крупном научном открытии на Венере, поэтому репортеры гадали между собой, что они услышат. Кто-то ставил, что на Венере нашли инопланетный космический корабль, кто-то был более скромен в прогнозах. Наконец, молчание прервал председатель ООН.

«Международная миссия по исследованию недр Венеры за последнее время серьезно продвинулась. Скажу сразу: в древних слоях пород мы нашли окаменелые примитивные формы жизни. Мы и раньше подозревали, что возникновение жизни на Земле не уникально и при подходящих условиях вполне может произойти на любой другой планете. Наконец, мы получили этому подтверждение. Но не спешите радоваться, это не главное, что я должен вам сообщить сегодня. Наши роботы пробурили десяток глубоких скважин в разных регионах планеты и последние недели лучшие мировые геологи анализировали полученные данные. Люди давно считали Венеру нашей сестрой из-за близости планет, схожей массы и состава. Однако, мы даже не предполагали, насколько много у нас общего. Анализ венерианских пород позволил в точности восстановить историю планеты, которая, как оказалось, повторяет историю Земли, но опережает ее примерно на миллион лет. Всего миллион лет назад на Венере был обширный океан жидкой воды, атмосферное давление не сильно выше земного, а в самой атмосфере содержался кислород. Однако, миллион лет назад нечто вызвало экспоненциальный рост содержания углекислого газа в атмосфере планеты, что привело к парниковому эффекту и за считанные сотни лет испарило океан, температура и давление на планете выросли, и Венера превратилась в знакомую нам абсолютно непригодную для жизни планету. Для нас становится тревожным сигналом тот факт, что содержание углекислого газа в нашей земной атмосфере неуклонно растет весь последний век, и мы не знаем, как остановить этот процесс. Наши полюса уже лишились своих многовековых ледяных щитов, а значит, испарение океана тоже ускоряется. Мы пока не знаем, были ли на Венере сложные формы жизни, но в нынешних условиях не выжили даже простейшие. Мы не хотим повторить их судьбу. Жизнь дает нам понять, что нам нужно многое поменять в своем мироустройстве, если хотим сохранить себя как вид. В связи с этим мы с коллегами из ООН приняли ряд решений:

– Мы объявляем конкурс на лучший проект по терраформированию Марса. Победитель получит все ресурсы для осуществления проекта. Еще Циолковский говорил, что Земля – колыбель человечества, но наша колыбель явно становится нам маловата. Постоянная колония на Марсе удвоит наши шансы на выживание и сохранение культуры. Однако, для этого условия жизни на Марсе нужно сделать более комфортными.

– Мы настоятельно рекомендуем всем странам мира снять все ограничения с исследований на тему генной инженерии. Наши тела миллионы лет приспосабливались к жизни на родной планете, но всё же они очень несовершенны. На первом этапе при помощи генной инженерии мы должны искоренить все болезни, на втором – исправить все эволюционные ошибки, чтобы когда-нибудь наши потомки смогли чувствовать себя как дома не только на Земле, но и в космосе, на других планетах.

– Мы запускаем проект «Новый дом», конечной целью которого является межзвездная экспансия. Наши взоры сейчас прикованы к зондам программы Breakthrough Starshot – это первая в истории попытка дотянуться до звезд. Если она увенчается успехом, все силы научного сообщества будут брошены на проект создания колонии за пределами Солнечной системы. В ближайшие годы нам предстоит совершить ряд сложнейших технологических прорывов, чтобы сделать межзвездное путешествие возможным не только для мизерных астроботов, но и для людей.»

2112-й

Максим, отпраздновавший свое 64-летие, с нетерпением ждал сигнал от Starshot. Прошло 23 года с момента отправки астроботов к двум ближайшим звездам, а это значит, что первая партия зондов еще три года назад достигла системы Центавра, и все это время сигнал от астроботов летит к Земле. А значит, в любой момент на «Звезду жизни» могли начать поступать данные с зондов. Однако, шел день за днем, но никаких сигналов не поступало. Сотни земных, лунных и космических радиотелескопов направили свои «уши» на систему Центавра в надежде поймать сообщение. При подлете к точке назначения астроботы должны были поменять конфигурацию своих парусов так, чтобы те сформировали линзу Френеля – это позволяло многократно усилить сигнал от зонда, сделав возможным его прием на Земле. Но сигнал так и не приходил. Научное сообщество начало спорить, что послужило причиной провала. Возможно, за 20 лет полета на 1/5 скорости света механизмы утратили способность развернуть линзу? Или наши расчеты оказались неверны и мощности сигнала оказалось недостаточно, чтобы выделить его на фоне излучения звезд системы Центавра. Максим находился в подавленном состоянии: «Неужели труд всей моей жизни потерпел крах?».

Никто не хотел терять шанс на получение информации от миссии. Была общепринята версия, что мощность сигнала от зондов слишком мала и неразличима нашими инструментами. Задачу также усложняло фоновое излучение от звезды Альфа Центавра – оно могло глушить сигналы от зондов. Из-за огромной скорости зондов их сигнал, согласно эффекту Доплера, смещался в красную зону. Не исключено, что ученые неверно рассчитали сдвиг спектра сигнала, и ожидали его на неверных частотах. Было решено экстренно собрать сеть космических радиотелескопов на расстоянии в 150 000 км от Земли. Такая сеть, работая сообща между собой, имела мощность телескопа, который занял бы всё расстояние между Землей и Луной.

Сеть телескопов была развернута всего за месяц, после чего научное сообщество снова начало вслушиваться в глубины космоса. Шел день за днем, но приемники молчали. Спустя долгих две недели после запуска сети телескопов, они начали получать слабый сигнал на частоте связи Starshot, точно предсказанной с учетом доплеровского смещения. По стечению обстоятельств пространственный дефект, который тогда принимался за сгусток темной материи, пролетал в регионе между Солнцем и системой Альфа Центавра – этот сгусток удлинил путь сигнала от зондов, из-за чего мы получили его с задержкой в несколько недель.

Удивительно, но лишь десяток из тысячи астроботов не сохранил работоспособность после долгого путешествия на четыре световых года. Стоит напомнить, что Альфа Центавра – это система из трёх звезд: Альфа Центавра А, Альфа Центавра В и Проксима Центавра. Первые две звезды очень похожи на Солнце по размеру, светимости и возрасту, они вращаются вокруг общего центра масс, то есть, друг вокруг друга. Проксима Центавра же является маленьким и тусклым красным карликом, диаметр которого всего в полтора раза больше диаметра Юпитера. Первые сигналы от зондов стали поступать как раз из окрестностей Проксимы, так как она расположена к нам немного ближе основной двойной звезды. Еще по данным наблюдений 21 века в зоне обитаемости Проксимы располагалась планета, схожая по размерам с Землей. Она представляла высочайший интерес всей экспедиции. И послание зондов подтвердило эти данные – в прогнозируемом месте действительно обнаружилась планета размером чуть больше Земли. Однако, регулярные вспышки радиации на материнской звезде сдули с планеты всю ее атмосферу, поэтому планета представляла из себя скорее большой Меркурий, чем Землю. Вокруг Проксимы обнаружился также обширный пояс астероидов, намного более плотный, чем наш, расположенный между орбитами Марса и Юпитера. Скорее всего это говорило о совсем недавней крупной катастрофе в системе – столкновении двух тел размером с нашу планету, которое полностью их уничтожило, превратив в груду рассыпанных камней. Ученые получили богатую пищу для исследований, которыми многие заняли себя на следующий год – столько времени занимал полет от Проксимы до главной звездной пары системы.

2113-й

– Ты не поверишь, что мы обнаружили! – Джеймс Чан, давний друг Максима, ответственный за получение информации от зондов, был явно возбужден. – Мы даже не мечтали найти пригодную для жизни планету, но их здесь сразу ДВЕ! И не где-нибудь на задворках галактики, а у ближайшей к нам звезды! Ты вообще можешь себе это представить?!

Возбуждение Джеймса было легко понять – мало кто надеялся найти в системе Центавра планету с пригодными для известной нам жизни условиями. Миссия астроботов была демонстрацией тяги человечества к неизведанному, манифестом непокорности и способности к любым вызовам. Собранная миссией информация должна была обогатить наши знания о космической соседке и, возможно, помочь по-новому взглянуть на всю солнечную систему. Но обнаружить пригодную для жизни планету? Даже две – никто даже не мечтал о таком.

Одним из этой пары обнаруженных планет оказался мир, полностью покрытый океаном жидкой воды. На ее полюсах отчетливо наблюдались обширные скопления айсбергов – они оказывали большое влияние на циркуляцию воды в океане и климат планеты в целом. Вторая планета оказалась несколько холоднее – половина ее поверхности у полюсов покрыта льдами, но вдоль экватора температура позволяла воде не замерзать. Ее атмосфера, хоть и была похожа на земную по составу, но была вдвое плотнее привычной нам. Обе планеты при всех своих минусах были куда более пригодными для жизни, чем Марс и тем более Венера. Эти две планеты многократно увеличили шансы человечества на спасение и дальнейшее существование. Дело оставалось за малым – совершить несколько технологических прорывов, чтобы перенести межзвездные полеты из области фантастики в реальность.

В этом же году случилось весьма знаменательное событие – в течение месяца в Марс врезалось несколько десятков астероидов размером от 1 до 20 км. Еще более значимым событие сделал факт, что человечество совершило это собственноручно – так стартовал проект по терраформированию Марса. Объявленный за шесть лет до этого конкурс на лучший проект по превращению Марса в наш второй дом собрал огромное количество как хороших, так и не очень идей разной степени проработки и безумия. За два года все неудачные идеи были отсеяны, а потенциально удачные собраны в один большой разносторонний проект. План был таков:

– Найти в поясе астероидов между Марсом и Юпитером несколько объектов, богатых водяным льдом и кислородом, что в дефиците на самом Марсе;

– — Временно эвакуировать с марсианской базы всех работников на Землю;

– С помощью ядерных буксиров изменить орбиту выбранных астероидов и направить их на Марс. Для этого были отобраны астероиды диаметром менее 100 км, чтобы не вызвать на планете катаклизмов, которые продлятся сотню-другую лет;

– После астероидной бомбардировки дать планете «остыть» несколько месяцев, но за это время развернуть на марсианской орбите систему солнечных зеркал, которые будут круглосуточно освещать и нагревать, по крайней мере, обитаемые регионы планеты;