Кто первым долетит до Проксимы — корабли-гиганты или микроскопические зонды?

Долгие годы человечество мечтало о гигантских звездолетах, бороздящих просторы Вселенной. В воображении рисовались корабли поколений — огромные города, дрейфующие в космосе столетиями, пока их обитатели достигнут новых миров. Некоторые фантасты и ученые даже выдвигали гипотезу, что Земля — сама по себе естественный космический корабль, несущий нас сквозь бескрайний мрак вместе с Солнцем, — надо только научиться менять траекторию полета Солнечной системы…

Однако реальность может оказаться куда более изящной: возможно, первыми массово к соседним звездам отправятся не гигантские корабли, а микроскопические зонды — фемтоспутники. Им не нужны огромные запасы топлива и сложные системы жизнеобеспечения, а главное — их, как выяснилось, можно разогнать до скоростей, сопоставимых со скоростью света. Это означает, что они смогут достигать далеких миров нашей галактики Млечный Путь за вполне приемлемые для человечества сроки.

Соседняя к нам звезда с потенциально пригодной для жизни экзопланетой — Проксима Центавра. Ее название и происходит от латинского proxima — «ближайшая». Это светило находится на расстоянии 4,24 светового года от Земли и входит в состав тройной системы Альфа Центавра. Жителям Евразии и Северной Америки, к сожалению, эту звезду не увидеть — она расположена в южном полушарии, по ту сторону экватора.

Почему нас так интересует вторая планета системы Проксимы? Во-первых, она расположена в так называемой обитаемой зоне, то есть на расстоянии от звезды, которое примерно соответствует земному (на таком расстоянии — приемлемая для жизни температура и может быть вода). А значит, там может существовать жизнь в том или ином виде. Во-вторых, даже если жизни на ней вообще нет, планета потенциально терраформируема, то есть там вполне реально создать условия, близкие к земным.

Размеры и масса Земли и Проксимы b почти совпадают. При этом атмосфера планеты получает на 30% меньше тепла от своей родительской звезды — красного карлика Проксимы (эта звезда в три раза меньше Солнца). Да, планета холоднее Земли, но этот недостаток можно исправить, увеличив содержание углекислого газа в атмосфере для создания парникового эффекта. А уж это человечество делать научилось хорошо, разогнав температуру на своей планете до опасных параметров.

Одной из первых серьезных инициатив по отправке зондов к Проксиме стал проект Breakthrough Starshot, представленный в 2016 году. Астрофизик Стивен Хокинг и миллиардер российского происхождения Юрий Мильнер (основатель Mail.ru Group) предложили идею запуска нанозондов со световыми парусами, которые будут разгоняться до 1/5 скорости света с помощью мощного лазера.

Концепция заключалась в том, что лазер мощностью 100 миллиардов ватт, установленный на Земле, направляет световой импульс на зонд, ускоряя его до 60 000 км/с. Это позволило бы достигнуть системы Альфа Центавра всего за несколько десятилетий.

Ключевые технические вызовы включали:

— точное наведение лазерного луча на удаленный зонд;

— защиту от перегрузок в 60 000 g;

— передачу данных с расстояния больше 4 световых лет.

Однако прорывы в наноэлектронике, лазерных технологиях, искусственном интеллекте для наведения лазера и материаловедении делали проект вполне реалистичным. Ожидалось, что первые 10 лет займут исследования, а затем начнется десятилетний этап строительства лазерной установки. Мильнер выделил на проект 100 миллионов долларов, но после смерти Стивена Хокинга в 2018 году, увы, потерял интерес к проекту.

Альтернативную концепцию продвигает российский ученый Дмитрий Новосельцев, доцент кафедры авиа- и ракетостроения ОмГТУ. Его компания «Д-Старт» занимается разработкой импульсных двигателей для сверхмалых космических аппаратов (СМКА), таких как фемтоспутники.

Разработанные им термосублимационные двигатели «Импульс-С» способны поддерживать движение микроаппаратов, обеспечивая им микротягу. Новосельцев уверен, что в перспективе импульсные двигатели позволят буквально «выстреливать» зонды прямо с Земли в нужную точку, включая Проксиму Центавра.

Для чего это нужно? Один из предлагаемых Новосельцевым сценариев — доставка катализаторов органического синтеза в протопланетные диски молодых звезд, что может повысить вероятность зарождения жизни. Другая идея — отправка носителей информации о человечестве, которые могли бы быть обнаружены и изучены другими цивилизациями.

Теперь давайте прикинем, сколько бы нам понадобилось времени, чтобы добраться до соседней звездной системы, если бы мы использовали обычную ракету на химическом двигателе и стандартный космический аппарат, которым, например, доставляют косманавтов на МКС.

Расстояние до Проксимы составляет 40 триллионов километров (чуть более 4 световых лет). Если взять скорость «Вояджера-1» — 60 000 км/ч (казалось бы, огромная скорость, в 600 раз быстрее автомобиля, но расстояния в миллиарды раз больше!) — и учесть, что одно поколение живет условно 100 лет, расчеты дают ужасающую цифру: 76 103 года или 761 поколение, прежде чем аппарат достигнет цели.

Любопытный факт. Хотя расстояние до звезды Альфа Центавра и ее планеты Проксима «почти одинаковое», 4 световых года, а все же до любимой всеми фантастами звезды Альфа Центавра придется лететь на 1 трлн 300 млн км дальше, что с нынешними космическими аппаратами выйдет на 2473 года больше. То есть дольше, чем история нашей цивилизации от рождества Христова!

Очевидно, с такими сроками колонизация Проксимы невозможна. Нужно разгоняться — и если гигантские звездолеты вряд ли справятся с этой задачей в обозримом будущем, то микроскопические зонды с лазерным ускорением или импульсными двигателями могут стать первыми путешественниками за пределы Солнечной системы.