Загадки звездных островов. Книга 2 (сборник)

ВЛАДИМИР ЯНКОВ, инженер

"В первую четверть века космических исследований была проведена своего рода рекогносцировка внутри солнечной системы. Главное внимание при этом обращалось на крупные тела — планеты и их большие спутники: были осуществлены встречи, посещения или облет с помощью космических аппаратов всех планет земной группы вплоть до Меркурия, а также двух планет-гигантов — Юпитера и Сатурна — с системой их спутников.

Сейчас интересы исследователей обратились и к совершенно другому классу объектов солнечной системы — к малым телам (кометам и астероидам). Дело в том, что из-за малой массы комет и их удаленности от Солнца они могли на длительное время законсервировать в себе "первозданное" вещество исходной газопылевой туманности, из которой образовалась солнечная система, и тем самым сохранить очень важную информацию о начальной стадии ее формирования.

…На сегодня весь опыт, накопленный при исследовании солнечной системы, позволяет составить очень интересную программу дальнейших экспериментов, одним из этапов которой явится экспедиция к комете Галлея… Ее очередное посещение солнечной системы произойдет в 1986 году…"

Так обрисовал новое, многообещающее направление в исследовании объектов солнечной системы с помощью космических аппаратов академик Роальд Зиннурович Сагдеев, директор Института космических исследований АН СССР, автор и руководитель советского проекта "Венера — Галлей", одной из целей которого является изучение кометы Галлея.

Эта комета не случайно выделена учеными среди остальных комет как объект № 1 для научных экспедиций космических аппаратов. С ней связано эксперимен-тальное подтверждение истинности закона всемирного тяготения. В рукописных источниках более чем двухтысячелетней давности встречается упоминание о ней…

Весной 1910 года, особенно в мае, газеты были полны тревожных сообщений. 19 мая ожидался "конец света". Будто бы комета Галлея своим хвостом расколет Землю или, в крайнем случае, отравит земную атмосферу ядовитым газом, и земной род прекратит свое существование.

Причина страхов — сообщения астрономов. Они вычислили, что 19 мая 1910 года ядро кометы Галлея должно пройти между Солнцем и Землей на расстоянии всего 23 миллионов километров от Земли и накрыть нашу планету в течение нескольких часов своим великолепным хвостом, который весной, в апреле уже украшал небо юга России и Кавказа. Астрономы знали, что ничего страшного в этом нет. Земля уже проходила через кометный хвост в 1861 году, и ничего особенного не случилось: кометные хвосты чрезвычайно разрежены. Но совсем иначе отнеслась к этому сообщению широкая публика.

В "Русских ведомостях" от 3 апреля 1910 года была перепечатана заметка, опубликованная в одном из мартовских номеров газеты "Голос Самары". В ней рассказывалось, как на площади города какой-то монах бойко торговал листками следующего содержания:

"Заклятье против встречи с Галлеей.

Ты, черт, сатана, Вельзевул преисподний! Не притворяйся звездой небесной! Не обмануть тебе православных, не спрятать хвостища Богомерзкого, ибо нет хвоста у звезд Господних!

Провались ты в тартарары, в пещь огненную, в кладезь губительную!"

В то же время в Москве правительство запретило чтение лекций астрономом Баевым, посвященных кометам, в том числе и комете Галлея.

По мере приближения 19 мая страсти накалялись. Газеты публиковали телеграфные сообщения из разных стран:

"Тегеран, 17 мая. Четверга персы ожидают с ужасом. Расклеены объявления, в которых духовенство призывает правоверных молиться и поститься. Многими вырыты глубокие ямы, в которых они собираются спрятаться в четверг от небесного гнева".

"Вена, 18 мая. Среди населения, в особенности в провинции, паника. Многие запасаются кислородом. Были случаи самоубийств от страха".

"Париж, 19 мая. В течение вчерашнего дня в парижских церквах духовенство не успевало исповедовать всех желающих".

В те дни с полной серьезностью обсуждался придуманный кем-то из астрономов анекдот, будто бы в хвосте кометы опасен не циан, а закись азота — "веселящий газ", от которого все начнут прыгать и хохотать, пока не умрут от потери сил.

Вспоминали стихотворение Беранже:

Наступило 19 мая 1910 года. Проходили часы, но ничего сверхъестественного не происходило. Все шло своим чередом. Никаких грозных вселенских событий. Земля легко, словно пуля (а наша планета мчится по своей орбите со скоростью 30 километров в секунду), проткнула хвост кометы. Плотная земная атмосфера оказалась непроницаемой для разреженных кометных газов. Утром 20 мая многие со стыдом вспоминали о своих недавних страхах.

Кометам издавна не повезло. В. них видели дурное предзнаменование, их веками осыпали бранью. Велик был страх перед силами небесными. А вид яркой, кометы на небе — зрелище впечатляющее: по одному блеску она может быть как Венера, или даже как Луна в полнолуние. Хвост кометы может простираться на пол неба.

В переводе с греческого "комета" означает — "волосатая звезда". И кометы часто изображались на картинах в виде отрубленных голов с развевающимися волосами. Такая художественная трактовка, конечно, не способствовала улучшению их репутации. Но даже в далекие времена находились люди, которые с юмором относились к всеобщему кометному предубеждению. Когда в 79 году новой эры римский император Веспасиан тяжело заболел, на небе появилась комета. Заметив, что врачи с большой тревогой шепчутся о комете в его присутствии, больной Веспасиан сказал им: "Вы волнуетесь за меня напрасно. Эта волосатая звезда смотрит не на меня, она угрожает скорее дарю парфянскому, потому что он с волосами, а я — лысый".

Из всех комет, а их зарегистрировано около тысячи, комета Галлея, пожалуй, самая знаменитая. Она принадлежит к так называемым периодическим кометам, которые движутся по замкнутым эллиптическим орбитам, в фокусе которых находится Солнце. Поэтому такие кометы время от времени возвращаются к Солнцу, и мы имеем возможность их наблюдать. Правда, их не так уж много: чуть более семидесяти. Самый большой период у кометы Борелли — она возвращается к Солнцу один раз в 493 года. А самый короткий период у кометы Энке — 3,3 года. Комета Галлея проходит через перигелий — точку орбиты, в которой комета максимально приближается к Солнцу — в среднем раз в 75,5 года.

В августе 1682 года ее наблюдал двадцатишести летний англичанин Эдмунд Галлей — неутомимый труженик-астроном и мужественный моряк. Впоследствии выяснилось, что эту комету уже не раз видели земляне. Но вошла она в историю как комета Галлея. И вот почему.

По тогдашним воззрениям считалось, что кометы проникают в солнечную систему из межзвездного пространства и после недолгого пребывания в ней навсегда покидают Солнце. А это значит, что кометы движутся либо по параболе, либо по гиперболе. Галлей впервые вычислил траекторию кометы 1682 года и предсказал ее появление в 1758 году. Этим прогнозом ученый хотел подтвердить закон всемирного тяготения, в правильности которого в ту пору еще не были уверены.

Для этого ученому пришлось проделать огромную вычислительную работу. Трудности усугублялись еще и характером кометных орбит. Дело в том, что гиперболы, параболы и эллипсы, по которым могут двигаться кометы, — кривые одного семейства и при малейшей неточности легко превращаются друг в друга. А это значит, можно прийти к неправильному выводу. Ведь если орбита эллиптическая, то комета возвратится, а если параболическая, то нет. Тем не менее в 1705 году Галлей сумел преодолеть вычислительные трудности и определил орбиты двух десятков комет, основываясь на результатах их наблюдений. Среди кометных орбит, полученных Галлеем, три оказались удивительно похожими. Первая из комет наблюдалась в 1531 году, вторую видели в 1607 году, третью же наблюдал сам Галлей в 1682 году.

"Я вполне склонен допустить, — пишет Галлей по этому поводу, — что комета 1531 года, наблюденная Апианом, та же, что и комета 1607 года, описанная Кеплером и Лонгомонтаном, и, наконец, та же самая, которую я открыл и тщательно наблюдал в 1682 году. Элементы всех трех появлений одни и те же, и если замечается в чем разница, то только в периоде обращения, что неудивительно, так как она может быть приписана различным физическим причинам. Допуская возможность изменений в периоде обращения, мне кажется, что комета, мною открытая, была наблюдаема и в 1456 году; ее видели летом; она двигалась в обратном направлении и прошла между Землей и Солнцем приблизительно таким же образом, как и в последний раз. И хотя в этот раз мы не имеем точных наблюдений, но я полагаю, что, сравнивая путь и время обращения, можно не сомневаться в том, что комета 1682 года та же самая, которая появлялась в 1531 и 1607 годах. Вследствие этого я могу предсказать с достаточной точностью ее ближайшее появление в 1758 году; если это предсказание осуществится и комета действительно появится, то, по моему мнению, не должно более оставаться ни малейшего сомнения в том, что и другие кометы могут появиться вторично таким же образом".

Правда, вначале Галлей едва не был введен в заблуждение. Его озадачило то обстоятельство, что периоды между появлениями кометы несколько разнятся. Так, промежуток времени между прохождениями кометы в перигелии в 1531 и 1607 годах составил 27 811 дней, а в 1607 и 1682 годах — 27 352 дня, то есть на 459 дней меньше. Галлей предположил, что это расхождение объясняется влиянием больших планет Юпитера и Сатурна, около которых близко проходила комета. Ученый впервые заметил так называемое возмущение в движении небесных тел.

Предположение Галлея о том, что открытая им комета наблюдалась в 1465 году, оказалось верным. И об этом своем посещении комета оставила память вплоть до наших дней в виде полдневного звона в католических церквах. История этого обычая такова.

В 1453 году, тремя годами ранее, пал Константинополь, завоеванный турками. Пришел конец Греческой империи, ведущей начало со времен Константина Великого. Но как ни странно, большая комета, появившаяся в 1454 году, вызвала смятение среди завоевателей. Они приняли ее за предвестницу крестового похода всех европейских христианских государств против них. Однако, несмотря на дурное предзнаменование, военные действия турецких войск на юго-востоке Европы были весьма успешными.

В 1456 году на небе появилась комета Галлея. По свидетельству историков, хвост кометы напоминал бушующее пламя и занимал треть неба. Теперь уже христиане приняли ее за вестницу погибели. В хвосте кометы мерещился им кривой турецкий ятаган. В Европе с ужасом вспоминали жестокость турков после взятия Константинополя. Храмы были превращены в мечети, христиане были перерезаны или обращены в рабство. Один из историков того времени, Кальвизий, писал: "Устрашенный этим (кометой и войной), папа Каликс III для отвращения божьего гнева предписал совершать дневные молебствия и велел в городах в полдень звонить в колокола с целью предуведомления всех о молитвах против тирании турок". Папа даже проклял комету, но сделал это напрасно.

Воинам-христианам улыбнулась удача: в битве под Белградом турки были разгромлены венгерскими войсками под предводительством Яноша Гуниади. Но вот репутация комет как предвестниц несчастья пошатнулась. Один оборотистый предсказатель быстро сумел приспособиться к обстоятельствам и расширил друг событий, которым якобы предшествует комета. В данном случае, по его объяснениям, она способствовала счастливому для европейцев событию — поражению и бегству турок. Остальные предсказатели оказались более консервативными в своих взглядах на появление комет. Они по-прежнему считали, что комета предвестница только несчастья. И повод отыскался. Астрологи связали ее появление со смертью героя Белградской битвы Яноша Гуниади… А обычай полуденного звона и молитвы в католических странах, так называемый ангелус, сохранился и в наши дни.

Галлей не надеялся, что ему удастся дожить до 102 лет, до будущего посещения открытой им кометы. Когда в 1704 году он сделал свой прогноз, ему было 48 лет. До конца жизни он был уверен в истинности закона всемирного тяготения и правильности своей гипотезы. Галлей умер 14 января 1742 года в возрасте 86 лет. В этот день он почувствовал себя плохо, попросил стакан вина и, подкрепившись, сел в кресло продолжать работу. Когда слуга заглянул в комнату, он застал Галлея уснувшим в кресле вечным сном. До ожидаемого появления его кометы осталось 16 лет.

Приближался 1758 год. Небесную гостью уже начали искать с начала 1757 года. Научные дискуссии по поводу возвращения кометы Галлея накалялись. Вернется ли она к Солнцу, как предсказал Галлей, или он ошибся? Верен ли закон всемирного тяготения? За эту задачу взялся французский математик, который был и иностранным почетным членом Петербургской академии наук, Алекси Клод Клеро. Он знал, что периоды возвращения кометы могут отличаться более чем на год. Это еще заметил Галлей. Ведь комета удаляется от Солнца более чем на 35 астрономических единиц (астрономическая единица равна расстоянию от Земли до Солнца). На столь долгом пути комета могла подвергнуться действию многих причин и не вернуться в срок. Спрашивалось: какова будет продолжительность периода возвращения кометы на этот раз? Будет ли она возрастать или уменьшаться? Клеро вычислил влияние, которое оказывают Юпитер и Сатурн на комету во время ее 75-летнего странствия. Работа эта, помимо теоретических затруднений, требует громадного механического труда — громоздких вычислений. Времени оставалось мало, и потому Клеро обратился за содействием к астроному де Лаланду, известному легкостью вычислений. Другим помощником Клеро была жена французского часовщика красавица Гортензия Лепот, женщина, всецело преданная науке, наделенная выдающимися математическими способностями. Она предложила Клеро свои услуги в качестве вычислителя. Трое ученых принялись за работу. Бывали дни, когда они производили вычисления по четырнадцать часов подряд. Благодаря такому самоотверженному труду работа была окончена в ноябре 1758 года. 14 ноября Клеро доложил мемуар о движении кометы Галлея и ее предстоящем появлении Парижской, академии наук.

Знаменитый Вольтер сочинил даже эпиграф для тру-да Клеро. Эпиграф начинался словами: "Комета, полно пугать вам народы Земли!".

В мемуаре Клеро есть следующие строки:

"Комета, которую ожидают более года, сделалась предметом более живого интереса, чем обыкновенно обнаруживается публикою к астрономическим вопросам. Истинные любители науки желают возвращения кометы, так как от этого последует блестящее подтверждение гипотезы, о которой свидетельствуют почти все явления. Но многие, напротив, усмехаются, видя астрономов, погруженных в неизвестность и беспокойство, и надеются, что комета вовсе не вернется к Солнцу, и что открытия как самого Ньютона, так и его последователей станут наравне с гипотезами, взлелеянными одной фантазией. Некоторые из людей последнего разбора уже торжествуют, рассматривая опоздание на целый год как доказательство того, что все предсказания пи на чем не основаны, — доказательство достаточное, чтобы разбить, по их мнению, последователей Ньютонова учения.

Я намерен здесь показать, что это запоздание не только не уничтожает гипотезу всемирного тяготения, но является необходимым его следствием; мало того, запоздание должно быть еще больше, и я определяю его пределы".

Производя вычисления вместе со своими коллегами, Клеро определил, что комета пройдет через перигелий на 618 дней позже, чем следовало ожидать. На сто дней комета опоздает из-за тяготения Сатурна и на 518 из-за тяготения Юпитера. Поэтому прохождение кометы через перигелий придется на середину апреля 1759 года (а именно — на 13 апреля). Но Клеро, как человек в высшей степени осторожный и дороживший своей научной репутацией, оговорил, что возможно отклонение не более чем на месяц в ту или иную сторону от предсказанной им даты.

В самом деле, ведь за Сатурном могли находиться какие-нибудь неизвестные планеты, которые своим притяжением могли бы изменить движение кометы Галлея, да и сами массы уже известных планет могли быть определены неточно (так впоследствии и оказалось).

Комету разыскивали во многих странах, но посчастливилось открыть ее одному крестьянину из-под Дрездена по фамилии Палич. По всей деревне он был известен своим умом и образованностью. У Палича был небольшой телескоп, с помощью которого он, крестьянин-самоучка, любил изучать звездное небо. Палич был наслышан об ожидаемом возвращении кометы Галлея и уже на протяжении нескольких месяцев осматривал небо в свой телескоп. Удача благоволит к одержимым. А именно таким был Палич. Он нашел комету в рождественскую ночь 25 декабря 1758 года. Его внимание привлекло маленькое светлое пятно в созвездии Рыб. Палич знал, как отличить комету от туманности. Туманности остаются неподвижными по отношению близлежащих звезд, а кометы перемещаются. Через несколько дней Палич с волнением обнаружил, что туманное пятнышко движется. Сомнений не осталось: обнаружена комета. Это был первый случай удачного поиска кометы астрономом-любителем, а также первый успех в использовании телескопа для поиска комет.

Спустя месяц после Палича комету обнаружил французский астроном Мессье, вот уже более двух лет тщательно искавший ее. После этого комету стали наблюдать почти все астрономы того времени. Мессье, по-видимому, раздосадованный тем, что астроном-любитель опередил его, решил посвятить свою жизнь поиску комет. Чтобы облегчить себе задачу, он составил каталог 103 туманностей и звездных скоплений, которые по внешнему виду легко принять за кометы, указал их местонахождение, форму, яркость и другие данные. И до сих пор астрономы пользуются обозначениями по каталогу Мессье. Например, известная Крабовидная туманность, где в 1054 году произошла вспышка сверхновой звезды, в каталоге Мессье стоит под первым номером. Ее часто так и называют — туманностью Ml. За 29 лет Мессье удалось открыть 13 комет.

Комета Галлея прошла на 32 дня раньше, чем вычислил Клеро. Если бы он использовал в своих расчетах уточненное значение массы Сатурна (неизвестное в то время), то ошибка составила бы около 12 дней. О таких планетах, как Уран, Нептун, которые тоже влияют на движение кометы, еще понятия не имели.

Де Лаланд, который помогал Клеро в вычислениях, так прокомментировал это событие, которое произвело глубокое впечатление на общество: "Клеро испрашивал месяц в пользу теории; этот месяц действительно оказался, и комета появилась в своем перигелии после промежутка времени, который на 586 дней больше последнего прохождения и на 32 дня меньше предсказанного времени; но что означают 32 дня сравнительно с периодом в 75 лет, двухсотую часть которого удалось только наблюдать, и довольно грубо, остальные же 199 частей находятся вне пределов видимости? Что означают 32 дня для тяготения ко всем остальным светилам солнечной системы, не принятого во внимание вычислением, ко всем кометам, положение и масса которых нам неизвестны, для сопротивления эфирного вещества, наполняющего небесные пространства и не могущего быть воспринятым, и для всех величин, которыми неизбежно пришлось пренебречь в численных выкладках? Разница в 586 дней между последовательными обращениями этой кометы — разница, произведенная возмущающими силами Юпитера и Сатурна, — является наиболее поразительным доказательством справедливости великого закона тяготения, давая ему место среди основных законов природы, относительно которых в настоящее время можно сомневаться так же мало, как и относительно существования тех светил, которыми вызывается это влияние".

Имя госпожи Лепот, верной помощницы Клеро в его вычислениях, за ее заслуги в подтверждении закона всемирного тяготения, было увековечено. Парижская академия наук назвала в ее честь красивый цветок, впервые привезенный во Францию, гортензией. Гортензия Лепот — одна из первых женщин-ученых, вероятно, вспоминала в дни своего триумфа трагическую судьбу своей далекой предшественницы, первой женщины-астро-нома Гипатии. Она жила в IV веке в Древнем Египте в Александрии. Гипатия изучала движение небесных светил. Она была растерзана "за колдовство" озверелой толпой, направляемой христианскими монахами.

В 1817 году Академия наук в Турине объявила конкурс на лучший учет возмущений, испытанных кометой Галлея со времени ее последнего посещения в 1759 году. Премию получил французский астроном М. Дамуазо. Он предсказал следующее прохождение кометой Галлея перигелия 4 ноября 1835 года. Дамуазо учитывал возмущение от всех известных планет, кроме Меркурия, но принял во внимание уже открытый Уран. Много времени посвятил расчетам и Розенберг из Галле. Его результат — 12 ноября 1835 года. Астроном Понтекулап назвал вначале дату 7 ноября 1835 года. Но затем он повторил вычисления для другого значения массы Юпитера, равного ¹/₁₀₅₄ массы Солнца, вместо прежней — ¹/₁₀₇₀ и получил новую дату — 15 ноября.

6 августа комету обнаружил Дюмушель в Риме, а 20 августа — Василий Яковлевич Струве, выдающийся русский астроном, основатель Пулковской обсерватории. Он наблюдал ее в Дерпте (ныне город Тарту). Свои наблюдения и исследования о комете Галлея 1835 года Струве изложил в своей превосходной монографии. Многие из высказанных в ней гипотез впоследствии оправдались.

В этот раз комета Галлея прошла в перигелии 16 ноября 1835 года. Она запоздала всего на один день относительно срока, указанного Понтекулапом. Это позволило ему уточнить массу Юпитера и принять ее равной ¹/₁₀₄₉ от массы Солнца. По современным данным, масса Юпитера равна ¹/_1047,58 от солнечной.

Прошло еще 75 лет, и новое поколение астрономов готовилось к встрече с кометой Галлея, которая состоялась в 1910 году и которая вызвала столь много страхов у широкой публики. Предсказания астрономов стали еще более точными. Открытие Нептуна позволило англичанам П. Коуэллу и Э. Кроммелину, учитывая возмущение и со стороны этой планеты, предсказать прохождение кометой перигелия с точностью до трех часов. Они же предприняли фундаментальное исследование прошлых явлений кометы — вплоть до 240 года до новой эры. В хрониках зарегистрировано 29 возвращений кометы Галлея к Солнцу, а 9 февраля 1986 года между 10 и 11 часами по московскому времени ожидается, что она вновь пройдет через перигелий. Таким образом, комета Галлея — единственная из комет, которую человечество наблюдает вот уже на протяжении более чем двух тысячелетий.

Интересно, что первые изображения кометы Галлея сделаны очень давно. В музее Байе во Франции хранится гобелен XI века, на котором изображены норманны, пораженные видом кометы Галлея, появившейся в 1066 году. Она послужила дурным предзнаменованием английскому королю Гарольду, погибшему в битве при Гастингсе. Гобелен выткала королева Матильда Фландрская. На нем она изобразила комету и самые достопамятные эпизоды из заморского похода се мужа — Вильгельма Завоевателя, герцога Нормандского. Он одержал победу в битве при Гастингсе. "Удивляются звезден — такую надпись по-латыни вышила королева рядом с изображением кометы. В правой части гобелена изображен английский король Гарольд на троне, обсуждающий со своим астрологом-звездочетом значение страшного для него явления.

Летописцы тоже отметили роль кометы в этом событии: "Норманны, ведомые кометой, завоевали Англию".

Встречается упоминание о комете Галлея и в "Повести временных лет". Летописец связал появление кометы с неблагоприятными для Руси событиями: "В си же времена бысть знамение на западе, звезда превелика, луче имуща аки кровавы, восходяща с вечера по заходе солнечном, и прибысть 7 дней; се же проявляша не на добро: посемь бо быша усобице много и нашествие поганых на Русьскую землю, си бо звезда аки кровава проявляющи кровопролитие".

Интересно отметить, что недавно во время восстановительных и реставрационных работ в ближних пещерах Киево-Печерской лавры в одной из погребальных ниш были найдены останки легендарного Нестора-летописца, составителя "Повести временных лет". Воспользовавшись методикой известного антрополога М. Герасимова и его ученицы Г. Лебединской, ученые смогли получить первый документальный облик Нестора: "Худощавый, сутулый, рост 165 сантиметров, умер в возрасте 60–65 лет". Исследования подтвердили результаты историко-литературных анализов: летописец мог работать над "Повестью временных лет" до самой смерти, ибо сохранял большую работоспособность.

В Лаврентьевской летописи описывается комета Галлея 1223 года: "Того же лета явися звезда на западе и бе от нее луча не возрак человеком, но яко к полуденью по восходящи с вечера по заходе солнечном и бе величеством паче иных звезд, и пребысть тако 7 дний, а на 7-ом дни явися луча та к востоку и тако пробысть четыре дня, и невидима бысть".

Как видно из этих выдержек, летописцы с большим вниманием описывали саму комету.

В 141 году комету Галлея наблюдал знаменитый Птолемей. Эта комета была свидетельницей опустошительных походов гуннов в 451 году, второго крестового похода и других исторических событий.

После того как предсказание Галлея оправдалось, многие астрономы стали искать в исторических хрониках свидетельства прошлых посещений кометы. По данным астрономов Ложе и Хинда, комета Галлея приближалась к Солнцу в следующие годы: 12-м до новой эры, 66-м новой эры, 141, 218, 295, 373, 451, 530, 608, 684, 760, 837, 912, 989, 1066, 1145, 1223, 1301-м (комету Галлея 1301 года изобразил на фреске "Поклонение волхвов" итальянский живописец, родоначальник реализма в западноевропейской живописи Джотто). Наиболее яркой комета наблюдалась в 837 году, когда находилась на расстоянии от Земли около шести миллионов километров. Это минимальное расстояние до кометы Галлея за всю историю наблюдений. Ее хвост был раскинут более чем на 90 градусов.

Издревле наиболее пытливые умы пытались постигнуть природу комет. Уже в древних китайских хрониках отражен фундаментальный научный факт, что хвосты комет всегда направлены в сторону, противоположную Солнцу. В VI–IV веках до новой эры возник целый ряд кометных гипотез. По учению пифагорейцев, кометы — это периодически возвращающиеся звезды, то есть планеты. Голова и хвост кометы состояли из квинтэссенции, пятого элемента небесных тел, отличного от четырех земных: воды, земли, огня и воздуха. Гиппократ Хиосский (V век до новой эры) предложил неопифагорейскую кометную теорию, согласно которой голова кометы состояла из квинтэссенции, а хвост был побочным явлением, который мог быть виден или не виден в зависимости от обстоятельств. Были еще и другие кометные теории, такие, как теория взаимопроникновения планетных лучей Анаксагора из Клазомены (500–425 гг. до новой эры), или облачная теория Гераклита Понтийского (около 388–325 гг. до новой эры).

Но все эти теории были вытеснены теорией, предложенной крупнейшим ученым античности, воспитателем знаменитого полководца Александра Македонского Аристотелем (384–322 гг. до новой эры). Аристотель считал, что кометы движутся в земной атмосфере, в "подлунном мире". По его мнению, кометы — это какие-то облака испарений, которые, подымаясь вверх, загораются, соприкасаясь со сферой огня. Хвост кометы — это пламя, которое гонит ветер. Из учения Аристотеля следует, что кометы, в сущности, являются не астрономическими феноменами, а метеорологическими, то есть они того же происхождения, что и обычные облака, которые также образуются из испарений.

Спустя четыре века над этой же проблемой размышлял римский философ Сенека (около 4—65 гг. до новой эры). Он тоже был воспитателем будущего правителя.

Только его ученик, римский император Нерон, стал известен не своими военными победами, а безудержной жестокостью. По приказу своего бывшего ученика Нерона Сенека покончил жизнь самоубийством.

Сенека после долгих раздумий пришел к выводу, что великий Аристотель был не прав. "В самом деле, — писал Сенека, — кометы появляются на небе повсюду, но они не потухают, не сгорают в воздухе, как думал Аристотель, а удаляются от Земли. Надо было бы иметь список всех комет, потому что редкость их появления не позволяет удостовериться в том, не возвращаются ли они опять и каков их путь".

Сенека отыскал в древних рукописях сведения о ранее появлявшихся кометах. Из-за скудости данных ему не удалось установить, возвращаются ли кометы или нет. Незадолго до своей смерти он написал в дневнике: "Кометы неизменно передвигаются по путям, предписанным им природой… Настанет день, когда появится человек, который покажет, в какой части неба блуждают кометы, почему они так резко отличаются от планет, и определит их природу. Несомненно, что на долю наших потомков останется большая часть истин, еще не открытых".

Слова эти поистине пророческие.

В год смерти Сенеки комета Галлея вновь посетила Землю.

Но авторитет Аристотеля был непререкаем. Его пометная теория господствовала до 1577 года. Правда, сам Аристотель не был столь категоричен в своих взглядах, как его последователи. Он писал: "Я говорю о небесных телах, но я вижу их только издали; я не могу их наблюдать там, где они есть, и большая часть того, что происходит на небе, избегает наших глаз… Если кто-нибудь может дать другое объяснение этим феноменам, опирающееся на лучшее и более естественное обоснование, он приобретет законное право на нашу благодарность… Так как мы о кометах не имеем мнения, опирающегося на ощущения, то я должен быть доволен таким объяснением, которое не содержит противоречий с известными истинами". Опроверг учение Аристотеля о кометах выдающийся датский астроном Тихо Браге.

13 ноября 1577 года, будучи на рыбалке, Тихо Браге увидел комету. Он стал наблюдать за ней в своей обсерватории Ураниоборг, построенной им на небольшом острове Вен. Потом Тихо собрал данные о наблюдении кометы в самых разных местах Европы и тщательно сопоставил их между собой. Если бы комета действительно находилась в пределах земной атмосферы, то, наблюдая ее одновременно из разных мест Европы, из разных пунктов, астрономы видели бы ее рядом с различными звездами. Но этого не происходило, комета всюду наблюдалась в одной и той же точке звездного неба. Значит, комета находится очень далеко от нас, дальше Луны, далеко в "надлунном мире".

Более 400 лет прошло с тех пор, как Тихо Браге доказал, что кометы — объекты астрономические. С тех пор несколько поколений астрономов, и среди них Лаплас, Бессель, Струве, Бредихин, расширили и углубили знания о кометах. Особенно большой вклад в науку о кометах внес выдающийся русский астроном Федор Александрович Бредихин (1831–1904). Он создал классификацию и механическую теорию кометных форм, теорию хвостов и распада комет. Открытие П. Н. Лебедевым давления света помогло астрономам многое объяснить в поведении хвостатых звезд.

Но главные открытия еще впереди. Нет пока окончательного ответа о происхождении комет и составе их вещества. Это коренной вопрос. Мы до сих пор не знаем, как произошла солнечная система, составной частью которой являются кометы. Этот вопрос связан с фундаментальными проблемами происхождения жизни на Земле, существования внеземных цивилизаций.

Изучение комет поможет раскрыть эти тайны.

По современным воззрениям, все тела солнечной системы возникли из газопылевого облака. Но единой точки зрения на то, как это случилось, пока нет. Слишком велика неопределенность в начальных условиях возникновения и последующей эволюции облака. Именно кометы могут дать информацию о начальных условиях.

Из-за малости масс комет их собственная гравитация мала и они почти не эволюционировали с момента своего рождения до сегодняшнего дня, то есть их физический и химический составы остались почти такими же, как состав первичной газопылевой туманности, из которой образовались Солнце и планеты. Кометы, можно сказать, это законсервированный протосолнечный материал.

Многие современные гипотезы связывают происхождение жизни в Галактике и на Земле с кометами.

Одна из них принадлежит известному американскому физику Ф. Дайсону. Он исходит из того, что жизнь на Земле сконцентрирована на ее поверхности в биосфере. Если считать жизнь привилегией поверхностных слоев холодных небесных тел, то кометы вполне подходят для этого. Хотя массы комет намного меньше масс планет, но число их велико, а потому суммарная площадь всех кометных ядер намного больше суммарной площади всех планет. С помощью спектрального анализа в кометах обнаружены органические молекулы, которые являются основой для микроорганизмов.

Новое — нередко хорошо забытое старое. Схолию предположения о возможности существования некоторых форм жизни на кометах высказывались еще в прошлом веке. Вот выдержка из книги Литрова "Тайны неба", одно из переизданий которой вышло в Германии в 1897 году (первое издание состоялось в 1834 году).

"Так как все в природе, насколько мы знаем, населено живыми существами, то мы не можем допустить, чтобы кометы, эти огромные небесные тела, число которых, как мы видели, необыкновенно велико, были совершенно лишены органической жизни. Но так как кометы, как по своему наружному виду, так, вероятно, и по внутреннему строению весьма сильно отличаются от всех других небесных тел, то, без сомнения, должна существовать огромная разница между теми организациями, которыми населены кометы, и теми, которые живут на Земле и других планетах. Однако какими же свойствами мы должны наделить эти организмы, живущие на кометах?

Кто из нас мог бы перенести те крайние переходы от света к мраку и от жары к холоду, которым подвергаются кометы при их движении по огромным орбитам? Комета 1680 года… подходила так близко к Солнцу, что жара, которой она подвергалась, в 25 тысяч раз превосходила наивысшую жару у нас на Земле, и та же самая комета при прохождении через афелий находилась на таком большом расстоянии от Солнца, что господствовавший там холод мог даже нашу атмосферу превратить в твердое тело, подобное льду. Какой же организацией должны обладать живущие на кометах существа, если они могут переносить такие контрасты и если такие резкие перемены доставляют им, может быть, удовольствие, подобно тому, как для нас приятны смены дней и ночей и времен года? Впрочем, может быть, все эти крайности только кажущиеся, и природа, в распоряжении которой имеется неисчерпаемое богатство способов достижения своей цели, может быть, и там нашла пути преодолеть эти препятствия и противодействовать им, дав соответственную организацию существам, живущим на кометах".

По современным данным, контрасты не так велики, как это представлялось астрономам в прошлом веке. Присутствие в кометных ядрах летучих, веществ показывает, что их внутренняя температура никогда не превышала 100° К. Но все равно контрасты значительные. Действительно, трудно предположить, что живой организм способен выдержать такие крайности. А что, если не живой организм, а его составные части, да еще в сублимированном (лишенном воды) состоянии, которые, попав в благоприятные условия, возродят жизнь? Старший научный сотрудник Физико-технического института имени А. Ф. Иоффе Академии наук СССР Е. А. Каймаков показал, что подобное в принципе возможно. Он получил прообраз живой клетки, содержащий в сублимированном состоянии "полуфабрикаты" белка и ДНК. Ученый считает, что в таком виде клетка может выдержать экстремальные условия космоса, а попав в питательную жидкую среду, станет настоящей живой клеткой.

Англичанин Фред Хойл и шриланкиец Чандрп Вихрамасингхе, известные ученые-астрономы, выдвинули гипотезу, что некогда жизнь на Земле была занесена из космоса с помощью комет.

В 1962 году оба ученых совместно приступили к изучению природы межзвездной пыли. Они пришли к выводу, что гранулы пыли в космосе должны содержать микроскопические сферические частицы графита субмикронных размеров. В 1972-году Вихрамасингхе обнаружил в звездной пыли присутствие органических полимеров — длинных цепей органических молекул с углеродным основанием. По их мнению, в нашей Галактике в межзвездном пространстве присутствует огромное количество микроорганизмов — около 10⁵². Об этом свидетельствуeт характер поглощения разных цветов звездного света межзвездной пылью.

"Это дало нам возможность со значительной долей уверенности, — пишет Вихрамасингхе, — утверждать, что микробиология оперирует в космических масштабах. Проводя в лаборатории спектральный анализ микроорганизмов, мы отметили симптоматические следы биологической природы в диапазоне инфракрасных лучей. Данные лабораторных исследований мы сравнили с характером наблюдаемого инфракрасного поглощения для звезды в центре нашей Галактики и обнаружили удивительное соответствие между микробиологией и астрономией. Исходя из этого, мы смогли сделать вывод, что бактерии присутствуют во всей Галактике. Ф. Хойл и я считаем, что эта идентификация столь же убедительна, как и любая другая, полученная из сопоставления данных лабораторных исследований и астрономических наблюдений. Вслед за этим последовало не менее важное открытие окаменелых микроорганизмов в углеродистых метеоритах, которые падают с неба и не могут быть земного происхождения… Имеющиеся в нашем распоряжении данные со всей очевидностью свидетельствуют, что жизнь на Земле произошла, как нам представляется, от всепроникающей, общегалактической живой системы. Своим происхождением земная жизнь обязана космическим газовым и пылевым облакам, которые позднее были захвачены кометами и выросли в них".

Ученые считают, что в пользу их гипотезы говорит тот факт, что жизнь на Земле по геологической шкале времени появилась мгновенно, почти в тот самый момент, когда на планете образовалась стабильная кора, атмосфера, океаны, то есть, по сути дела, как только жизнь могла существовать. На протяжении сменявших друг друга геологических эпох жизнь развивалась и эволюционировала во всей своей сложности и многообразии.

Хойл и Вихрамасингхе полагают, что только мутациями (ошибками в последовательных репликациях) и последующими процессами естественного отбора нельзя объяснить тот спектр жизни, который сложился на Земле. "Мы согласны с тем, — пишут ученые, — что последовательная репликация привела бы к накоплению ошибок, однако такие ошибки в целом вылились бы в деградацию информации. Нелепо полагать, что информацию, которую несет одна простейшая бактерия, путем репликации можно развить так, чтобы появился человек и все другие живые существа, населяющие нашу планету. Этот так называемый "здравый смысл" равнозначен предположению, что если первую страницу Кни-ги Бытия переписать миллиарды миллиардов раз, то это приведет к накоплению достаточного количества ошибок репликации и, следовательно, достаточного многообразия для появления не только всей Библии целиком, но и всех томов, хранящихся в крупнейших библиотеках мира. Эти два утверждения одинаково нелепы".

Процессы мутаций и естественного отбора, по мнению ученых, выступают лишь в роли некой "точной подстройки" процесса эволюции. А для жизни необходимо постоянное поступление информации, которое во времени охватывает все геологические эпохи.

"Обнаруженные ископаемые, — пишет Вихрамасингхе, — позволяют с полной уверенностью утверждать, что новые свойства жизни на уровне генов вводятся путем последовательных природных экспериментов. Изменения сохранялись только тогда, когда эти эксперименты оказывались успешными. Ветви с неудавшимися или нефункциональными генными добавлениями просто отмирали.

Гены могли добавляться путем взаимодействия между зародившимися в космосе вирусами и вирионами[3], с одной стороны, и существовавшим на Земле в любое время спектром жизни — с другой. Когда впервые была открыта структура вирусов, некоторые ученые утверждали, что эти частицы и есть то самое искомое недостающее звено между неживой и живой материей в теории Дарвина. Однако вскоре стало ясно, что для этого вирусы имеют слишком сложный белок. Структура различных вирусных белков так напоминает белок высших форм жизни, что одно время даже считали, что эти частицы каким-то образом могут иметь своим источником высшие формы. В нашей книге "Болезни из космоса" Ф. Хойл и я утверждаем, что наши геномы битком набиты вирусами и вирионами. Вторжение вирусов может приводить к эпидемиям таких заболеваний, как, например, грипп. Картина вспышек заболеваний гриппом со всей очевидностью доказывает прямую связь возбудителя болезни с космосом.

На наш взгляд, любое важное новое наследственное свойство, появляющееся в ходе эволюции видов, имеет внешние космические корни. Несмотря на то что у человека и обезьяны, с точки зрения биохимии, анатомии и физиологии, много общего, различий между ними еще больше. Мы не можем согласиться с тем, что гены, необходимые для создания шедевров музыки, литературы и искусства или овладения высшей математикой, возникли от случайных мутаций генов обезьяны задолго до того, как они приобрели какое-то реальное значение для их выживания… Как и в случае с простейшими формами жизни на Земле, все эти свойства должны были быть насаждены извне. Если бы Земля была изолирована от всех внешних источников генов, насекомые могли бы воспроизводиться до скончания веков, но так бы и остались насекомыми, и обезьяны, сколько бы они ни размножались, рождали бы только обезьян. Скучно было бы тогда на Земле, что и говорить".

Интересный пример приводит Вихрамасингхе в качестве иллюстрации сложности живой материи: "Известно, что примерно 2000 ферментов играют важнейшую роль в довольно широком диапазоне жизни, начиная с простых микроорганизмов и кончая человеком. Вариантов последовательности аминокислот в этих ферментах в целом сравнительно немного. В каждом ферменте ряд ключевых позиций занимают почти инвариантные аминокислоты.

Давайте посмотрим, как эти последовательности ферментов могли возникнуть из примордиального бульона, содержащего 20 биологически важных аминокислот в разных пропорциях. По самым умеренным подсчетам, на каждый, фермент надо отвести 15 местоположений конкретных аминокислот для соответствующей биологической функции. Нетрудно подсчитать число пробных комбинаций, которое необходимо для получения этого сочетания: 10⁴⁰⁰⁰⁰ — поистине колоссальная, сверхастрономическая величина. И вероятность открытия этого сочетания путем произвольных перестановок составляет 1: 10⁴⁰⁰⁰⁰. Эту последнюю цифру можно взять в качестве меры информационного содержания жизни, отраженного в одних лишь ферментах. Число перестановок, необходимых для появления жизни, на много порядков превышает число атомов во всей видимой вселенной. Скорее ураган, проносящийся по кладбищу старых самолетов, соберет новехонький суперлайнер из кусков лома, чем в результате случайных процессов возникнет из своих компонентов жизнь". Вихрамасингхе и Хойл отдают

предпочтение вечной и безграничной вселенной, в которой каким-то естественным путем возник творец жизни — разум, значительно превосходящий наш. Подобно тому как некогда было доказано, что Земля не является физическим центром вселенной, так, по их мнению, высший разум в мире не может быть сосредоточен на Земле.

Хотя высказывания Вихрамасингхе и Хойла порой довольно категоричны, но они далеко не бесспорны, особенно в части философских взглядов на возникновение жизни. Что касается их гипотезы о роли комет в зарождении земной жизни, то она кое в чем небезосновательна. Недавно появились некоторые аргументы в пользу этого предположения. В метеорите Альенде, упавшем на территории Мексики, был обнаружен избыток по сравнению со средним содержанием в солнечной системе устойчивого изотопа магния ²⁶Mg. Исследования показали, что этот избыток является следствием распада короткоживущего радиоактивного изотопа алюминия ²⁶Аl. Как оказался в протосолнечной туманности радиоактивный ²⁶ AI? Исходя из длительности его полураспада, он должен был попасть в нее приблизительно за миллион лет до того, как начали затвердевать метеориты. Появление ²⁶Mg связывают со взрывом близкой сверхновой. При таких взрывах температура повышается настолько, что в веществе начинается термоядерный синтез химических элементов, в том числе радиоактивного алюминия. Продукты термоядерного синтеза, разлетающиеся при взрыве, могли попасть в подсолнечное облако. Если в подсолнечном облаке присутствовал радиоактивный алюминий, то он был и в том материале, из которого возникли в процессе эволюции кометы. Простейшие органические молекулы, имеющиеся в ядрах комет, находились под облучением радиоактивного изотопа алюминия. Лабораторные опыты показывают, что при облучении такие молекулы способны к самоорганизации, к образованию аминокислот и оснований нуклеиновых кислот — необходимых элементов для возникновения жизни.

Подтвердить эту идею можно только с помощью прямого эксперимента в космосе, исследуя комету непосредственно с помощью космического аппарата.

По современным представлениям ядро кометы, в том числе и галлеевской, состоит на две трети из грязного льда и снега. Оставшаяся часть приходится на долю каменистых веществ. Размеры ядер кометы, по-видимому, лежат в пределах от нескольких километров до десятков километров. Близко к Земле кометы не подлетают. Расстояние до самых ближних комет превышает половину расстояния от Земли до Солнца. Поэтому даже в самые мощные современные телескопы нельзя увидеть ядро кометы.

Правда, возможно, бывали и исключения. Например, сейчас наиболее убедительной представляется кометная теория Тунгусского феномена. Будто бы 30 июня 1908 года в глухих таежных местах в бассейне Подкаменной Тунгуски произошел взрыв ядра небольшой кометы, вторгнувшейся в земную атмосферу. Сила взрыва оказалась огромной — около 40 мегатонн, в две с лишним тысячи раз сильнее ядерного огненного урагана, опустошившего в 1945 году Хиросиму. Проведенный недавно изотопный анализ торфа с места падения подтверждает кометную версию. Сотрудники экспедиции Томского государственного университета отобрали образны торфа из болота в районе горы Острая в эпицентре лесного вывала. Они предположили, что в этом бессточном болоте мох был осыпан выпавшим космическим веществом, и торф, образовавшийся из такого мха, должен законсервировать атомы этого космического вещества в составе органических молекул.

Оказалось, что слои торфа, соответствующие моменту катастрофы, отличаются от тех, что лежат выше или ниже, то есть от тех, которые образовались раньше или позже Тунгусского феномена: тяжелого протона водорода — дейтерия — в них было меньше, чем в обычном земном веществе, а тяжелого изотопа углерода, наоборот, больше.

Эти изотопные сдвиги нельзя связать с вариациями климата или с высокой температурой и давлением во время взрыва, ибо такие воздействия должны были изменить изотопный состав водорода и углерода з одну сторону. А вот для комет такие аномалии характерны.

Вдали от Солнца кометы не имеют хвостов. По мере приближения к перигелию ядра обрастают атмосферами, состоящими из различных молекул и пыли. Атмосферы появляются из-за прогрева солнечными лучами ядра. При прогреве начинается испарение льдов, освобождаются мелкие частицы, растут размеры газопылевой оболочки вокруг кометы. Вблизи от Солнца размеры этой оболочки очень велики. Например, у кометы Галлея в 1910 году ее голова имела диаметр порядка 100 тысяч километров,

Гипотезу о том, что ядра комет состоят из летучих веществ, легко переходящих в состояние возгонки, которая соответствует современным представлениям и ледяной природе кометных ядер, выдвинул еще знаменитый французский математик и астроном Лаплас, В четвертом издании его книги "Изложение системы мира", вышедшей в Париже в 1813 году, есть такие строки; "…Такие большие изменения имеют место на кометах, и главным образом на тех, которые подходят близко к Солнцу в своих перигелиях. Туманности, которые их окружают, являются результатом испарения жидкостей на поверхности. Охлаждение, которое при этом получается, должно умерять чрезмерный жар, связанный о близостью к Солнцу; а конденсация тех же испарившихся жидкостей, когда они (кометы) удаляются, частично восполняет убывание тепла, которое должно создаваться этим удалением, так как двойной эффект от испарения жидкостей и конденсации паров значительно сближает пределы между самым большим жаром и самым большим холодом, который испытывают кометы во время каждого своего обращения".

В последующих изданиях книги эти строки были изъяты автором. У Лапласа было намерение написать на эту тему отдельный трактат, которое осталось, невыполненным. Об этой гипотезе потом забыли.

Таких же взглядов, как и Лаплас, на природу кометных ядер придерживался немецкий астроном Фридрих Бессель. Но потом надолго восторжествовало другое представление на природу кометных ядер. Этому способствовал ряд астрономических открытий XIX века. Было обнаружено кольцо астероидов, доказано космическое происхождение метеоритов, замечена связь комет с метеорными потоками. Кстати, Земля дважды в год проходит сквозь рой космических пылинок, порожденных кометой Галлея. Пылинки, влетая в атмосферу Земли, сгорают в ней, не достигнув поверхности. Они вспыхивают "падающими звездами" — метеорами. Это происходит с 30 апреля по 10 мая и с 15 по 26 октября. В эти дни наблюдаются метеорные потоки Гамма-Акварид и Орионид. Наблюдателю кажется, что точка, из которой вылетает поток метеоров, находится в мае в созвездии Водолея (отсюда название Аквариды), а в октябре — в созвездии Ориона (Ориониды),

Так вот, происхождение метеоритов связали с кометами, и потому кометные ядра стали считать каменными телами. Только в 1950 году американским астрономом Ф. Уипплом была выдвинута гипотеза о ледяном составе кометных ядер, которая вскоре стала общепринятой. Сейчас наиболее популярна точка зрения голландского астронома Я. Оорта, согласно которой на границе солнечной системы, приблизительно на расстоянии 150 000 астрономических единиц от Солнца, существует облако комет (так называемое облако Оорта) — "резервуар", из которого под влиянием тяготения звезд или больших планет время от времени вырывается какая-либо из комет и устремляется к Солнцу. В облаке Оорта, по оценкам ученых, находится около 10¹¹ ледяных тел. Когда-то в прошлом комета Галлея, вероятно, вырвалась из этого облака. С каждым посещением Солнца она теряет свою активность и массу. Ученые считают, что за предыдущие 29 посещений ядро кометы уменьшилось примерно на километр, и оно потеряло добрую половину своей массы.

Английские астрономы С. Клюб и В. Непер выдвинули гипотезу о том, что источником комет в облаке Оорта является межзвездная среда. По их расчетам, первичное облако Оорта к настоящему моменту должно было бы исчезнуть, или в лучшем случае от него могла бы сохраниться центральная часть радиусом 10³ астрономических единиц (то есть сократиться в сто раз по сравнению с первоначальным), которая не может служить "резервуаром" комет. Ученые исходили из того, что короткопериодические кометы, вырываемые из облака Оорта силами тяготения соседних звезд, долго существовать не могут. Они либо сталкиваются с планетами, либо под действием планетных возмущений переходят на гиперболические орбиты и покидают солнечную систему. Время жизни периодических комет довольно скоротечно — около 300 миллионов лет, поэтому, по мнению английских астрономов, даже такой на первый взгляд неисчерпаемый источник комет, как облако Оорта, вряд ли способен обеспечить наблюдаемое количество короткопериодических комет.

Кроме того, как считают ученые, на облако Оорта воздействуют не только близлежащие звезды, но и массивные облака, в которых, как выяснилось в последнее время, сосредоточена немалая часть межзвездной среды. Масса одного такого облака в среднем в 500 тысяч раз больше солнечной, и оно обладает гравитационным полем, которое существенно влияет на движение звезд. Подобных облаков в Галактике обнаружено более четырех тысяч. Примерно один раз в 200–400 миллионов лет солнечная система проходит сквозь облако или вблизи него, испытывая сильное воздействие приливных гравитационных сил. В результате далекие от Солнца кометы теряют связь с солнечной системой и улетают в межзвездное пространство. Такие "набеги" массивных облаков тоже разоряют реликтовое кометное облако Оорта. Но массивные газовые облака, разоряя реликтовое кометное облако, сами могут поставлять в него новые кометы. Физические условия внутри массивных облаков из-за гравитационной неустойчивости благоприятствуют возникновению тел кометной массы. Каждый раз, проходя сквозь газовое облако, Солнце будет захватывать новые кометы и пополнять ими свой "резервуар". Наибольшая плотность газовых облаков и холодного межзвездного газа наблюдается в спиральных рукавах Галактики. Поэтому обогащение солнечной системы новыми кометами, как считают английские ученые, будет происходить, когда Солнце движется через спиральный рукав Галактики. Это случается примерно каждые 200 миллионов лет. А значит, с такой цикличностью может возрастать и вероятность столкновения комет с Землей.

Клюб и Непер предположили, что столкновение ядра кометы с Землей может вызвать глобальную катастрофу (наступление ледникового периода, изменение полярности геомагнитного поля, интенсивное движение тектонических плит…) или существенно повлиять на эволюцию биосферы. Цикл наступления глобальных катастроф через 200 миллионов лет заметен по геологическим данным. Гипотеза о межзвездном происхождении комет получит подтверждение, если удастся обнаружить различие в химическом составе комет и Солнца (сейчас в межзвездном газе больше тяжелых элементов, чем было во времена образования солнечной системы). Это одна из гипотез, правильность которой может подтвердить космическая экспедиция к комете.

В физике комет до сих пор много непознанного. Необъяснимым остается процесс ионизации молекул в хвосте кометы: вычисленное время жизни молекул до ионизации в сто раз больше наблюдаемого. Вот уже двадцать лет этот парадокс не находит объяснения. Это значит, что наши знания о кометах не полностью соответствуют происходящим в них явлениям.

Довольно часто кометы вспыхивают, и из ядра выбрасываются миллионы тонн пыли и газа. В чем причина этих взрывов? Замечена их связь с активностью Солнца. Но каким образом связаны активность Солнца и кометные вспышки?

Много неясного происходит в длинных плазменных хвостах комет. В них образуются движущиеся вдоль хвоста в сторону Солнца облака, механизм которых непонятен. Видна причудливая струйная структура хвостов, сложные спиралевидные формы, волны. Иногда у кометы "отрывается" хвост, но вскоре снова "вырастает".

Неясен пока и феномен галосов. Это расширяющиеся концентрические области с центром в ядре кометы. Остается открытым целый ряд других вопросов.

"Таким образом, экспедиции к кометам имеют огромное научное значение. Они нужны исследователям, интересующимся физикой непонятных явлений, наблюдаемых в кометах, занимающимся фундаментальными проблемами происхождения солнечной системы и систем, подобных ей и нашей Галактике, происхождением жизни на Земле и вообще во вселенной" — таково мнение ученых Института космических исследований АН СССР, занимающихся вопросами происхождения и эволюции солнечной системы.

Встречаются и "необычные" кометы, свойства которых не укладываются в "разумные", с точки зрения современной науки, рамки. Одна из таких комет была обнаружена в 1956 году и названа по имени своих первооткрывателей кометой Аренда — Ролана. Советские ученые, доктора технических наук В. П. Бурдаков и 10. И. Данилов в своей книге "Ракеты будущего" высказали предположение, что подобные объекты могут быть зондами внеземных цивилизаций. Вот их аргументы. "Хвост у кометы (Аренда — Ролана. — Ред.) появился после 22 апреля 1957 года и исчез в самом начале мая. Ранее таких хвостов у комет не наблюдалось! Вместе с "обычным" хвостом, направленным от Солнца, комета имела очень узкий, как копье, аномальный хвост, который был направлен в сторону Солнца. Сначала попытались объяснить это явление естественной причиной: аномальный хвост составляли якобы продукты разрушения кометы, которые концентрировались в виде следа на ее орбите, поэтому в момент нахождения кометы между Солнцем и Землей оба направленных от кометы хвоста располагались как бы по разные стороны от ядра кометы. Но комета продолжала движение, и аномальный хвост по мере поворота плоскости кометной орбиты относительно земного наблюдателя не превратился, как ожидалось, в сектор, соединенный с основным хвостом, а принял вид хорошо очерченного расходящегося луча! Кроме того, спектр аномального хвоста не оказался сплошным, как это обычно бывает у пылевых хвостов. Необычно также и то, что аномальный хвост появился и исчез внезапно.

Теперь об "обычном" хвосте. Он состоял из двух хвостов: хвоста первого типа (по классификации Ф. А. Бредихина), который был связан с внутренней головой, очень размытой и напоминающей по форме луковицу, и хвоста второго типа, который был связан с внешней головой, имевшей четкие параболические очертания. По теории кометных хвостов, разработанной на основе многочисленных наблюдений комет, все должно быть как раз наоборот. Кроме того, внутренний хвост имел непрерывный спектр, которого у хвостов первого типа вообще не наблюдалось. Для того чтобы хоть как-то совместить данные наблюдений с теорией кометных хвостов, пришлось бы сделать допущение, что начальная скорость истекающих частиц была выше трех тысяч метров в секунду. А ведь для искусственного достижения таких скоростей, равных скорости истечения струй из современных ЖРД, приходится применять специальные ускорители — расширяющиеся сопла, профиль которых тщательно рассчитывается и согласовывается с химическим составом и температурой истекающего газа. Иначе говоря, допущение о возникновении таких высоких скоростей истечения вряд ли правомочно. Но и это не все. 10 марта 1957 года станция университета в штате Огайо (США) зарегистрировала радиоизлучение кометы на волне 11 метров (27,6 МГц). Интенсивность излучения колебалась в пределах ±30 %, а его источник располагался в основном хвосте на значительном удалении от головы. Начиная с 20–21 апреля, то есть перед появлением аномального хвоста, этот источник стал удаляться в сторону от Солнца, примерно в радиальном направлении, 9 апреля 1957 года в Бельгии было обнаружено радиоизлучение кометы па волне 0,5 метра (600 МГц)" Высокая стабильность этого радиоизлучения как по амплитуде, так и по частоте противоречит напрашивающемуся предположению об естественном спорадическом излучении в плазме кометных хвостов. Излучение на волне 11 метров наблюдалось больше месяца. Наиболее сильным оно было с 16 марта по 19 апреля, то есть накануне появления аномального хвоста. Более того, интенсивность посылаемых сигналов ежедневно усиливалась.

Таким образом, исчерпывающее объяснение кометы Аренда — Ролана только естественными причинами связано с рядом противоречии.

Говорить о том, что наблюдалось искусственное небесное тело, тоже нет достаточных оснований, хотя и существует проекты будущих космических прямоточных двигателей, наблюдение работы которых со стороны удивительно напоминало бы все без исключения аномалии кометы Аренда — Ролана".

Ученые приводят данные и о других удивительных кометах. Так, в спектре кометы 188211 были обнаружены железо, хром и никель — элементы, которые есть в спектрах реактивных струй ЖРД вследствие незначительной эрозии реактивных сопл, содержащих эти металлы. Загадочным было также различие спектров головы и хвоста у кометы 1907IV. У кометы 1926III наблюдалось отсутствие влияния Солнца на положение хвоста, который поворачивался в пространстве, казалось бы, совершенно произвольно, причем комета не придерживалась вычисленной для нее траектории, а значительно отклонялась от нее. Такое отклонение можно объяснить лишь значительной тягой, развиваемой при истечении массы из ядра кометы.

Возможно, что нашу солнечную систему уже посещали инопланетные зонды. Например, необычным было поведение кометы 188IV, которую в 1881 году открыл астроном из Бристоля Денниг. Комета не подходила близко к Солнцу, практически не имела хвоста — основного признака почти всех комет, зато очень близко подошла к Земле. Минимальное расстояние от кометы до Земли составило 6 миллионов километров. Кроме того, она приблизилась еще и к Марсу на расстояние 9 миллионов километров. Комета прошла достаточно близко от орбиты Венеры (на расстояние 3 миллионов километров) и от орбиты Юпитера (на расстояние 24 миллионов километров). Комета наблюдалась в виде туманного дискообразного пятнышка со светящимися точками в его центре.

В солнечной системе бывают моменты, правда довольно редко, что ее планеты располагаются таким образом, что межпланетный корабль, двигаясь по эллиптической пассивной траектории, может достаточно близко подойти к трем планетам. Может, некая цивилизация и воспользовалась этим моментом, чтобы получить максимальную информацию о планетах солнечной системы? Причем Земле было уделено большее внимание, чем Марсу. И это естественно: ведь Земля обладает атмосферой.

"Таким образом, — считают ученые, — среди большого числа наблюдаемых комет очень редко (с периодом 20–30 лет) появлялись уникальные, перспективные в смысле обнаружения в их поведении и внешнем облике следов разумной деятельности внеземных цивилизаций. По-видимому, к возможному появлению подобных комет в будущем следует/готовиться очень ‘ тщательно".

Возможно, что экспедиция к комете Галлея прольет свет на природу "необычных" комет.

В стихотворении Новеллы Матвеевой "Космонавт" к летчику-космонавту обращаются с таким вопросом:

Скажите, нельзя ли в блаженном порыве Похлопать комету, как лошадь по гриве?

Ну что же, космонавт мог бы собрать немало информации о комете, если бы смог "похлопать комету, как лошадь по гриве". Но пилотируемые экспедиции к кометам, если и состоятся когда-нибудь, то в далеком будущем. А в скором времени "гладить кометы по гриве" будут автоматические космические аппараты.

Готовится несколько космических экспедиций к комете Галлея: в СССР, Японии, Западной Европе. Разрабатывали проект полета к комете (совместно с европейским космическим агентством) и американские специалисты. Суть проекта в следующем: после того как автоматический космический аппарат покинет пределы земного тяготения, должен начать работать небольшой двигатель, который направит космический зонд по раскручивающейся вокруг Солнца спирали. На втором витке спирали аппарат прошел бы мимо кометы Галлея на расстоянии 130 тысяч километров. В этот момент на перехват кометы с основного аппарата стартовал бы небольшой блок с двигательной установкой общей массой 100 килограммов. Он должен был бы пролететь всего в нескольких сотнях километров от ядра кометы. Основной же аппарат продолжал бы свой путь по спирали и в 1988 году встретился бы с другой периодической кометой, Темпль-2, и попытался бы подстроиться к ней в хвост. Предполагалось, что аппарат, продолжая движение внутри кометной атмосферы, смог бы добраться почти до ядра кометы. Была произведена теоретическая разработка проекта. По оценкам, стоимость экспедиции должна была составить 250 миллионов долларов. Старт предполагался в 1985 году. Но от проекта отказались: в Вашингтоне отдали предпочтение военным программам. Американские ученые неоднократно обращались к конгрессу США с просьбой субсидировать проект. Еще осенью 1980 года, несмотря на то, что правительство все больше сокращало бюджет НАСА, у исследователей теплилась надежда: этот проект оставался последней программой, не преследовавшей никаких военных целей. Через астрономический журнал они обратились к читателям с просьбой оказать финансовую поддержку проекту исследования кометы Галлея. В прошлом такой прецедент уже был: более десяти тысяч американцев передали НАСА из собственных карманов в среднем по десять долларов для проекта "Викинг". Но конгресс США отказался финансировать важную научную программу исследования кометы Галлея. Американские ученые собираются установить некоторые свои приборы на европейский аппарат, а летом 1985 года хотят вывести на орбиту телескоп, с помощью которого можно будет наблюдать за приближением кометы к Солнцу.

Западноевропейский проект носит имя знаменитого итальянского живописца Джотто, изобразившего комету Галлея 1301 года на фреске "Поклонение волхвов". Небо над головами волхвов рассекает хвостатый огненный шар. И вот спустя шесть веков после смерти художника аппарат, названный его именем, сможет посмотреть на комету вблизи.

Финансирование отпущено только на часть первоначального проекта — встречу с кометой Галлея. Запуск аппарата планируется осуществить 10 июля 1985 года. Выведет "Джотто" на промежуточную орбиту искусственного спутника Земли французская ракета. Аппарат очертит вокруг Солнца гигантскую спираль и встретит комету после прохождения ею перигелия 7 марта 1986 года. Путешествие к комете будет длиться 247 суток.

"Планета-А" — так условно называется японский проект. Он в принципе мало отличается от западноевропейского. Японцы запустят два автомата. Один стартует 31 декабря 1984 года. Его цель — исследовать свойства солнечного ветра вдали от кометы. Другой отправится 14 августа 1985 года. Второй аппарат должен встретить комету Галлея 8 марта 1986 года.

Советский проект "Венера — Галлей" (или сокращенно "Вега") многоцелевой. Одним запуском автоматической межпланетной станции "убиваются два зайца": продолжается исследование планеты Венера и встречается комета Галлея. Это станет возможным благодаря уникальному расположению Венеры и кометы: планета будет находиться вблизи перигелия кометы. Таких станций будет две. Они стартуют в конце 1984 года к планете Венера, с которой встретятся в июне 1985 года. После отделения спускаемого аппарата на Венеру сами станции с помощью гравитационного поля планеты будут направлены на встречу с кометой Галлея. Встреча с кометой состоится в марте 1986 года. Они пройдут на расстоянии около 10 тысяч километров от ядра.

1910 год был оптимальным для наблюдения кометы Галлея. Земля даже прошла через хвост кометы. На этот раз Солнце будет мешать наземным наблюдениям кометы. С Земли ее можно будет наблюдать в короткие промежутки времени на рассвете и после захода Солнца. Космическую же встречу осложняет то обстоятельство, что в отличие от большинства комет галлеевская комета имеет ретроградное движение, то есть движется по своей орбите в сторону, противоположную вращению Земли и других планет вокруг Солнца. Это усложняет эксперимент: во всех проектах космические аппараты и комета встретятся на параллельных курсах со скоростью около 80 километров в секунду. Подойти к ядру ближе чем на 10 тысяч километров вряд ли удастся. При таких огромных скоростях сближения вполне реальна опасность врезаться в ядро кометы.

Время полета аппарата вблизи ядра кометы будет порядка нескольких минут, за которые необходимо собрать большой объем информации. Сфотографировать ядро, измерить химический и изотопный состав атмосферы кометы, величину магнитного поля, осуществить радиолокационное зондирование кометного ядра…

Для этого на борту советских автоматических станций будут установлены многочисленные приборы, в том числе научная аппаратура, из стран социалистического содружества, из Франции, Австрии, ФРГ…

Готовятся к наблюдениям за кометой Галлея и наземные обсерватории в разных странах. 16 октября 1982 года комету обнаружили с помощью 5-метрового телескопа Паломарской обсерватории (США).

В нашей стране наблюдения за кометой Галлея проводятся в рамках Всесоюзной комплексной программы наземных исследований кометы Галлея, которая осуществляется во взаимодействии с международной программой наблюдений. "В наблюдениях за кометой Галлея, — рассказывает председатель Всесоюзной программы, директор Главной астрономической обсерватории АН УССР, член-корреспондент АН УССР Ярослав Степанович Яцкив, — примут участие более десяти обсерваторий, в основном юга СССР. Планируется создание двух специализированных астрономических станций. Одна из них будет размещена на горе Майданак в Узбекистане, а другая — в Боливии, город Ториха.

…Мы надеемся, что первые в истории науки полеты космических аппаратов к ядрам комет, пролет через гигантские кометные атмосферы научных космических аппаратов поднимут наши знания о "хвостатых" светилах на качественно новый уровень. Важен и другой аспект. Так как кометы, по-видимому, являются "первозданными" сгустками вещества той первичной околосолнечной туманности, которая послужила строительным материалом для образования всех тел солнечной системы, ученые путем их космического зондирования, возможно, получат весьма ценную информацию о самых начальных стадиях протопланетного облака…"

Ученые с нетерпением ждут результатов от будущих встреч космических аппаратов с кометой Галлея. Эти данные, возможно, дадут ученым ключ к тайнам происхождения солнечной системы и возникновения земной жизни, а возможно, как это не раз бывало на непрерывном пути познания, еще больше озадачат их.

ОЛЕГ МОРОЗ, заведующий отделом науки "Литературной газеты"

Декабрь 1981 года. Заснеженный плоский берег Таллинского залива. Слева по ходу движения до горизонта свинцово-серая водная равнина. Несколько "Икарусов" едут в Пириту, на окраину эстонской столицы. Там, в Олимпийском центре парусного спорта, проходят заседания симпозиума по внеземным цивилизациям, сокращенно — ВЦ.

В первый день, с утра, народу в зале набилось довольно много, в том числе нашего брата, журналистов. Впечатление было такое, что ожидают какой-то сенсации — если и не показа инопланетян, то какого-нибудь этакого сообщения на жгуче-интересную тему. То и дело включалось невыносимо яркое освещение для киносъемки (мешавшее показывать слайды), стрекотали камеры, вспыхивали блицы, суетились люди с переносными микрофонами…

После все улеглось и вошло в свою колею. Народу поубавилось. Камеры исчезли. Ушли "тарелочники", должно быть, осознав, что ничего заслуживающего их внимания здесь не предвидится…

Лет через сто, если к тому моменту интерес к ВЦ не угаснет, о нашем времени будут говорить как о поре начала научного исследования этой проблемы. Ныне этой поре почти четверть века, если вести отсчет с 1959 года, как это делают многие. Тогда в английском журнале "Nature" появилась статья двух американских ученых Дж. Коккони и Ф. Моррисона. Называлась она "Поиск межзвездных сигналов". Этот поиск впервые рассматривался как конкретная техническая задача.

Если б статью не заметили — случается и такое, — тогда, может быть, впоследствии пришлось бы взять иную точку отсчета. Но она привлекла внимание. За ней последовали другие публикации, зародился ряд конкретных проектов.

И на таллинском симпозиуме многие наши ученые мне говорили, что впервые интерес к ВЦ у них пробудился, когда они познакомились со статьей Дж. Коккони и Ф. Моррисона.

Много ли это — четверть века? Конечно, ничтожно мало, если иметь в виду грандиозность проблемы. Никогда ни с чем подобным люди не сталкивались на протяжении всей истории. Тысячелетия земляне варились в собственном соку и вот только-только начинают окидывать любопытствующим взором небо: нет ли там, в бескрайних просторах вселенной, каких-то подобных существ?

Лет через сто или двести, если историки оглянутся на эту пору, их главный интерес, наверное, привлекут не технические детали начавшегося поиска, а идеи. Те идеи, которые высказывались в наше время, на начальном этапе исследования проблемы ВЦ. Они заметят, что основных идей было две: первая — внеземные цивилизации есть, причем их довольно много; вторая — внеземных цивилизаций скорее всего очень мало, не исключено даже, что их вовсе нет.

Заметят они также, что распределение сил было неравное: тех, кто держался первой точки зрения, было несравненно больше.

Наконец, может быть, они обратят внимание — хотя это уже не так вероятно, — что "скептики" не всегда были "скептиками", они превратились в них постепенно, на протяжении первых десятилетий теоретических размышлений и практического поиска внеземного разума.

Показательна в этом отношении эволюция взглядов члена-корреспондента Академии наук СССР Иосифа Самуиловича Шкловского.

Он автор книги "Вселенная, жизнь, разум".

Первое ее издание вышло в 1962 году.

Какова была в то время позиция И. С. Шкловского?

"…Проявления разумной жизни… — говорилось в книге, — могут быть довольно широко распространены во вселенной". Вместе с тем нельзя исключить "неутешительную возможность того, что разумная жизнь во вселенной — редчайшее (хотя, конечно, не уникальное) явление. И все же эта возможность представляется нам маловероятной…".

Известно, что число внеземных цивилизаций зависит от числа планетных систем, планет, на которых может зародиться жизнь, где она может развиться до разума и, наконец, технически развитого общества. Каких же тут следует ожидать чисел? Точка зрения И. С. Шкловского в ту пору была такова:

"В первой части этой книги… приведены достаточно серьезные аргументы в пользу того, что в Галактике может быть, по крайней мере, несколько миллиардов планетных систем. Если считать, что при выполнении самых общих условий, обсуждавшихся в гл. 10 (книга "Вселенная, жизнь, разум". — Ред.), на планетах возникает жизнь, число обитаемых миров в Галактике должно быть порядка миллиарда. На некоторых планетах развитие жизни могло зайти так далеко, что появились разумные существа, которые создали цивилизации, вооруженные всеми достижениями науки и техники".

Здесь, как видим, много оговорок. Но в целом точка зрения автора, согласитесь, весьма оптимистична.

Целая глава в книге была посвящена обсуждению гипотезы об искусственном происхождении спутников Марса — Фобоса и Деймоса. Эту гипотезу выдвинул Шкловский тремя годами ранее. Конечно, всегда можно сказать, что такое обсуждение, соответствующие расчеты — не более как упражнения для ума. Но все-таки в какой-то мере они свидетельствуют и об умонастроении автора. Недаром же многие ученые отказываются всерьез говорить о "неопознанных летающих объектах", о всевозможных "космических пришельцах", хотя посещение ими Земли в прошлом "не может быть исключено какими-либо известными научными соображениями" (эта формула принадлежит не мне — таково мнение членов-корреспондентов Академии наук СССР В. С. Троицкого и Н. С. Кардашева). Здесь тоже все дело в умонастроении.

В 1964 году в Бюракане состоялось Первое всесоюзное совещание, посвященное проблеме внеземных цивилизаций. В это время оптимизм И. С. Шкловского, по-видимому, достиг апогея. Объяснялось это, вероятно, тем, что годом ранее появилось сообщение об открытии американским астрономом Ван де Кампом невидимого спутника у так называемой "летящей звезды Барнарда". Как полагали, этот спутник — планета-гигант, сходная с нашим Юпитером.

— Тот факт, что около одной из самых близких к нам звезд оказалась планета, — говорил, выступая на совещании И. С. Шкловский, — со всей убедительностью свидетельствует об огромной распространенности планетных систем в Галактике, и в этом величайшее значение открытия Ван де Кампа…

Оптимизм ученого в то время был так велик, что он даже приравнял проблему ВЦ по ее важности и насущности к проблеме термоядерного синтеза:

— Почему, например, проблема термоядерного синтеза привлекает к себе и всеобщее внимание, и огромные средства, а проблема внеземных цивилизаций, значение которой для всех аспектов деятельности человечества трудно даже переоценить, находится до настоящего времени в зачаточном состоянии? А между тем уже и сейчас, затратив средства, хотя и немалые, но находящиеся в разумных пределах, мы можем существенно приблизиться к решению проблемы… Не видно серьезных причин считать проблему внеземных цивилизаций менее важной, чем осуществление термоядерной реакции.

Второе издание книги "Вселенная, жизнь, разум" вышло в 1965 году. В нем мы не обнаруживаем никаких перемен в позиции автора.

В сентябре 1971-го в Бюракане состоялась Первая советско-американская конференция по проблеме связи с внеземными цивилизациями. Поскольку в ней также участвовали несколько ученых из других стран, помимо СССР и США, ее иногда еще называют Первой международной… В принятой там резолюции говорилось, что, по мнению всех участников конференции, перспективы контакта с внеземными цивилизациями достаточно благоприятны, чтобы оправдать начало ряда хорошо подготовленных программ поиска, и что современная техника позволяет установить такой контакт. Ясно, что к подобному заключению опять-таки можно прийти, лишь весьма оптимистически оценивая распространенность очагов разума.

В составлении проекта резолюции участвовал и И. С. Шкловский.

1973 год. Третье издание книги "Вселенная, жизнь, разум". Возле слов о том, что возможность малой распространенности разумной жизни автор считает маловероятной, появилось примечание:

"Все же такую возможность исключить нельзя, особенно если будет выяснено, что возникновение жизни на Земле есть процесс случайный… Страшно даже представить, что из 10¹⁰—10¹² планетных систем во вселенной. в области радиусом в десяток миллиардов световых лет разум существует только на нашей крохотной планете…"

В 1975 году в станице Зеленчукской на Северном Кавказе, где расположена Специальная астрофизическая обсерватория Академии наук СССР, состоялась школа-семинар по проблеме CETI, а в сентябрьском номере "Вопросов философии" за 1976 год появилась статья Шкловского, написанная на основе его доклада на этой школе. Статья называлась "О возможной уникальности жизни во вселенной".

Интересно сравнить статью, допустим, с выступлением И. С. Шкловского на Бюраканском совещании 1964 года. Почти по всем пунктам в статье давался резкий "задний ход".

Бюракан: Тот факт, что около одной из самых близких к Земле звезд оказалась планета, со всей убедительностью говорит об огромной распространенности планетных систем в нашей Галактике, и в этом заключается величайшее значение открытия Ван де Кампа (естественно, я излагаю здесь мнение И. С. Шкловского).

Статья: Нашумевшее открытие Ван де Кампа — это, по-видимому, просто-напросто ошибка измерения; таким образом, важнейший аргумент в пользу чрезвычайно большой распространенности планетных систем оказывается скомпрометированным.

Бюракан: Большое значение для проблемы ВЦ имеют недавние успехи молекулярной биологии, биофизики и биохимии, которые впервые приоткрыли завесу над тайной происхождения и сущностью жизни.

Статья: Как произошел этот важнейший скачок в развитии материи — возникновение жизни, — сейчас совершенно не ясно; можно только полагать, что для этого необходимо "редчайшее совпадение исключительно благоприятных обстоятельств"; недаром один из основоположников современной молекулярной биологии, Фрэнсис Кри, недавно заявил, что он вообще отказывается от попыток понять происхождение жизни на Земле и отдал свое предпочтение одному из вариантов старой гипотезы панспермии.

Бюракан: В результате деятельности разумных существ можно будет наблюдать своего рода "космические чудеса". "Для меня величайшим, подлинным чудом, — говорил тогда И. С. Шкловский, — было бы доказательство, что никаких "космических чудес" нет".

Статья: Вся совокупность современных астрономических наблюдений говорит о том, что нигде во вселенной "космических чудес", по-видимому, не существует.

Что это такое — "космическое чудо"? Чтобы не мучить читателя загадками, скажу сразу: "чудо" — какое-то легко заметное для глаза проявление космической деятельности разумных существ. Такое ли, как, допустим, наши сегодняшние космические полеты? Да нет, вряд ли их обнаружишь с расстояния в сотни парсек (парсек — примерно три с четвертью световых года). Тем более — просто так, не присматриваясь. А "чудо" — это то, чего нельзя не заметить, что само бросается в глаза. Тут требуется иной масштаб деятельности, иная энергетика.

Со времен К. Э. Циолковского высказывалось немало идей насчет строительства всякого рода космических поселений. Но это были только идеи. В середине семидесятых годов профессор Принстонского университета (США) Джерард О’Нейл со своими сотрудниками разработал проект создания вблизи Земли "корпорации энергетических сателлитов" (КЭС) — целого архипелага космических островов-колоний. Этот проект уже не был фантастикой — он опирался на достигнутый к тому времени уровень техники. Точнее, на уровень, который предполагалось достичь через несколько лет после введения в действие экономического транспортного средства многоразового использования. Оговорюсь: корабли типа "Шаттл" пока еще далеко не удовлетворяют этому требованию.

Что должны были представлять собой колонии? Одну из них, далеко не самую крупную, Дж. О’Нейл описывал так. Колония — это сфера диаметром пятьсот метров и протяженностью экватора около мили. Каждые 32 секунды сфера оборачивается вокруг своей оси. В результате в районе экватора создается сила притяжения, равная земной. Обитаемая поверхность представляет собой небольшую закругляющуюся долину, которая поднимается по обе стороны от экватора до "широты" сорок пять градусов. Большая часть обитаемой поверхности занята невысокими, расположенными на уступах жилыми домами, широкими торговыми аллеями и маленькими парками. Многие учреждения, предприятия обслуживания, магазины находятся "под землей", то есть с внешней стороны сферы, вблизи полюсов, где сила тяжести невелика. Неподалеку от экватора течет небольшая река. Продолжительность дня и климат зависят от того, когда и сколько пропускается внутрь сферы солнечного света. Климат здесь может быть таким же благодатным, как на Гавайских островах. Население колонии — десять тысяч человек. В ней имеется все необходимое для удобной и интересной жизни: четыре небольших кинотеатра, помещения для занятий театральных и музыкальных кружков. На сцене, расположенной в зоне небольшой силы тяжести, ставятся балетные спектакли. Как считает Дж. О’Нейл, "балет в условиях одной десятой земного притяжения — прекрасное, сказочное зрелище". При желании поселенцы могут съездить в соседние колонии — посмотреть фильм, побывать на концерте или просто на время сменить климат. Чтобы добраться туда, требуется всего несколько минут.

Тут опять возникает мысль о фантастике, но, повторяю, это не фантастика — вполне конкретный инженерный проект.

Авторы этого проекта уверены, что он не только реален, но и выгоден экономически. В такой колонии солнечная энергия доступна постоянно и в неограниченном количестве, чего нет на Земле. Эту энергию можно передавать на Землю, использовать в производственных процессах, в сельском хозяйстве…

Предстанет ли такая вот КЭС, если ее построить для какого-нибудь "человека", который находится, допустим, в другой галактике, как "космическое чудо"? Опять-таки вряд ли. Опять-таки энергетика космических поселений еще недостаточно велика для этого. Это только первый шаг космической экспансии.

Следующий шаг можно было бы сделать, если бы удалось овладеть всеми ресурсами солнечной системы. Допустим, вокруг Солнца строится некая искусственная сфера, поверхность которой в сотни миллионов раз больше поверхности Земли (впервые подобную идею выдвинул еще в 1959 году американский физик Фримен Дайсон). В принципе для такой постройки можно использовать вещество планет, астероидов. На поверхности сферы создаются условия для жизни. Ресурсы энергии, которыми будут располагать жители такой биосферы, окажутся сравнимы с мощностью солнечного излучения. Возникнет так называемая цивилизация второго типа (наша земная, обладающая более скромными резервами энергии, — цивилизация первого типа).

Но и "дайсоновская" цивилизация — которая, предположим, расположилась бы на сфере его имени — тоже еще не "чудо". "Чудо" — цивилизация третьего типа, освоившая энергию не одной какой-то звезды, а целой галактики. Какой конкретно вид будет иметь такая галактическая цивилизация, пока, насколько знаю, не описал никто…

Обязательно ли из цивилизации первого типа должна вырасти цивилизация второго типа, а затем и третьего? Непременно ли разумные существа рано или поздно должны покинуть родную планету, освоить свою солнечную систему, а затем и свою галактику? Какая причина может побудить их к этому?

Если судить по тому, как обстоят дела у нас на Земле, одна из возможных причин вроде бы очевидна: стремительно растут население, промышленность, а ресурсы не безграничны… Если прочертить кривую роста — экспонентой она называется, — то окажется, что уводит она, круто взмывая вверх, с родной нашей планеты куда-то в космическое пространство, почти с неизбежностью уводит. Дело только в сроках — когда начнется "экспансия".

В начале семидесятых годов сотрудники Массачусетского технологического института Деннис Медоуз и другие "обсчитали" с помощью ЭВМ "модель мира", различные ее варианты. Выяснили, как она себя будет вести при том или ином стечении обстоятельств. Модель — это, конечно, не оригинал, но все же… Какое-то представление и об оригинале ее изучение дает.

В отчете, который тогда был опубликован, приводились данные о росте населения, развитии промышленности, производстве продовольствия, загрязнений окружающей среды…

В середине XVII века на земле было около пятисот миллионов жителей. Период, за который численность населения должна была удвоиться, составлял примерно два с половиной века. В 1970 году население Земли достигло 3,6 миллиарда, а время удвоения сократилось до тридцати трех лет. Это значит — рост шел даже быстрее, чем того требует экспонента. Согласно прогнозам Д. Медоуза и его коллег в 2000 году на Земле будет жить около семи миллиардов человек, а в 2030-м — четырнадцать с половиной. Это если кривая роста не переломится, если не сократится резко рождаемость и столь же резко не подпрыгнет смертность. И то и другое маловероятно.

Ясно, что при таком населении потребуется гораздо больше продовольствия. Первое, что необходимо для этого, — земля. Земля, пригодная для сельского хозяйства. Самое большее, чем мы располагаем на нашей планете, — 3,2 миллиарда гектаров. Примерно половина этой площади уже используется. Причем это наиболее плодородные и доступные земли. Чтобы освоить другую половину, потребуются огромные силы и средства. Но даже если вся она — допустим такой вариант — будет освоена, все равно этого не хватит…

Природные ресурсы… Если они будут расходоваться так же интенсивно, как сейчас — а скорее всего интенсивность возрастет, — запасы их будут таять весьма стремительно. Большая часть наиболее важных ресурсов через какую-нибудь сотню лет если и не будет исчерпана, то, во всяком случае, здорово поднимется в цене…

Окружающая среда… Если в 2000 году в мире будет семь миллиардов человек и валовой национальный продукт, приходящийся на одного человека, будет таким же, каким он был в США в 1970 году, то загрязнение окружающей среды увеличится по сравнению с 1970 годом по крайней мере в десять раз. Сможет ли природа это выдержать? Тут имеются большие сомнения.

Не все, конечно, согласны с такой мрачной оценкой пoлoжeния, но в общем-то проблемы действительно существуют, от них нельзя отмахиваться.

Так что же — бежать в космос? Нет, разумеется. Начать с того, что мы и не успеем бежать. По расчетам Шкловского, чтобы создать колонии такого типа, как это предлагают принстонские ученые, и переселить в них десять миллиардов человек, потребуется около двухсот пятидесяти лет, а Д. Медоуз и его сотрудники на то, чтобы предотвратить глобальный кризис, отпускают нам не более столетия. Они предлагают другие меры: затормозить рост населения и, капиталовложений, больше внимания уделять производству продовольствия и услуг, а не промышленной продукции, перейти к многократному использованию ресурсов, более энергично бороться с загрязнением окружающей среды… Таким путем, по их мнению, можно добиться "глобального равновесия".

Предположим, что равновесия или более медленного расходования ресурсов в самом деле удастся достичь. Не этим, так другим способом. Значит ли это, что через какое-то время вопрос о космических поселениях не возникнет опять, причем более серьезно и реально? Вовсе ис значит. Скорее всего так оно и случится. Стало быть, и какие-то другие цивилизации — те, что подобно нам развиваются "по экспоненте", — рано или поздно могут оказаться перед такой необходимостью. Шкловский считает, что по крайней мере для некоторой части внеземных цивилизаций неограниченная экспансия, означающая выход в космос и освоение сперва ближней, а потом и более отдаленной его части, — это норма поведения.

Если так, значит, уже сейчас должны были бы существовать и цивилизации второго типа ("звездные"), и цивилизации третьего типа ("галактические") с неизбежными для них "чудесами". Поскольку же никаких "космических чудес" мы не видим, значит, ни в нашей Галактике, ни в соседних звездных системах не существует ни одной сверхцивилизации. Если пойти еще дальше, поскольку сверхцивилизации произрастают из обычных цивилизаций — земного типа, — то и их число в местной системе галактик незначительно, а скорее всего равно нулю. Таково логическое заключение Шкловского, которое он делает в упоминавшейся уже статье в "Вопросах философии".

Кажется, ну что такого, если их нет? Мало ли у нас других, более насущных забот? Но как-то все-таки неуютно становится от мысли, что вот эта вселенная, в которой мы живем, — такая огромная и такая пустая. Нигде ни единой живой души.

Говорят: значит, мы должны дорожить Землей, единственным прибежищем разумной жизни. Но мы и так обязаны дорожить ею. Что изменится, если откуда-то издалека, с какой-то неведомой планеты, отстоящей от нас на сотни световых лет, донесется до нас чей-то голос? Что, мы сразу решим: ну, теперь можно спокойно разбазаривать земные ресурсы, портить окружающую среду?

Впрочем, может быть, и правы те, кто уверяет, что установление факта нашего одиночества заставит нас по-иному взглянуть на нашу планету. В самом деле, представьте себе: безбрежное пространство космоса, бесчисленное множество всевозможных небесных тел, а Земля — одна-единственная, крохотный очажок жизни и разума: дунешь — и нет этого очажка; погас огонек; и больше нигде, ничего, никогда…

Что же говорят другие ученые? Они считают, что как раз наоборот — развитие науки все более укрепляет концепцию множественности миров.

Некоторые из аргументов привел, открывая таллинский симпозиум, член-корреспондент Академии наук СССР Всеволод Сергеевич Троицкий:

— Во-первых, установлено, что законы природы но всей видимой части вселенной полностью тождественны. Во-вторых, выяснено, что наше Солнце — совершенно обычная звезда, таких звезд в Галактике около ста миллиардов. Вполне ординарна и наша Галактика — в Метагалактике примерно сто миллиардов подобных ей. В космосе открыто около пятидесяти различных органических соединений, из которых при определенных условиях возникают аминокислоты, составляющие основу жизни. Установлено, наконец, что разумная жизнь на Земле возникла в результате эволюции простейшей клетки примерно за четыре миллиарда лет…

Это все аргументы, так сказать, общего характера. Более конкретные доводы "за" попробую изложить в той же последовательности, в какой И. С. Шкловский излагает доводы "против": распространенность планетных систем — вероятность возникновения жизни — возможность того, что она поднимается до стадии разума, а после до стадии технически развитой цивилизации…

Итак, много ли во вселенной планетных систем? Член-корреспондент Академии наук СССР Николай Семенович Кардашев склоняется к положительному ответу, считая, что результаты последних научных изысканий подсказывают именно такой ответ. Налицо успех теории, согласно которой планеты образуются из межзвездной пыли и газа. Новое подтверждение ее правильности доставили космические аппараты, исследовавшие Сатурн и Уран: они обнаружили очень узкие кольца, опоясывающие эти планеты. Кольца ведут себя так же, как спутники Сатурна и Урана — это подтверждает предсказание теории, что они представляют собой еще не сконденсировавшиеся спутники. Их образование происходит прямо на наших глазах, Примерно так же образуются и сами планеты: но существу, кольца и спутники — это планетные системы в миниатюре.

Так обстоит дело с теорией, а что говорит практика? Н. С. Кардашев так оценивает ситуацию с открытием планетных систем. Он считает, что четырнадцатилетние — с 1960 по 1974 год — наблюдения за звездой Барнарда были достаточно тщательны, чтобы не сомневаться: у нее имеется по крайней мере два спутника; масса одного примерно равна массе Юпитера, другого — менее половины ее; иными словами, это не что иное, как планеты. Есть они также у звезд Эпсилон Эридана и Цинциннати-2354. Об этом опять-таки говорят не умозрительные рассуждения, а конкретные наблюдения. Вообще нет оснований сомневаться, что планетные системы весьма распространены.

И. С. Шкловский полагает, что в системах, состоящих из двух, трех и более звезд — так называемых кратных системах — па планетах, даже если они там есть, вряд ли возможна жизнь: слишком велики колебания температуры на их поверхности. Можно ли что-нибудь возразить на это?

Аргументы Н. С. Кардашева таковы. В кратных звездных системах также могут быть планеты с благоприятными для жизни условиями. Например, в случае двойной звезды, если составляющие ее звезды образуют тесную пару, планета может двигаться по устойчивой почти круговой орбите, находясь достаточно далеко от звезд. Если же, напротив, звезды далеко отстоят друг от друга, планета может обращаться по такой же орбите около одной из них. И в том, и в другом случае освещенность, а значит, и тепловой режим на ее поверхности будут достаточно стабильны.

…Что можно сказать о самом механизме возникновения жизни? Это, пожалуй, наиболее трудный вопрос. Возникла ли жизнь на Земле случайно или же, наоборот, следуя неизбежной закономерности? Именно в таком духе высказался как-то английский ученый, лауреат Нобелевской премии Фрэнсис Крик: оценивая долю планет, на которых возникает жизнь, мы должны помнить, что надежность нашей оценки очень низкая, "поскольку мы весьма невежественны в этом вопросе", "но из этого не следует, что и сама вероятность возникновения жизни очень низка". А ведь именно так поступает И. С. Шкловский: он довольно произвольно выдвигает гипотезу, что для возникновения жизни требуется "редчайшее совпадение исключительно благоприятных обстоятельств", и на этом основании приходит к выводу о "сколь угодно малой" вероятности возникновения жизни (кстати, ссылаясь на того же Фрэнсиса Крика, который-де вообще отказался понять происхождение жизни на Земле и отдал свое предпочтение гипотезе панспермии).

И еще одно "кстати" — кстати, почему вариант панспермии непременно должен выкидываться из расчетов? Если жизнь на Землю была когда-то занесена откуда-то еще, она таким же образом могла попасть и на другие планеты, привиться на тех из них, где были подходящие условия, достичь совершенных форм… Этот вариант вовсе не снижает вероятность широкого распространения жизни во вселенной, в том числе и разумной, а может быть, даже повышает ее. Особенно если учесть, что панспермия могла быть и "направленной" — какая-то старая цивилизация сознательно могла поставить перед собой цель — "засеять" семенами жизни все подходящие для этого кусочки небесной тверди.

…Столь же неопределенно малой считает И. С. Шкловский вероятность того, что жизнь, возникнув на какой-то планете, превратится в разумную, а тем более "технологически развитую". На то, что такая аналогия неправомерна, обратили внимание П. В. Маковецкий, Н. Т. Петрович и В. С. Троицкий: действительно, скачок от неживого к живому пока непонятен, однако после того как он произошел, начинает действовать естественный отбор, и его результаты вполне объяснимы. Скачок от неразумного к разумному подготавливается всем ходом биологической эволюции. По этой причине он вовсе не так непонятен, как первый скачок — от неживого к живому. Что касается "перехода от разума к технологии", это постичь и вовсе не составляет труда.

Особняком стоит аргумент И. С. Шкловского о "космическом чуде".

Неограниченный рост… Безудержное распространение в пространстве… Почему? Зачем? Для чего? Это ли признак высшей ступени развития? До сих пор считалось наоборот: количественный рост — нечто примитивное, предварительное, предшествующее какой-то более серьезной, качественной эволюции.

О количественном росте — по крутой дуге экспонен-ты — говорит весь наш предшествующий земной опыт? Ну так что ж? Ведь паша цивилизации и переживала до сих пор — в космическом масштабе — младенческий возраст. Она и сейчас из пего не вышла, а уж слышны разговоры, что недолго осталось властвовать экспоненте, что в скором времени она сменится какой-то иной, более пологой кривой. Вынужденный ли это будет шаг или добровольный, не суть важно. И если это случится, если земляне предпочтут количеству качество, почему в будущем они снова должны "оседлать экспоненту"? Потому что колонизация космоса это позволит — откроются новые ресурсы? Но ведь дело, повторяю, не в количественном росте. Вот если будет доказано, что в космосе без него не обойтись, тогда другой вопрос. Пока же доказательства нет. Просто делается экстраполяция: то, что было в прошлом, скорее всего сохранится и в будущем. Какие основания для этого? Почему, выйдя в космос, непременно надо захватывать всю планетную систему, а после — всю галактику? Разве нельзя себе представить такое положение, когда космическая цивилизация, достигнув какого-то количественного уровня и обретя стабильность, просто будет кочевать из одного места в другое, меняя пристанище по мере исчерпания ресурсов? При этом основной интерес се членов будет направлен на постоянное повышение "качества" жизни — па развитие науки, искусства, спорта, на то, чтобы в наибольшей степени реализовать потенциал каждого. Без сомнения, такая линия поведения более достойна разумных существ, нежели необузданное бессмысленное размножение и захват все новых и новых территорий. Большинство из нас вкладывает отрицательный смысл в слово "экспансия" даже здесь, на Земле, — почему в космосе отношение к нему должно измениться?

Это возражения И. С. Шкловскому гуманитарного свойства. Есть и такие, что опираются на иной подход — присущий естественным наукам. В. С. Троицкий, например, обращает внимание на то, что экспоненциальный рост возможен лишь при благоприятных внешних условиях. Если таковых нет, он непременно должен прекратиться. Рост населения окончится, как только начнет сказываться недостаток ресурсов, увеличение производства энергии может остановиться, если от этого станет чрезмерно страдать окружающая среда…

Допустим, однако, что хотя бы некоторые цивилиза-ции, выйдя в космос, будут продолжать "жить по экспоненте". В конце концов достаточно ведь несколько таких ВЦ, чтобы хоть одна из них достигла галактических масштабов и проявила себя как "космическое чудо". В. С. Троицкий считает более естественным как раз, что не существует ни одной такой сверхцивилизации. Ведь по мере того как пространство, занимаемое космической цивилизацией, расширяется, по мере того как расстояние между ее частями — всякого рода космическими поселениями — растет, взаимодействие между ними ослабевает. Вряд ли ВЦ может быть чем-то целым, если размеры освоенного ею пространства будут того же порядка, что и продолжительность жизни ее обитателей, то есть — десятки световых лет. Вот если бы речь шла о световых месяцах, тогда другое дело. Но такие расстояния — это всего лишь пространство нашей солнечней системы и, по-видимому, других планетных систем… Иначе говоря, реальны цивилизации второго типа, третьего же — вряд ли.

Но, может быть, "звездные" цивилизации способны демонстрировать "чудеса"? В принципе это не исключено, полагает В. С. Троицкий. "Чудо" может открыться ненароком — как побочный результат деятельности ВЦ. В этом случае мы вдруг заметим в какой-то точке неба тепловую радиацию либо же всплески радиоизлучения, периодическое изменение яркости какой-то звезды… Но в общем-то "чудо" будет не совсем "чудом". Всегда можно будет усомниться в его искусственном происхождении, найти ему естественное объяснение.

В принципе, если очень захочет, цивилизация второго типа может и умышленно "устроить" нечто. Допустим, соорудить на орбите вокруг "своей" звезды гигантский экран, который будет периодически закрывать ее. Но ведь это должно быть поистине грандиозное сооружение, по размерам равное самой звезде. Вряд ли такое под силу даже для цивилизации второго типа. Еще один вариант "чуда" — направленный во все стороны радиосигнал, равный по мощности оптическому излучению средней звезды. Но и такой вариант, пожалуй, даже для высокоразвитой цивилизации непозволительная роскошь: размеры установок для посылки такого сигнала будут примерно равны диаметру звезды.

Так что отсутствие "космического чуда", заключает В. С. Троицкий, еще ни о чем не говорит. Оно, правда, свидетельствует об очень малой вероятности (а скорее всего об отсутствии) цивилизаций третьего типа, но вовсе не исключает существование цивилизаций второго, а тем более первого типа.

Как же все-таки понять, почему ни одна из попыток уловить сигнал от какой-либо ВЦ до сих пор не привела к успеху?

Таких попыток было уже довольно много…

Примерно в то же время, когда появилась статья Дж. Коккони и Ф. Моррисона, лишь немногим позже, их соотечественник радиоастроном Фрэнсис Дрейк осуществил проект "Озма". Он искал сигналы от двух ближайших к нам звезд солнечного типа — Тау Кита и Эпсилон Эридана — при помощи тридцатиметрового радиотелескопа. Использовалась радиоволна 21 сантиметр, как раз та, на которой излучает межзвездный водород (Дж. Коккони и Ф. Моррисон выдвинули догадку, что ВЦ, если они существуют, могут воспользоваться именно этой волной как универсальным переносчиком сигнала — она ведь должна быть известна всем разумным существам во вселенной; впрочем, сам Ф. Дрейк сначала выбрал ее по другим соображениям).

В нашей стране первые исследования такого рода были проведены в Научно-исследовательском радиофизическом институте в Горьком членом-корреспондентом Академии наук СССР В. С. Троицким и его коллегами. Осенью 1968 и 1969 годов на пятнадцатиметровом радиотелескопе они вели наблюдения за одиннадцатью звездами и туманностью Андромеды. Каждое наблюдение длилось десять минут.

В конце шестидесятых — начале семидесятых годов эти ученые пытались уловить не специальный, а случайный сигнал от ВЦ, просто какой-то всплеск радиоизлучения. Сначала приемные устройства установили в четырех пунктах на территории Советского Союза — на Дальнем Востоке, в Крыму, на Кольском полуострове и в Горьковской области. После к этому эксперименту подключился корабль "Академик Курчатов", находившийся в Атлантическом океане вблизи экватора. По всплескам, одновременно принятым в разных точках, ученые судили о том, где находится источник излучения. В конце концов они пришли к выводу, что эти всплески приходят откуда-то из околоземного пространства, а не из дальнего космоса, и объясняются естественными причинами.

В 1970 году в США начали обсуждать еще один проект — "Циклоп". Идея в самом деле была циклопической — предлагалось построить тысячу или даже более того крупных радиотелескопов, объединенных друг с другом и управляемых ЭВМ. В результате получалась бы одна гигантская антенна площадью более двадцати квадратных километров. Чувствительность такой системы должна была на семь порядков превысить чувствительность "Озмы". Инициатором этого проекта был страстный энтузиаст ВЦ, ученый и бизнесмен доктор Бернард Оливер.

Увы, этот проект до сих пор не осуществлен: не так-то легко получить миллиарды долларов на такое "сомнительное" дело, как поиск ВЦ.

А более скромные эксперименты продолжались. Все их невозможно перечислить. Важно только упомянуть, что методы поиска от проекта к проекту становились все совершеннее и совершеннее. Нынче уже исследуются не отдельные, звезды и даже не десятки — сотни. Один из наиболее удачных экспериментов осуществил в последнее время американский радиоастроном Поль Горовиц. Он провел наблюдения за двумястами звездами, добившись рекордной чувствительности аппаратуры — 10^-27 ватт на квадратный метр. Это на четыре порядка (в десять тысяч раз) больше, чем в проекте "Озма", и лишь на три порядка меньше, чем предполагалось достичь в проекте "Циклоп". Если учесть, что миллиарды долларов ему не потребовались, такой результат совсем неплох.

Я слышал выступление доктора П. Горовица на симпозиуме, посвященном проблеме CETI, который состоялся в декабря 1981 года в Таллине. Он сказал, что главной его целью было провести опыт при помощи аппаратуры, которая "могла бы уместиться в чемодане".

Так что эксперименты продолжаются. Правда, успеха пока нет, но в общем-то оно и неудивительно, ведь по самым оптимистическим оценкам, чтобы обнаружить хотя бы одну ВЦ, надо изучить около миллиона звезд. Причем изучить не так, как сейчас это делается, — изучить как следует.

— Все проводившиеся эксперименты — это в лучшем случае отработка методики поиска, — считает Н. С. Кардашев. — Достаточно сказать, что в последней весьма обстоятельной работе (имеется в виду эксперимент, поставленный П. Горовицем, о котором я уже упоминал. — О. М.) было "просмотрено" на волне 21 сантиметр около двухсот ближайших звезд, но время изучения каждой звезды составляло всего несколько минут… Очевидна ничтожно малая вероятность того, что именно в зги минуты на исследуемой планетной системе включается передатчик и антенна наводится на Землю.

Так что главная задача тут перейти от предварительного этапа исследований отработки методики поиска — к настоящему, широкому, рационально организованному поиску. Сколько бы ни велись умозрительные споры, есть ли ВЦ, нет ли их, решающее слово за экспериментом. "Сегодня мы не знаем, существуют ли внеземные цивилизации, — говорится в одной из статей, посвященных ВЦ[4]. — Мы никогда этого не узнаем, если не перейдем от слов к делу, к практике — критерию истины. Иначе мы будем вместо истины иметь только широкий спектр гипотез, начиная от гипотезы о повсеместной распространенности ВЦ и кончая предположением о полном их отсутствии".

Годы идут. Тот или иной ученый со временем может заражаться энтузиазмом или, напротив, охладевать к какой-то проблеме, может изменять свое мнение о перспективах ее решения, о путях и методах, какими можно его добиться. Но в целом поиск внеземных цивилизаций — общее дело всех землян. И думаю, интерес к этому поиску долго не иссякнет. По крайней мере до тех пор, пока здесь не наступит какая-то ясность: либо не будет в конце концов принят сигнал от какой-либо ВЦ (впрочем, это, конечно, только подхлестнет интерес, причем в огромной степени), либо не будет окончательно установлено, что поиск совершенно бессмыслен.

Грустно думать о такой возможности. Но в общем-то ничего, как говорится, переживем. Будем, как нас к тому призывают, еще нежнее и бережнее относиться к своей Земле.

ВАЛЕРИЙ РОДИКОВ, кандидат технических наук

…Уровень материальной культуры человечества в первую очередь определяется созданием и использованием источников энергии. Именно она многократно увеличивает могущество людей.

Петр Капица

Улицы и дома погружены во мрак. Лишь вершины, небоскребов засвечены тусклой луной. Остановились поезда, трамваи, троллейбусы. Кругом автомобильные пробки. Тысячи людей застряли в лифтах. В неподвижных вагонах подземки темно и душно — отключена вентиляция. Хирурги заканчивают операцию при свечах. Аэродромы в темноте. Самолеты кружат в воздухе — не видно взлетно-посадочных полос. Остановились все фабрики и заводы, застыл металл в электропечах. Паника. Начались грабежи.

Это не отрывок из научно-фантастического рассказа. Такое уже не раз случалось: ноябрь 1965 года — Нью-Йорк, Бостон, Монреаль, северо-восточные штаты США и юг Канады; июль 1977 года — опять Нью-Йорк и его пригороды; декабрь 1978 года — Франция, от Ла-Манша до Пиренеев, от Атлантического побережья, до заснеженных Альп. Гигантские города, целые штаты и департаменты тонули во мраке. Причина — авария в крупной энергосистеме. Июль 1981 года: без электричества остались свыше 150 тысяч жителей одного из районов Нью-Йорка — Стоейтен Айленд. В результате взрыва и пожара на одной из электростанций, принадлежащей компании "Консолидейтед Эдисон", погасли уличные огни, светофоры, остановились лифты, прекратилась телефонная связь, начались серьезные перебои в водоснабжении. Напуганные жители, опасаясь повторения событий "великого затмения" (так называли нью-йоркскую катастрофу 1977 года), с электрическими фонариками, свечами, керосиновыми лампами вышли на улицы, где провели всю ночь. И опять грабежи…

Трагические, но наглядные доказательства главенствующей роли энергетики в современной цивилизации.

Вот уже 200 лет история демонстрирует непрерывный экспоненциальный рост нашей цивилизации. Закон экспоненты очень распространен в природе. Описываемые им явления похожи на лавинообразный рост, что-то наподобие взрыва. Да, мы живем в эпоху взрывов: индустриального, демографического, информационного, энергетического… Каждые 20 лет потребление энергии удваивается.

Сейчас можно строить только гипотезы, сколь долго продлится эра "неограниченной экспансии". Возможно, что такая стратегия для некоторых: цивилизаций — норма поведения. Именно длительность взрывной фазы определяет достижимый для цивилизации барьер развития. На практике экспоненциальный рост — это прежде всего выход в космос и освоение сначала ближней, а затем и более отдаленных его частей. Космическое расширение общества предвидел К. Э. Циолковский еще в начале века. Если стремительный темп роста сохранится на протяжении нескольких миллионов лет, то цивилизация подобная земной освоит свою галактику, овладеет ее энергией. Процесс освоения будет связан с астроинженерной деятельностью — преобразованием на разумной основе звезд и межзвездной среды. По классификации советского астрофизика Н. С. Кардашева, галактическая цивилизация — это уже "сверхцивилизация", или цивилизация третьего типа. Земная цивилизация отнесена им к первому типу, второй тип — это цивилизация, овладевшая энергией своего солнца. При существующем темпе роста нашей цивилизации потребовалось бы для этого два-три тысячелетия.

В принципе стратегия "неограниченной экспансии" возможна. Она не противоречит известным: законам природы и логически вытекает из них. Однако возможность еще не означает необходимость. Пока еще достоверность прогноза в астрономическом масштабе о варианте развития земной цивилизации весьма мала. Мы знаем свое прошлое и настоящее. Установив контакт с внеземными цивилизациями, мы, возможно, узнаем и свое будущее. Только ждать этого события по нашим земным меркам еще достаточно долго. По прогнозам известного ученого и писателя-фантаста Артура Кларка, первые радиоконтакты с внеземным разумом состоятся между 2030 и 2040 годом.

Что же касается перспектив на ближайшие столетия, то существующий технологический взрыв, по-видимому, будет продолжаться, и уже через 200 лет потребление энергии увеличится в 1000 раз.

Хватит ли природных ресурсов, чтобы следовать такому темпу? Ведь еще в 1973 году во времена разразившегося на западе энергетического кризиса человечество реально почувствовало, что запасы природного топлива не беспредельны. За 1961–1980 годы в мире было потреблено 45 миллиардов тонн нефти и более 20 триллионов кубических метров газа, что составляет соответственно 80 и 65 процентов от общего количества нефти и газа, уже использованного человечеством. По прогнозам советских и зарубежных специалистов, в оставшиеся до XXI века годы потребление энергии в мире превысит израсходованное количество ее за всю историю цивилизации.

Сейчас ежегодно потребление энергии в мире приближается к 10 миллиардам тони условного топлива, а к 2000 году этот показатель, по прогнозам экспертов, достигнет 18–23 миллиардов. Сокращение топливных запасов приводит к тому, что человек извлекает полезные ископаемые из глубинных пластов, а такая добыча делает дороже производство энергии. Добычей, транспортировкой и распределением энергоресурсов в индустриально развитых странах сегодня занято около половины работающих людей. Но острота энергетической проблемы не снижается. Цены на мировом рынке на топливо в период с 1972 года до начала 1980 года повысились более чем в семь раз, в том числе почти в восемь раз на нефть. Несмотря на некоторое снижение цен на нефть на мировом рынке в последние годы, все равно можно сказать, что эпоха дешевого топлива кончилась.

По оценкам ученых, если не рассчитывать на другие виды энергии, то запасы горючих ископаемых будут исчерпаны через 100–150 лет. Не надо еще забывать, что у человечества есть насущная потребность использовать большую часть добываемого природного топлива для производства продуктов питания и органического синтеза.

Великий русский химик Дмитрий Менделеев часто напоминал: нефть как сырье ценнее, чем как топливо, жечь ее неразумно ("топить можно и ассигнациями"). То же самое можно сказать о природном газе, угле…

В настоящее время 90 процентов добываемых углей, нефти и газа идут на энергетические цели. Проще говоря, сжигаются в топках. И только десять процентов используются химической промышленностью.

На данном этапе наиболее эффективной мерой борьбы с "топливно-энергетическим дефицитом" является экономия энергии. Около трети всей вырабатываемой энергии идет на обогрев помещений и горячее водоснабжение. Здесь заложены большие резервы для уменьшения тепловых потерь, например, за счет улучшения теплоизоляции и строительства зданий, со значительно сниженным потреблением тепла.

В одном из проектов американские ученые предложили в холодное время года накрывать на ночь своего рода одеялами… целые города. По их замыслу в роли таких одеял должны выступать скопления перистых облаков, которые можно будет создавать искусственным путем — распылив с самолета кристаллы йодистого серебра.

В чистом морозном воздухе, насыщенном влагой, эти кристаллы станут центрами образования множества льдинок. И над городом повиснет пелена, уменьшающая излучение с земной поверхности. В результате в таком городе, как, например, Олбани, температура воздуха ночью будет на 2,8 градуса выше, чем обычно. Днем же, распылив еще одну порцию тех же кристаллов йодистого серебра, можно вызвать сильный снегопад и очистить небо от облаков. По расчетам, эта мера увеличит нагрев воздуха и земной поверхности солнечными лучами, подняв среднюю дневную температуру на 5 градусов. Ученые провели и экономическое обоснование предложенного проекта. За отправную точку они взяли цены на нефть, газ и электроэнергию в 1980 году и попытались оценить, что дадут и во что обойдутся подобные операции, если их проводить хотя бы дважды в месяц над городской территорией в две тысячи квадратных километров. Оказалось, что экономия может достигать нескольких миллионов долларов в месяц. А при сильных морозах электростанции избавятся от значительных перерасходов энергии.

Правда, подобные проекты должны пройти тщательную экологическую экспертизу. Неизвестно, например, как выпадение иодидов скажется на флоре. Кроме того, концентрация воды в одном месте может привести к недостаче ее в других районах.

В современном хозяйстве еще много "дыр", через которые бесполезно утекает энергия. Внедрение новых, экономичных технологических процессов и современных систем управления с использованием микропроцессоров — существенный резерв экономии энергии. Это насущные задачи сегодняшнего дня.

На моем рабочем столе лежит обсидиан — стекловидный черный монолит, отлитый природой в своих подземных мастерских. Я привез эту частицу гор на память из Армении. Как посмотрю на камень, вижу в его черных зеркальных изломах белые в дымке горные вершины. Тяжелый сувенир охраняет бумаги на письменном столе: он лежит на них и не дает разлетаться при открытом окне.

Как-то я прочел, что камень этот действительно охранный. Именно ему мы обязаны тем, что многие памятники старинного зодчества в Армении хорошо сохранились, несмотря на сильные землетрясения, которых немало на своем веку повидала эта горная страна. Ученые из Армянского республиканского НИИ строительства и архитектуры обнаружили, что в несущих конструкциях древние строители применяли обсидиан, который обладает свойством вспучиваться при высокой температуре. При подземных толчках он выступал в роли "подушки".

Столетия не очень-то старят подземную стихию. По-прежнему она грозна и подчас неумолима. Во многих гипотезах предполагалось, что огненное ядро Земли — это кусочек клокочущей солнечной материи, отторгнутой от Солнца залетной звездой, либо задевшей его, либо пролетевшей вблизи. В результате мощного приливного взаимодействия между Солнцем и пролетавшей звездой наше светило "выстрелило" огромное количество горячих солнечных газов. Из них первым конденсировалось расплавленное железо, образовавшее ядро нашей планеты, которое затем обросло силикатной мантией.

Однако на сегодняшний день у подобных катастрофических гипотез образования планет солнечной системы почти не осталось сторонников. Один из недостатков теории катастроф: слишком мала вероятность столкновения залетной звезды с Солнцем или прохождения вблизи него. Правда, многие считали этот факт чуть ли не главным достоинством, свидетельствующим об уникальности нашей солнечной системы. Кстати, "встреча" двух галактик, как полагают австралийские астрономы, вовсе не исключена. Согласно их гипотезе примерно два миллиарда лет назад пересеклись пути-дороги двух галактик — нашей и "чужой". Это, конечно, не значит, что звезды обеих галактик столкнулись друг с другом: вероятность такого события, как об этом уже говорили, ничтожно мала. Просто две космические системы на какое-то время перемешались, а затем разошлись. Миллионы звезд-"чужаков" остались в нашей Галактике. Они не смогли преодолеть се мощных пут тяготения. Звезды-пришельцы, как утверждают австралийские астрономы из университета Канберры, исследовавшие их с помощью сильных телескопов, обладают иной структурой и движутся по несколько другим орбитам, чем "аборигены" Галактики.

На смену катастрофическим гипотезам образования солнечной системы пришли другие, более обоснованные. Но все-таки ученые пока не могут с полной определенностью сказать, как это происходило на самом деле. Однако частица Солнца, а именно солнечный гелий, не так давно была найдена в глубинах Земли советскими учеными. Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий зарегистрировал этот факт как открытие в области геохимии.

Гелий — инертный газ. Он имеет два стабильных изотопа: легкий (гелий-3) и тяжелый (гелий-4). Солнечный гелий, образующийся в процессе термоядерных реакций, особенно богат легким изотопом. В нем его во много раз больше, чем в радиогенном гелии, возникающем при распаде рассеянных в земных породах атомов урана и тория… После водорода гелий второй по распространенности элемент во вселенной. Но на Земле его очень мало: меньше, чем золота. Несмотря на это, в микродозах он встречается повсеместно. Даже в человеческом теле. Причем преобладает тяжелый радиогенный гелий. В атмосфере его примерно в 700 тысяч раз больше, чем легкого, а в земной коре — примерно в 30 миллионов. До этого открытия советских ученых существовала твердая уверенность, что в недрах Земли легкого гелия совсем мало, и чем глубже, тем концентрация его должна убывать,

Опровергнуть общепринятое мнение помог уникальный прибор, созданный авторами открытия в ленинградском Физико-техническом институте АН СССР, — специальный масс-спектрометр, способный обнаружить один атом легкого изотопа среди миллиардов содержащихся в газе атомов другого изотопа. Его избирательная чувствительность почти в 10 тысяч раз выше, чем у самых лучших приборов, выпускаемых за рубежом.

При изучении газов и пород из мантии оказалось, что в них содержание легкого изотопа в тысячу раз больше, чем в породах земной коры. К тому же выяснилось, что всюду в мантии соотношение двух изотопов гелия удивительно постоянно, в то время как в различных районах земной коры оно может отличаться во много десятков раз. Причина открытой аномалии — сохранившийся в глубоких недрах нашей планеты солнечный гелий. Он был, как полагают авторы открытия, захвачен Землей 4,6 миллиарда лет назад в период ее образования из протопланетного пылевого облака.

Открытие мантийного гелия с высоким содержанием легкого изотопа имеет большое практическое значение. Исследователи земных недр получили своего рода природный рентгеновский аппарат: восходящие потоки мантийного и радиогенного гелия как бы просвечивают земную кору, обнажая места ее разрывов. Глубинные разломы, молодые породы, выброшенные на поверхность планеты подземными катаклизмами, тонкое океаническое дно можно четко фиксировать по резкому повышению содержания легкого изотопа в гелии. "Метка" в виде легкого гелия укажет кратчайший путь к подземным "котельным" Плутона.

В последнее время внутреннее тепло Земли все чаще упоминается в ряду возобновляемых источников энергии. Его преимущества очевидны: запасы огромны, и, что немаловажно, энергия может генерироваться беспрерывно.

На Камчатке с 1967 года работает первая в стране Паужетская геотермальная электростанция мощностью в десять тысяч киловатт. Более 200 источников, выходов горячего пара и перегретой воды обнаружено па полуострове. Самое последнее открытие сделано на Мутновском месторождении в 70 километрах от Петропавловска-Камчатского. Разведка показала, что температура получаемой пароводяной смеси достигает 270 °C под давлением в 25 атмосфер. В скором времени здесь начнется строительство электростанции суммарной мощностью в полмиллиона киловатт и крупного тепличного комбината.

Есть геотермальные установки и в других странах, например, во Франции, в Италии, Мексике, США, Новой Зеландии… В Индонезии построена первая в стране геотермальная станция в Камайанге, турбины которой работают на энергии огнедышащих вулканов. Мощность первой очереди составляет тридцать тысяч киловатт. Она обеспечивает электроэнергией сотни деревень на Западной Яве.

Правда, на земном шаре не так уж много мест, где подземное тепло в виде горячей воды или пара расположено так близко от поверхности, как, скажем, на Камчатке. Но так называемые петротермальные источники, связанные с теплотой сухих горных пород, существуют повсеместно. Современные проекты использования подземного тепла основываются па том, что в любом месте земной коры на глубине 10–15 километров достигается температура в несколько сот градусов, достаточная для получения пара и генерирования электроэнергии с хорошим коэффициентом полезного действия. Освоение таких источников пока вызывает большие трудности. Одна из них связана с малой плотностью потока подземной энергии (примерно 0,06— 0,4 ватта на квадратный метр). Как известно, теплопроводность горных пород очень мала, и тепло к нагреваемой воде необходимо собирать с больших площадей. Для этого предлагают в толще земли взрывать мощные заряды, чтобы создать либо большую каверну, либо значительное количество глубоко проникающих трещин.

Чтобы подойти вплотную к инженерной разработке такого проекта, предстоит решить еще много проблем — научных, технических, экологических. Необходима и более подробная геологическая информация, получить которую во многом поможет мантийный гелий. Реализация проекта при современном уровне техники будет стоить довольно дорого. Но как сказал в 1964 году известный индийский ученый Гоми Баба, "никакой вид энергии не обходится так дорого, как ее недостаток". Эти слова приобрели еще большую актуальность в наши дни. Ввиду важности проблемы и преимуществ геотермального метода ученые разных стран всесторонне изучают это направление.

А пока тепловая энергия земных недр рентабельна только в районах так называемых геотермальных аномалий (областей, где подземное тепло залегает близко от поверхности Земли), К таким местам в нашей стране относятся Камчатка, Ставрополье, Прикарпатские области Украины, Закавказье…

В Нефтекумском районе Ставропольского края близ поселка Каясула сооружается опытная геотермальная станция. Эта стройка, по существу, научный полигон, где производится поиск конструкций геотермальных станций будущего. Правда, аномалия в Ставрополье не такая сильная, как на Камчатке. Поэтому бурить скважины, по которым пар из глубин будет поступать на поверхность к турбинам электростанции и возвращаться в виде сконденсированной воды обратно в недра, приходится на глубину свыше 4 километров.

Электростанция возле поселка Каясула с пуском первой очереди в год будет давать десять тысяч киловатт-часов электроэнергии. Успех испытаний откроет перспективу вдесятеро более мощной станции. Но и это не предел: специалисты уже рассчитывают параметры геотермальной станции мощностью в миллион киловатт. Она позволит экономить в год до двух миллионов тонн условного топлива.

Инженер Гарин, герой фантастического романа А. Толстого "Гиперболоид инженера Гарина", хотел с помощью теплового луча пробурить скважину до оливинового пояса. Он был во власти навязчивой идеи: получить из расплавленных недр оливинового пояса золото, чтобы править миром. Конечно, представления и терминология автора (а роман был написан в 1926–1927 годах) отличаются от современных. Под оливиновым поясом Алексей Николаевич, по-видимому, имел в виду верхний слой земной мантии (слой В), а точнее область пониженных скоростей в этом слое — астеносферу. Вещество астеносферы, по мнению ученых, действительно находится в состоянии, близком к расплавленному. Истоки вулканов, очаги горячей магмы лежат как раз в астеносфере.

В наше время фантастическая идея пробиться к мантийной магме Земли приобрела иное содержание: в глубь Земли — за энергией. В некоторых местах магма находится на глубине "всего лишь" четырех-пяти километров. (Петр Гарин в романе Толстого очень рассчитывал на это обстоятельство.) Большую помощь ученым в поиске магмы близкого залегания и выходов ее на поверхность оказывает мантийный гелий. Между прочим, он уже нашел применение для предсказания землетрясений, извержений вулканов, для разведки полезных ископаемых.

Преимущество магмы для получения энергии по сравнению с теплом сухих горных пород состоит в том, что она находится в постоянном движении и поэтому будет обеспечивать непрерывный подвод тепла к теплообменнику. Кроме того, высокая температура магмы (около 1000 °C) дает возможность генерировать энергию с большим коэффициентом полезного действия. Безусловно, до создания первой "магменной" электростанции пройдет еще немало времени, но эта идея из научно-фантастической уже переведена в научно-исследовательский ранг.

Прирученная человеком энергия подземного тепла, ветра, морских и океанских приливов, рек все-таки не станет равноценной заменой горючим ископаемым. Конечно, это весомая прибавка в энергетическую копилку человечества, но и она в конечном счете не спасет мир от энергетической катастрофы в будущем. Она только сможет отсрочить ее.

Единственный шанс избежать энергетической катастрофы — это успеть вовремя перевести стрелку: перевести промышленность на рельсы другой энергетики. Мир настойчиво ищет энергию. В ряде стран приняты законы, обязывающие внедрять новые источники энергии. "…Уже становится общепризнанным, — писал академик Петр Капица, — что надежда на решение глобальных энергетических проблем связывается с использованием ядерной энергии. Физика дает полное основанье считать, что эта надежда обоснованна".

В 1905 году Альберт Эйнштейн пришел к выводу, что находящаяся в покое масса m содержит огромный запас энергии Е = mС², где С — скорость света. С тех пор получено огромное число подтверждений этого закона, и одно из них — атомная бомба. Формула Е = mС², дающая предельное значение содержащейся в массе вещества энергии, вошло в историю как формула Эйнштейна. Интересна предыстория этого соотношения, связанная с именем выдающегося английского ученого, математика и электротехника Оливера Хевисайда (1850–1925). Имя Хевисайда хорошо известно студентам вузов электротехнических и радиотехнических специальностей. Курсы теоретических основ электротехники и радиотехники начинаются с операторного метода расчета цепей, созданного Хевисайдом. Он внес большой вклад в теорию передачи электрических сигналов по линиям связи. Уравнения Хевисайда принесли огромные барыши телеграфным компаниям, но сам их создатель жил в бедности. Хевисайд был горд. Он не принимал пожертвований.

В 1902 году (одновременно с американским электротехником Артуром Кеннеди) Хевисайд указал на существование высоко над поверхностью Земли ионизированного слоя, который должен отражать радиоволны. Специалисты не сразу поверили этому открытию. И только в 1924 году за два месяца до смерти Хевисайда было получено подтверждение существования слоя. Его раньше называли слоем Хевисайда. В современной даже узко специализированной литературе этого названия почти не встретишь. Тем удивительнее было увидеть его в стихах…

Автор этих строк, датированных 1946 годом, поэт Сергей Орлов, фронтовик, горевший в танке. Я недавно наткнулся на них, просматривая в книжном магазине посмертно вышедший (в 1982 году) сборник его стихотворений. И вдруг давно забытое название — "слой Хивсайда". Прочел стихотворение и восхитился: "Первый послевоенный год — и такая вера в будущее!" Спустя пятнадцать лет сквозь "слой Хивсайда" проложил трассу Юрий Гагарин и отмерил первые космические версты.

Бывший инженер-связист, достигший немалых успехов в этой области, а ныне популярный писатель Артур Кларк в своей книге "Голос через океан" рассказывает об одном малоизвестном открытии Хевисайда.

"Используя основы физики, — пишет Артур Кларк, — Хевисайд установил зависимость между массой и энергией тела задолго до того, как она стала известна ученому миру. К 1890 году в своих исследованиях он уже пришел к подтверждению зависимости Е = mС², предвосхитив, таким образом, на 15 лет более общую формулировку этого закона Эйнштейном. Это самое поразительное и менее всего известное широкой публике достижение Хевисайда.

Как и Эйнштейн, Хевисайд в последние годы жизни работал над теорией единого поля, которая объединяет электричество, магнетизм и силы притяжения. Результаты исследования он изложил в четвертом томе своей "Теории электромагнетизма", но этот том не был опубликован. (Три объемистых тома "Теории электромагнетизма" были опубликованы. — Ред.) Несмотря на усиленные поиски, рукопись обнаружить не удалось. Однако известно, что она существовала и что Хевисайд передал ее какому-то американскому издателю, отказавшемуся выдать ему аванс в сумме тысячи фунтов стерлингов.

Здесь заключена мучительная загадка, одна из тех, которые никогда не будут разрешены. Подобно этому остались неизвестными последние слова, произнесенные умирающим Эйнштейном, — и лишь по той причине, что сиделка не понимала по-немецки. Безусловно, копия рукописи имелась у Хевисайда дома, но, когда его поместили в больницу, никто, видимо, не подумал об этой стороне дела. Сообщение о смерти Хевисайда было немедленно передано Би-би-си. На другой же день предприимчивый вор-взломщик проник в пустой дом. Ценностей он там, конечно, не нашел, ко украл много книг и рукописей. И вполне возможно, что современные физики бьются над какой-либо проблемой, решение которой было украдено февральской ночью 1925 года".

Первое экспериментальное подтверждение правильности соотношения между массой и энергией было получено при сравнении энергии, высвобождающейся при радиоактивном распаде, с разностью масс исходного ядра и конечных продуктов.

Другим примером огромной энергии, заключенной в массе покоя, часто пользуются писатели-фантасты.

Эта реакция аннигиляции. При столкновении электрона и позитрона (электрона с положительным зарядом) энергия покоя этих двух частиц полностью высвобождается и переходит в энергию электромагнитного излучения.

Однако существуют строгие ограничения на величину энергии, которая может быть извлечена из массы покоящегося вещества, и устанавливаются они одним из основных законов природы — законом сохранения барионов. Согласно этому закону полное число протонов и нейтронов в данном образце обычного вещества должно остаться постоянным. Поэтому и не существует способов, с помощью которых можно извлечь в земных условиях, например, из грамма песка всю заключенную в нем энергию. А эта энергия превышает энергию, выделяемую при сгорании одного грамма угля, более чем в три миллиарда раз. Однако в случае тяжелых ядер, таких, как уран, может происходить перераспределение протонов и нейтронов, при котором масса покоя уменьшается примерно на 0,1 процента. Но даже и при столь небольшом "коэффициенте полезного действия" высвобождаемая ядерная энергия вещества во много раз превышает химическую.

В том, что атомная энергетика к концу столетия станет основным источником энергии, у большинства ученых не вызывает сомнений. По данным Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЕ), уже сейчас в мире действуют 272 атомные электростанции, которые вырабатывают более 8 процентов всей производимой на нашей планете электроэнергии. К 1985 году более 400 атомных электростанций будут вырабатывать уже примерно 17 процентов электроэнергии. Но переход к атомной энергетике породит и немало проблем. Главная из них — захоронение отходов атомных электростанций (шлаков от распада урана, которые сильно радиоактивны). Период полураспада отходов около 300 лет, а современные контейнеры для их хранения обеспечивают герметичность в течение 75—100 лет. Но и такой срок не всегда обеспечивается: в печати сообщались случаи о нарушении герметичности американских контейнеров и, как следствие, повышении уровня радиации в некоторых местах захоронения в океане. При массовом использовании атомной энергии создается угроза радиоактивного заражения нашей планеты. Ситуация настолько серьезная, что разработаны проекты транспортировки ядерных отходов на космических кораблях в район Солнца. До 2000 года курс на Солнце возьмут более 300 таких кораблей. Широкое использование атомных электростанций приведет также к распространению плутонии — одного из компонентов ядерной реакции. Это затруднит контроль над распространением атомного оружия. Выдающийся советский физик, лауреат Нобелевской премии Петр Капица, много работавший над изучением физических процессов с большой плотностью энергии, настроен оптимистично: "Люди ищут и, несомненно, найдут пути преодоления возникающих трудностей. Думается, лучшим выходом из создавшегося положения следует считать получение энергии путем термоядерного синтеза ядер дейтерия и трития. Когда этот процесс удастся довести до стационарного состояния, то все перечисленные трудности, которые возникают при использовании урана, исчезнут, потому что термоядерный процесс нс даст в ощутимых количествах радиоактивных шлаков, не представляет большой опасности при аварии и не производит продуктов для бомб. И наконец, запас дейтерия в природе еще больше, чем запас урана. Но трудности осуществления управляемой термоядерной реакции далеко еще не преодолены.

Хорошо известно, что для полезного получения термоядерной энергии ионы в плазме должны иметь очень высокую температуру — более ста миллионов градусов. Главная трудность связана с тем, что нагрев плазмы происходит под действием на нее электрического поля и при этом практически вся энергия воспринимается электронами, которые плохо передают ее ионам. С ростом температуры эта передача становится все менее эффективной. Но, думается, эти трудности удастся преодолеть и термоядерная проблема будет со временем решена".

Термоядерный синтез открывает доступ к практически неиссякаемому источнику энергии — ядерной энергии легких элементов. Здесь вместо урана имеют дело с дейтерием и тритием — изотопами легчайшего элемента — водорода.

Дейтерий широко распространен в природе. Его кладовая — вода озер и океанов. Второй компонент, тритий, в природе не встречается, зато он рождается в самих реакторах, при облучении лития нейтронами. Общее содержание лития в земной коре составляет около 100 миллионов тонн. Чтобы представить, насколько хватит его запасов для будущего термояда, достаточно сказать, что всего 0,1 грамма смеси дейтерия с тритием дает энергию, эквивалентную 500 литрам бензина. Впоследствии, когда будут достигнуты необходимые для термоядерного синтеза температурные режимы, в реакцию можно будет вовлекать обычный водород, бор и другие распространенные в природе элементы.

При термоядерном синтезе ядер дейтерия и трития с образованием гелия в энергию превращается 0,6 процента их первоначальной массы покоя. Если бы этот процесс синтеза удалось использовать для производства энергии, то он оказался бы примерно в шесть раз эффективнее процесса деления урана.

Напомню, об интересном прогнозе, сделанном более ста двадцати лет назад. 7 мая 1862 года, в день открытия Всемирной выставки в Лондоне, газета "Таймс" опубликовала прогнозы развития человечества на сто лет вперед. Самым нереальным и несерьезным, по общему мнению, было предсказание, что через сто лет человечество откроет способ горения воды и это открытие станет угрозой для всей жизни на планете.

Велико было бы удивление авторов прогноза, если бы они узнали, что именно это предсказание окажется ближе всех к истине. Наука нашего времени на подходе решения проблемы термоядерного синтеза, в ходе которого и будет "гореть" вода, а точнее, содержащийся в ней тяжелый водород — дейтерий. По прогнозу ведущих специалистов разных стран, который был еще раз подтвержден на X Европейской конференции, проходившей в Москве в 1981 году, первые термоядерные электростанции дадут энергию на рубеже XX и XXI веков.

В одном, правда, отношении авторы более чем столетнего прогноза оказались не правы: угрозы для жизни на Земле это горение не представляет. Важным достоинством термоядерных установок является их безопасность. В реакторе всегда будет находиться небольшое количество топлива, поэтому невозможна самопроизвольно разгоняющаяся ядерная реакция, как это происходит при взрыве водородной бомбы.

Энергетический взрыв породил угрозу "теплового загрязнения" окружающей среды. Почти вся энергия, потребляемая человеком, превращается в конечном счете в тепло, которое нагревает атмосферу. Лишь незначительная доля производимой энергии в виде разного рода излучений, как, например, радиоволн, световой радиации и т. п., уходит в космическое пространство. Но не всякая энергия термически загрязняет нашу планету, то есть дополнительно, помимо Солнца, нагревает ее. Распространенные виды потребляемой человеком энергии — гидроэнергия и энергия, заключенная в древесине и в других продуктах сельскохозяйственного производства, — есть результат преобразования энергии солнечной радиации, ежегодно поглощаемой Землей. Использование таких источников энергии не меняет теплового баланса Земли, эти калории учтены в естественном тепловом балансе планеты. Однако "сбалансированные" источники составляют лишь небольшой процент от всей расходуемой человеком энергии. Основными ее поставщиками остаются горючие ископаемые: уголь, нефть, природный газ. Они тоже, можно сказать, законсервированная энергия нашей звезды. Только эти запасы были заложены сотни миллионов лет назад, в другой эпохе. Их связь с энергией Солнца, питающей Землю, давно порвалась. Атмосфера "забыла" о той дозе солнечной радиации, которая осталась похороненной в недрах Земли и превратилась в уголь, нефть, природный газ. Потому, сжигая их, человек привносит в атмосферу дополнительное тепло, не учтенное природой в своем тепловом балансе.

Дополнительно нагревает Землю и энергия, вырабатываемая атомными станциями. В будущем к тепловым загрязнителям присоединится и термоядерная энергетика.

Немалую лепту в нагрев Земли вносит и углекислый газ атмосферы, основная доля которого образуется при сжигании горючих ископаемых. Дело в том, что увеличение концентрации углекислого газа в воздухе усиливает так называемый парниковый эффект.

Наша планета похожа на гигантскую теплицу-парник. Это подметил еще в конце прошлого века шведский ученый Сванте Аррениус. Роль парникового стекла выполняют углекислый газ и водяные пары, содержащиеся в атмосфере. Как и обычнее стекло в парнике, атмосфера прозрачна для видимого света. Солнечные лучи поглощаются земной поверхностью и нагревают ее, а нагретая Земля излучает уже тепловые лучи. Углекислый газ и водяные пары атмосферы, как стекло в парнике, задерживают излучаемое Землей тепло. За счет этого происходит и повышение температуры окружающего воздуха до тех пор, пока не установится динамическое равновесие. В этом суть атмосферного парникового эффекта. Он играет заметную роль в климатических изменениях. Например, в прошлые геологические эпохи в Гренландии была пышная растительность. Ученые предполагают, что отчасти такой климат был следствием повышенной активности вулканов, выбрасывающих в атмосферу углекислый газ.

Климатологи предсказывают, что через 100–200 лет при сохранении существующего темпа потребления энергии производимое человеком тепло вызовет глобальные изменения климата на всей планете. К 2050 году растают льды в Арктике. Начнется разрушение Гренландского и Антарктического ледников. Повысится уровень Мирового океана. Произойдет перераспределение осадков. Житницы планеты окажутся под угрозой засух. Не исключено, что интенсивное таяние полярных льдов ускорит процесс потепления, и человечество не успеет подготовиться к новым климатическим условиям. Последствия потепления предсказать сейчас невозможно.

По данным национального управления США по океанам и атмосфере Земли, воды Мирового океана за последние десять лет поднялись на десять сантиметров. К концу 80-х годов они поднимутся еще больше — на четверть метра, грозя затопить немалое количество суши. Нельзя позволить тепловому джинну вырваться из бутылки: загнать его обратно вряд ли удастся.

И снова проблема — в ближайшем будущем необходимо научиться управлять климатом. Работы в этом направлении уже ведутся. Один из методов предложен группой сотрудников Гидрометслужбы. Недавно ученые обнаружили в нижней части атмосферы слой из аэрозолей: очень мелких частиц, в основном из соединений серы. Небольшие колебания количества аэрозолей заметно изменяют температуру воздуха у земной поверхности. Чем больше аэрозолей, тем ниже температура. Чтобы предотвратить резкое потепление, предлагается сжигать в атмосфере ежегодно 60 тысяч тонн серы на специальных самолетах. Это количество совершенно ничтожно по сравнению с массой вещества, поступающего в атмосферу в результате хозяйственной деятельности человека. Есть и другое предложение — использовать для самолетов топливо с повышенным содержанием серы.

Возможное изменение климата надо учитывать в хозяйственной деятельности уже сегодня. Так считает один из ведущих климатологов, член-корреспондент АН СССР Михаил Иванович Будыко. В предисловии к сборнику статей-докладов "Изменения климата" (Л., Гидрометеоиздат, 1980), принадлежащих перу известных специалистов ряда стран в области климатологии, он пишет: "…народное хозяйство всех стран существенно зависит от современных климатических условий, причем заметное изменение климата потребует больших капиталовложений, чтобы обеспечить приспособление хозяйственной деятельности к новым условиям.

Период времени, для которого необходимо иметь сведения об изменениях климата, по-видимому, сравним с вероятной длительностью эксплуатации проектируемых сейчас промышленных и сельскохозяйственных сооружений и систем, работа которых зависит от климата. Для более долговечных сооружений такой период достигает 50—100 лет. Если в будущем климат может существенно изменяться, то очевидно, что такая возможность должна в той или иной степени учитываться при проектировании этих сооружений.

Это относится, например, к проектированию будущих гидроэлектростанций, которое основывается на учете данных о режиме речного стока. Очевидно, что при изменении климата и, в частности, при изменении количества выпадающих осадков существующий режим стока не может сохраниться, в связи с чем проектировщикам следует принимать во внимание сведения не только о современном стоке, но и о режимах стока в будущем. Другой пример практического значения данных о возможном изменении климата — обоснование проекта переброски стока северных рек, который сейчас привлекает большое внимание. Так как этот проект предполагается осуществить на протяжении нескольких десятилетий, ясно, что в данном случае также нельзя ограничиваться использованием данных о современном климате и режиме речного стока — обоснование проекта должно предусматривать учет вероятного изменения климатических условий".

С точки зрения экологии переход к ядерной энергетике — решение далеко не оптимальное. Это вынужденная мера. Цивилизация должна располагать значительными энергетическими резервами, чтоб иметь время для получения информации, которая откроет ей врата новой энергии. Человечеству нужен неисчерпаемый чистый источник энергии, не загрязняющий и не перегревающий планету. Ответ знали еще древние. Это — Солнце, самый изначальный энергоисточник на нашей планете. Меньше чем за час оно посылает на Землю такое количество энергии, которое превышает нынешние годовые потребности планеты. И это при том условии, что почти одна двухмиллиардная доля общей энергии Солнца попадает на Землю. По количеству солнечного света, которое в межпланетном пространстве приходится на Землю, ее можно сравнить с трехкопеечной монетой, лежащей где-то на круглом поле диаметром полкилометра.

Еще в самый разгар "атомного бума" один из крупнейших физиков XX века, Фредерик Жолио-Кюри, прозорливо сказал: "Решение проблемы использования солнечной энергии для человечества важнее, чем покорение энергии атома".

Легенда об Икаре — символ безотчетного стремления человечества к Солнцу. Но если Икар пал жертвой Солнца, то американский инженер-изобретатель Пол Маккреди перелетел Ла-Манш благодаря энергии нашего неутомимого светила. Двигатель сконструированного им самолета "Солар Чэлленджер" работал от электрической энергии солнечных батарей, размещенных на хвостовом оперении. Весил самолет 80 килограммов. Бойкие журналисты окрестили изобретателя "мстителем за Икара". 180 миль он преодолел почти за пять с половиной часов. "Я не жертва Солнца, как Икар, — сказал инженер, — я его хозяин. Я хотел потрясти общественное мнение: мы должны помнить о том, что у нас есть такой вечный и чистый источник энергии, как Солнце".

В 1980 году в США совершил пробный полет солнечный воздушный шар "Санстат". В течение более чем четырех часов парил он на высоте 3700 метров. Принцип действия "Санстата" прост и основывается на законе Архимеда. Когда воздух во внутренней полости нагревается и становится, таким образом, легче воздуха, окружающего оболочку, шар взлетает. Бесплатной "грелкой" служит Солнце. Часть поверхности шара прозрачна и действует как линза, собирая солнечные лучи на противоположной, черной стороне шара, которая служит коллектором. Циркулируя внутри шара, воздух нагревается возле черной поверхности, а затем распространяется по всей полости. Небольшие пропеллеры позволяют разворачивать шар в нужном направлении.

"Солнечные шары, — как утверждает их изобретатель Фредерик Эшо, американец иранского происхождения, — могут использоваться и в торговых и научных целях. Достаточно лишь увеличить их объем, потолок и грузоподъемность". Как ни парадоксально, по как раз в космическую эру солнечные шары могут найти себе применение. Свидетельство тому американский проект гигантского солнечного аэростата. Аэростат будет летать на высоте более тридцати километров, где нет воздушных потоков и самолетных маршрутов. Поглощение шаром солнечной энергии будет регулироваться, и в зависимости от этого аэростат будет подниматься или опускаться, а с помощью небольшого двигателя перемещаться в горизонтальном направлении. По проекту вес аэростата составит шесть тысяч тонн, а грузоподъемность — пять тысяч тонн.

Еще недавно голубоватые шлейфы, рвущиеся из выхлопных труб автомобильных двигателей, были своего рода символом мощи и богатства государства. Но количество постепенно перешло в качество. Специалисты забили тревогу. Оказалось, что пасущееся на дорогах нашей планеты более чем четырехсотмиллионное автомобильное стадо чинит настоящий экологический разбой. В некоторых странах на долю автомобилей приходится более 60 процентов атмосферных загрязнений. Ученые и инженеры напряженно работают над созданием "чистого" автомобиля. Мексиканские конструкторы показали, что определенную лепту в решение этой проблемы может внести и Солнце. Они построили "солнцемобиль" — электрический автомобиль, работающий на солнечной энергии. На его крыше расположены солнечные батареи. Электрическая энергия, вырабатываемая ими, накапливается в аккумуляторах и вращает электродвигатель. Опытный образец развивает скорость до 40 километров в час, но запас хода пока ограничен 40 минутами.

А в Туркмении проходит испытания первый советский солнечный электромобиль. Его схема разработана специалистами Всесоюзного научно-исследовательского института источников тока под руководством члена-корреспондента АН СССР Н. Лидоренко. За основу был взят электромобиль-микроавтобус РАФ-2910, который был создан специально для сопровождения участников марафонского забега на Московской олимпиаде. Внешне он походил на своих собратьев из семейства РАФов, только движок у него был электрический и приводился он в движение электроэнергией, запасенной в аккумуляторах. На крышу этого РАФа установили солнечные блоки — стеклянные трубки, наполненные водородом. Внутри трубок — кремниевые фотоэлементы, они превращают солнечный свет в электроэнергию. Правда, пока только одна солнечная электростанция не справляется. Слишком много весит РАФ: три тонны вместе с пассажирами, да и движок мощный — 10 киловатт. Пришлось вводить схему двойного использования энергии — от предварительно заряженных аккумуляторов и от Солнца.

Зимой солнечная электростанция на крыше РАФа трудится даже с большей отдачей, чем летом: воздух чище, нет пыли — и ярче солнечный свет. День ото дня совершенствуется солнечная автомашина. Ученые работают над созданием солнечных батарей с большим коэффициентом заполнения, изучаются возможности размещения батарей на бортах машины… Настанет время, и источник энергии электромобиля будет полностью автономным: единственным заправщиком его аккумуляторов станет Солнце.

Интересная подробность. Оказывается, что электромобили, которые стали сейчас объектом пристального внимания со стороны конструкторов, и автомобили с карбюраторным двигателем почти ровесники. В России пионером применения электромобилей был петербургский изобретатель И. В. Романов. Еще в 1899 году он построил и испытал открытые и закрытые электрокебы — прообразы такси. В их конструкции содержались решения перспективные и для современного автомобилестроения. Передние колеса электрокеба были ведущими, рама сварена из тонкостенных труб, панели кузова — из деревопластика, каждое колесо приводилось в движение своим электродвигателем. Позади пассажирского салона помещался ящик с аккумуляторами, которые весили 350 килограммов. Они обеспечивали запас хода 65 километров при скорости 39 километров в час. Так что электромобиль — еще один пример, что новое иногда хорошо забытое старое.

Из византийских летописей до нас дошло предание о том, что в 214 году до новой эры при обороне Сиракуз от римлян Архимед сфокусировал с помощью множества зеркал солнечный свет и ослепил римских воинов, а также поджег их корабли-триремы. Когда римский флот под командованием консула Марка Клавдия Марцела, одного из самых жестоких и непреклонных военачальников Рима, был уже не более чем в трехстах локтях от берега, началось светопреставление: паруса трирем стали вспыхивать одни за другим без всякой видимой причины, нестерпимо яркий свет ослепил окаменевших от ужаса воинов. Атакующие обратились в паническое бегство. Со стен укреплений Архимед наблюдал за боем.

Возможно, это легенда. При тогдашнем уровне техники изготовить большие зеркала, выдержать их профили и чистоту обработки поверхности — задача неимоверно трудная. Но тем не менее можно сказать, что легенда эта технически обоснована. Например, среди трудов архитектора Антемуса де Тралля, жившего в VI веке, имеются четыре трактата о воспламеняющих зеркалах. Один из них называется "Как создать аппарат, способный с помощью солнечных лучей воспламенить предмет на расстоянии".

Французский естествоиспытатель Бюффон в 1747 году провел ряд опытов, чтобы доказать достоверность легенды об Архимедовой солнечной атаке римского флота. Он проделал много опытов с большим зажигательным зеркалом, составленным из 360 плоских стеклянных посеребренных зеркал размером 16X22 сантиметра каждое. Зеркала были установлены на раме таким образом, что их положение можно было регулировать в отдельности. Лучи, отраженные зеркалами, могли быть сфокусированы на различных расстояниях. Так, на расстоянии 50 метров сфокусированный пучок имел диаметр 44 сантиметра. При меньших фокусных расстояниях диаметр пучка был соответственно меньше. Бюффон пришел к заключению, что возможно зажечь дерево на расстоянии 68 метров. С 45 зеркалами он расплавил три килограмма олова в горшке на расстоянии 6,5 метра, а со 117 зеркалами расплавил на том же расстоянии серебро. При помощи 154 зеркал Бюффону удалось поджечь расположенные на расстоянии 77 метров щепки, покрытые древесным углем и серой.

Несколько лет назад был проведен такой опыт. 450 плоских зеркал, каждое размером 445 квадратных сантиметров (то есть общей площадью примерно 20 квадратных метров), были направлены на парус, венчавший модель античной триремы длиной несколько метров. Поскольку каждое из зеркал могло поднять температуру паруса на полтора градуса, парус в конце концов действительно воспламенился. Количество зеркал, помноженное на вызываемое ими увеличение температуры, дает в результате 675 градусов по Цельсию. Этот опыт показал, что в действенности "зажигательных зеркал" Архимеда сомневаться не приходится.

Но возможно ли было за 300 лет до нашей эры тогдашней примитивной техникой ориентировать в одном направлении одновременно большое число зеркал? Могли ли вообще зеркала, созданные 2200 лет назад, отражать солнечный свет, не. рассеивая его? Античные зеркала, найденные при раскопках, настолько несовершенны, что трудно в это поверить.

По одной из последних гипотез, пожар на кораблях был вызван зажигательными снарядами или стрелами, которые атакующие не видели из-за ослепления их зеркалами. Зеркала в виде гигантских бронзовых дисков диаметром два-три метра, ослеплявшие врага отраженным солнечным светом, выполняли иное назначение: служили инструментом наведения, оптическим прицелом. Видимо, Архимед сконструировал метательный аппарат с двойным прицелом. Стрелок мог спустить тетиву, когда "солнечный зайчик" от зеркала на паре триремы окажется на одной прямой с глазом стреляющего и глазком прицела. Изобретение Архимеда — это не что иное, как принцип действия фотокамеры. Стреляя из аппарата Архимеда, невозможно было промахнуться. Действие его ограничивалось лишь дальностью полета стрелы. Вполне возможно, что устройство было снабжено гониометрической шкалой (известной уже во времена Архимеда) для переориентировки отражающего зеркала в зависимости от высоты Солнца над горизонтом.

Что же происходило на кораблях Клавдия Марцела? В первое мгновение команда, ослепленная блеском гигантских бронзовых зеркал, ничего не могла разобрать, через несколько секунд моряки заметили, что паруса охвачены огнем. Поскольку они не знали, какими свойствами обладает "греческий огонь" (зажигательная смесь из смолы, серы и селитры), как он невесом и как велика его воспламеняющая сила, им показалось, что именно ослепляющие их зеркала являются причиной пожара. Отсюда и распространенное заблуждение, согласно которому Архимед изобрел вогнутые зеркала, способные воспламенять предметы на расстоянии.

В 1890 году русский астроном В. К. Цераский, автор астрофотометрии, известный также открытием красивого и довольно редкого явления природы — загадочных серебристых облаков, самых высоких облаков земной атмосферы, появляющихся на высотах 70–90 километров, создал установку из зеркал-рефлекторов для получения высоких температур. Ему удалось довести температуру в фокальной плоскости своей установки до 3500 °C. В ней Цераскии плавил многие металлы и металлоиды.

На этом же принципе работают современные солнечные печи. Они применяются в высокотемпературной металлургии для получения материалов высокой чистоты и жаростойкости. Одна из крупнейших солнечных печен была построена во Франции, в Пиренеях. Ее мощность 1000 киловатт. Огромное зеркало площадью 1750 квадратных метров фокусирует солнечные лучи, создавая температуру в фокальной плоскости свыше 3000 °C. Производительность печи 2,4 тонны циркония в сутки. (Цирконий — конструкционный материал для атомных реакторов. Он обладает замечательным свойством быть "прозрачным" для нейтронов.)

В Физико-техническом институте имени С. В. Стародубцева АН Узбекской ССР разработаны и успешно испытаны солнечные печи с диаметром зеркала в несколько метров, способные нагреть исследуемый материал до четырех тысяч градусов. Достигнутая температура равна двум третям от теоретически возможной в солнечных печах — температуры поверхности Солнца (около шести тысяч градусов).

Вот уже миллионы лет природа работает по принципу фокусировки солнечного света. Например, цветы лютика подставляют навстречу солнечному свету свои нежные лепестки и собирают его на завязях в центре цветка. Эта же идея положена в основу современных солнечных теплоэлектростанций. Множество зеркал ориентируются по Солнцу и концентрируют его лучи на вершине водяной башни. Образующийся пар вращает лопасти турбин.

Такие электростанции строят сейчас во многих странах, в том числе и в нашей стране…

В Крыму, вблизи Акташского озера, создается экспериментальная солнечная электростанция мощностью 5 мегаватт (СЭС-5). Специальные зеркала с помощью автоматики будут поворачиваться вслед за Солнцем и направлять его лучи на парогенератор, установленный на 90-метровой металлической башне. Чтобы турбины станции работали ночью и в пасмурные дни, будут построены большие хранилища горячей воды и пара. После промышленной эксплуатации СЭС-5 намечено соорудить в том же районе солнечную электростанцию мощностью 200–300 мегаватт.

Первая солнечная станция в Крыму приобретает зримые очертания: уже высятся гелиостаты, вырисовываются контуры громадного поля зеркал…

В 1983 году в Узбекистане начнется сооружение одной из крупнейших в мире солнечных электростанций мощностью 320 тысяч киловатт. Страна сияющих зеркал раскинется вблизи целинного города Талимарджана. По командам ЭВМ 72 тысячи зеркал, каждое из которых площадью 49 квадратных метров, будут незаметно для глаза поворачиваться вслед за Солнцем. Любое из зеркал должно занимать такое положение, чтобы пойманный солнечный зайчик точно падал на одну из граней котла, вознесенного над гелиостатным полем на двухсотметровой мачте: При этом электроника должна обеспечить "зеленый свет" каждому солнечному посланцу, чтобы лучи всех 72 тысяч гелиостатов не пересекались. В случае затянувшегося ненастья в работу вступит "дублер" гелиоустановки. На этот случай в проекте предусмотрен обычный топливный котел, использующий природный газ.

Есть у гелиостанций серьезный недостаток. Плотность потока солнечной энергии невелика. С одного квадратного метра освещенной Солнцем поверхности в среднем можно "снять" не более 100 ватт. Поэтому, чтобы получить 320 тысяч киловатт, только для гелиостат-ного поля должна быть отчуждена площадь более трех квадратных километров. А это для такого благодатного края совсем немало. Поэтому речь может идти только о землях, непригодных для сельскохозяйственных угодий.

Новая гелиоустановка, преобразующая солнечную энергию в электрическую, недавно была опробована на испытательной станции в песчаной пустыне Мохаве (США, штат Калифорния). Ее коэффициент полезного действия равен 29 процентам. Это очень высокий результат для гелиоустановок любого типа. Большая, диаметром в 11 метров, параболическая тарелка, выложенная зеркалами, концентрирует солнечные лучи на смонтированный в центре установки двигатель внешнего сгорания Стирлинга, сконструированный изобретателем в 1816 году. Двигатель из-за его малой экономичности не получил широкого распространения. Однако в новой гелиоустановке он исключительно удачно оказался на своем месте. Калифорнийская фирма "Эдванс корн" предполагает построить промышленный вариант гелиодвигателя внешнего сгорания Стирлинга в 1983 году. Установка будет автоматически поворачиваться за Солнцем.

Даже в северных странах, где еще совсем недавно к проектам использования солнечной энергии относились скептически, начали всерьез задумываться над их реализацией. Пример тому Швеция, страна с довольно холодной зимой и коротким световым днем. В 1980 году в пригороде Стокгольма — Скугосе пущена опытная теплоцентраль, работающая на солнечной энергии. Она успешно справляется с обогревом целого жилого микрорайона, хотя зимой в этих местах столбик термометра нередко опускается до минус 30 градусов.

Собирают солнечную энергию специальные пластины, общая площадь которых составляет 1100 квадратных метров. Энергия Солнца, улавливаемая с их помощью, нагревает воду до температуры 75–80 градусов, которая затем подается по трубам в дома.

Первые результаты оказались обнадеживающими, поэтому "солнечную котельную" решено расширить. Однако окончательный вывод, по мнению специалистов, можно будет сделать года через два.

Если эксперимент будет успешным, то энергия Солнца будет широко использоваться в Скандинавских странах для обогрева зданий.

Конечно, по сравнению с обычными теплоцентралями новая установка требует больших первоначальных капиталовложений, но в условиях наступления энергетического кризиса этот фактор не является главенствующим.

У теплоэлектрических солнечных станций есть серьезный соперник — фотоэлектрические станции, или, иначе, солнечные батареи. (Они уже упоминались, когда речь шла о солнечных самолете и электромобиле.) Если солнечные теплоэлектростанции преобразуют энергию солнечного света сперва в тепловую, а затем в электроэнергию, то фотоэлектрические станции обходятся без промежуточной ступени: фотоэлектрический преобразователь (фотоэлемент) превращает энергию света прямо в электроэнергию. Роль преобразователя выполняют полупроводники.

Со времени запуска третьего советского спутника и американского "Авангарда-1", на которых были впервые установлены солнечные батареи, они по-прежнему остаются основным источником электропитания космических аппаратов. Кремниевая солнечная батарея на "Спутнике-3" проработала два года, снабжая электроэнергией передатчик "Маяк", пока сам спутник не сгорел в более плотных слоях атмосферы.

Не без основания солнечные фотоэлектрические станции считаются весьма перспективным направлением: в них отсутствуют движущиеся части, они имеют неограниченный срок службы, требуют минимального обслуживания (или вообще не требуют такого). В отличие от электрогенераторов других типов они могут применяться в широких пределах мощности — от одного ватта и менее до нескольких миллионов киловатт.

С выходом на космические орбиты расширилось и наземное использование солнечных батарей. Это еще один пример практической отдачи тех усилий, которые были вложены в освоение космоса.

Пока еще стоимость солнечных элементов достаточно высока, но в ряде случаев их применение уже сейчас является экономически выгодным. Автоматические морские и речные бакены, сигнальные огни на буях, в маяках, на морских нефтяных вышках, автоматические метеостанции и другие удаленные труднодоступные приборы, источники электроэнергии для небольших южных селений, экспедиций, чабанов, слуховые аппараты, вмонтированные в оправу очков… Вот далеко не полный перечень устройств, использующих солнечные батареи. В США строится даже промышленное предприятие, где вся необходимая электроэнергия — для освещения, отопления и даже для технологических нужд — будет производиться солнечными элементами. Они расположатся на южном скате крыши здания и займут площадь 2400 квадратных метров. В пасмурные дни будет расходоваться энергия, запасенная впрок в мощных аккумуляторных батареях.

Фотоэлементы непрерывно совершенствуются — снижается стоимость их производства, повышается эффективность преобразования солнечной энергии, уменьшается масса.

Наиболее освоены па сегодняшний день кремниевые элементы. Их коэффициент полезного действия составляет около 15 процентов. Но коммерческое производство кремниевых солнечных элементов довольно сложно. Оно включает стадию выращивания кристалла из расплава, где требуется контроль температуры с точностью ±0,1 °C при температуре 1420 °C.

У кремниевых батарей появился серьезный конкурент — элементы на арсениде галлия. В лабораторных условиях их коэффициент полезного действия доведен до 20 процентов, кроме того, они способны выдерживать тысячекратную концентрацию потока солнечных лучей, менее чувствительны к воздействию различных разрушающих факторов космического пространства и в несколько раз тоньше, чем кремниевые батареи.

Замечательная способность арсенида галлия преобразовывать в электричество световой поток высокой плотности послужила основой для создания интересной схемы солнечного источника. Зеркала, которые можно сделать из сравнительно дешевых материалов, позволяют собирать солнечные лучи с необходимых площадей и затем фокусировать на фотопреобразователь из арсенида галлия небольшого размера и соответственно значительно меньшей стоимости по сравнению с солнечной батареей, построенной по традиционной схеме. Это одно из направлений, в котором у советских ученых есть неплохой задел на будущее. Ведутся работы по созданию фотопреобразователей с использованием органических полупроводников.

В последнее время достигнуты большие успехи в разработке солнечных батарей на основе сульфида кадмия. Хотя их коэффициент полезного действия пока ниже кремниевых, однако полагают, что в массовом производстве они будут дешевыми и способными в недалеком будущем конкурировать с привычными нам источниками энергии. По результатам ускоренных ресурсных испытаний ожидается, что срок службы элементов с использованием сульфида кадмия превысит двадцать лет. У сульфида кадмия важное преимущество: солнечная батарея может быть выполнена в виде пленки. Это упрощает монтаж па ферменных конструкциях, которые перспективны как для космоса, так и для Земли.

Но кремний пока не собирается сдавать позиции.

В ряде стран, в том числе и в СССР, разрабатывается новая технология производства кремниевых элементов в виде длинных тонких лент. При этом удается исключить из технологии дорогостоящий процесс нарезки тонких кремниевых пластин из большого монокристалла, автоматизировать и снизить стоимость производства. Но пока выпуск дешевых и эффективных элементов в широких масштабах предвидится не ранее 1985 года. Одна из трудностей получения фотоэлементов, особенно кремниевых, состоит в том, что для их производства требуются большие затраты энергии, но здесь ученые возлагают надежды на само Солнце, а точнее, на уже упоминавшуюся солнечную печь.

Прогресс технологии производства кремниевых элементов наглядно отражается в стоимости одного ватта энергии, получаемой от солнечной батареи. Например, в США в 1974 году стоимость составляла 50–60 долларов за один ватт мощности, снимаемой с солнечной батареи. В 1977 году за счет совершенствования технологии стоимость была снижена до 15 долларов. Предполагается, что в 1986 году она составит около 50 центов за ватт. При такой стоимости кремниевые элементы смогут вырабатывать электроэнергию в земных условиях по ценам, конкурентоспособным с другими автономными источниками энергии.

Большое внимание уделяется повышению коэффициента полезного действия фотоэлементов; Это позволит снизить площадь, отводимую под гелиостанции. На основе известных материалов и принципов вполне реально уже в ближайшее время создать фотоэлементы с коэффициентом полезного действия 35–40 процентов, а теоретически коэффициент полезного действия преобразователей с использованием объемного фотоэффекта в гипотетических пока материалах может превысить и 90 процентов.

Особенностью наземных гелиостанций является то, что источник их энергии — солнечный свет — нестабилен. Интенсивность его даже при идеальных погодных условиях изменяется в течение суток от максимума в полдень практически до нуля ночью. В облачные, пасмурные дни, при пыльных или песчаных бурях солнечный свет может надолго "выключаться" даже днем. Поэтому, чтобы обеспечить бесперебойное снабжение электроэнергией, ее надо запасать впрок, и в довольно больших количествах. Из-за этой особенности солнечные электростанции будут эффективными при пиковых, а не базовых, постоянных, нагрузках.

Крупномасштабное накопление энергии — задача сложная. Строить резервуары-хранилища на большое количество горячей воды и пара — довольно дорого, да и потери при хранении и преобразовании энергии будут немалыми. Заманчиво иметь запас энергии непосредственно в самой удобной форме — электрической. Работы по созданию "складов" электрической энергии ведутся. Например, объединение американских фирм разрабатывает гигантский свинцово-кислотный аккумулятор, который займет площадь 0,2 гектара и будет весить 2250 тонн. Элементы этой аккумуляторной батареи будут автоматически заполняться электролитом. Общий вес ее свинцовых пластин составит 1575 тонн. Ввод "супераккумулятора" намечен на 1984 год. Батарея по проекту должна обеспечить подачу мощности в 45 мегаватт. А вот еще один пример "склада" электричества, основанного на явлении сверхпроводимости. Известно, что электрический ток может сколь угодно долго циркулировать без каких-либо потерь энергии по "кольцевому маршруту" в соленоиде, охлажденном до температуры, близкой к абсолютному нулю (минус 273 градуса Цельсия). При такой температуре электрическое сопротивление проводника становится нулевым. В 1984–1987 годах в США, в университете штата Висконсин, планируется создать экспериментальную установку, способную хранить 100 мегаватт-часов электроэнергии. Гигантская катушка более 100 метров в диаметре будет установлена в специальном тоннеле, пробитом в горах. В нем с помощью установок с жидким гелием будет поддерживаться температура, близкая к абсолютному нулю. По оценкам специалистов Висконсинского университета, коэффициент полезного действия подобных установок будет около 95 процентов.

В последнее время ученые думают над тем, как воспользоваться существующими в природе способами преобразования солнечной энергии. Один из них биологический, базирующийся на фотосинтезе растений, вот уже миллионы лет превращающих световую энергию в химическую. Но в среднем по земному шару коэффициент полезного действия такого преобразования составляет лишь доли процента. В то же время микроскопические водоросли, такие, как хлорелла, имеют коэффициент полезного действия до шести процентов. Возникает вопрос: как еще увеличить его? Ответить на этот вопрос можно, только зная в деталях механизм фотосинтеза. Исследования в этом направлении ведутся в институтах фотосинтеза, биохимии, физиологии растений АН СССР и за рубежом.

Наряду с этим намечаются пути практического использования уже имеющихся биологических преобразователей. По мнению академика Н. Н. Семенова, заманчивым, с точки зрения возможности относительно быстрой реализации, представляется следующий двухступенчатый метод: на первом этапе под действием солнечного света на культуру быстрорастущих микроводорослей или других растений накапливать органическую биомассу, а затем с помощью специальных бактерий перерабатывать ее в высококалорийное топливо, например в метан. Лабораторные установки такого типа уже создаются в нашей стране. В Канаде, в лаборатории Торонтского университета, таким методом предложено получать нефть. На первом этапе специальные бактерии под действием солнечных лучей "извлекают" углекислый газ из атмосферы, превращая его в сахар, который затем другие виды микроорганизмов "перегоняют" в топливо. Как полагают канадские исследователи, получение горючего этим методом на промышленной основе можно наладить в течение пяти лет. Одна квадратная миля, засеянная такими бактериями, может дать такое количество топлива, которое эквивалентно примерно двум миллиардам литров нефти.

Другой природный запас энергии Солнца на Земле скрывается в океане. Он проявляется в разнице температур поверхностного и глубинного слоев воды. Градиент температуры может привести в движение тепловые машины с электрогенераторами. Существуют инженерные проекты таких систем. Но не исключено, что их придется переделывать. Виновник тому — чудесный и, как недавно выяснили, многообещающий никелево-титановый сплав — нитинол. Его замечательное свойство заключается в способности быстро изменять свою форму при различных температурных воздействиях. При комнатной температуре кусочек нитиноловой проволоки прочен как сталь. Но при погружении в холодную воду проволока вдруг становится мягкой и податливой. Если се изогнуть, то она останется изогнутой. В горячей же воде она распрямляется с огромной силой и принимает свою первоначальную форму. Таким образом, перед нами преобразователь энергии, который требует лишь изменения температуры для высвобождения сил, достигающих около 9 тонн на каждый квадратный сантиметр.

Созданы и первые нитиноловые двигатели. Причем для их работы нс нужна нефть, газ или электроэнергия, а достаточно теплой воды. Специфические превращения, обусловленные способностью сплава восстанавливать свою форму (кстати, их механизм до сих пор полностью не ясен), вызываются температурным перепадом, составляющим всего 9 °C. Некоторые исследователи утверждают, что при меньших примесях сплав сможет реагировать на разницу температур всего в 3–4 °C. Успехи современной металлургии делают получение чистого нитинола вполне возможным.

Нитиноловые двигатели, рассчитанные на работу при постепенно понижающихся температурах, можно установить вдоль потока горячей воды, сбрасываемой промышленным предприятием. Извлекая энергию из сбрасываемой воды, нитиноловые двигатели тем самым поглощают отработанное тепло и потому препятствуют тепловому загрязнению рек и разного рода водоемов. Учитывая, что в индустриально развитых странах отработанное тепло составляет около двух третей всей потребляемой энергии, то повода для беспокойства, что нитиноловые двигатели останутся без топлива, вряд ли возникнут. Ученые подсчитали, что нитиноловые двигатели, работающие с КПД, равным всего 3 процентам, могут извлечь из Гольфстрима достаточно энергии для удовлетворения потребностей всего Восточного побережья США.

И как материал нитинол хорош: легок, обладает коррозионной стойкостью, немагнитен, необычно инертен даже после длительного контакта с живой тканью. Последнее особенно привлекает медиков. Сплав уже нашел применение в хирургии. Пожалуй, наиболее дерзким замыслом является проект насоса для сердца с использованием нитиноловой проволочки, которая будет расширяться и сжиматься, подобно сердечной мышце.

Нитиноловая технология еще находится в первоначальной стадии развития, но, по мнению создателей нитинолового двигателя, специалистов калифорнийской компании "Макдоннел-Дуглас", этот сплав может изменить направление поисков новых источников энергии. Не исключено, что со временем нитиноловые электростанции могут оказаться экономически куда более выгодными, чем тепловые и атомные электростанции.

Нью-йоркский журнал "Сайенс Дайджест" опубликовал следующий прогноз по поводу нитинола: "…Существует возможность, что еще до конца нынешнего века появится нитиноловая технология, нитиноловая промышленность, а кое-где, возможно, и нитиноловая экономика.

Грохот и рев века ископаемых топлив может смениться тихими всплесками, создаваемыми бесчисленными проволочками, рычагами, петлями, роликами, пружинами, лопастями, ребрами, ремнями и колесами, совершающими в миллионах двигателей непрерывное циклическое движение между теплой и холодной водой и извлекающими поток "чистой", безопасной и бесконечно восполняемой энергии благодаря силе, пульсирующей в кристаллической решетке удивительного сплава".

Не исключено, что нитиноловая электростанция будет и на космических кораблях. Почему бы не использовать на пользу перепад температур освещенного и теневого бортов космического аппарата, который составляет более ста градусов?

Есть еще один способ получения энергии с помощью Солнца, который, как считают ученые, в будущем очень перспективен. Это разложение воды на водород и кислород под действием солнечного света и соответствующих катализаторов. Водород хорошее топливо, причем топливо экологически чистое, не дающее вредных отходов. Можно извлечь водород из воды электролитически, то есть разлагая воду с помощью электрического тока, но это довольно дорого. Вся проблема получения водорода из воды с помощью солнечного света сводится к нахождению катализаторов. Работы в этом направлении начаты лишь в последние годы, но уже первые результаты выглядят довольно обнадеживающе. Ряд катализаторов для основных стадий разложения воды был недавно разработан в нашей стране в Институте химической физики АН СССР и Институте катализа Сибирского отделения АН СССР. Для этих же целей советскими учеными были предложены активные в фотосинтезе вещества, выделяемые из растений и бактерий.

Помимо экологической чистоты, другими важными достоинствами водородной энергетики являются, можно сказать, безграничные запасы воды — сырья для получения водорода — и удобство его транспортировки по трубопроводу (ученые считают, что затраты на транспортировку водорода на большие расстояния будут почти такими же, как и на передачу электрической энергии). С приходом водородной энергетики мы получим и экологически чистый автомобиль. Кстати, в разных городах нашей страны прошли успешные испытании обычные серийные автомобили, которые вместо бензина использовали водород. Ученые предполагают, что со временем водородная энергетика станет экономически выгодной для широкого применения.

Базируясь только на Земле, солнечной энергетике не выбиться в лидеры. Мешает атмосферный зонтик над нашей планетой и суточные вариации солнечного потока. Кроме того, у наземной крупномасштабной гелиоэнергетики есть еще один недостаток, о котором мы уже упоминали и с которым в будущем придется считаться. Из-за малой плотности энергии солнечного потока под концентраторы или фотоэлементы придется отчуждать большие площади. Например, по расчетам ученых, для выработки всей потребляемой сегодня в нашей стране электроэнергии с помощью серийных промышленных полупроводниковых преобразователей с коэффициентом полезного действия, равным 10 процентам, понадобилось бы занять под солнечные электростанции около 10 тысяч квадратных километров в среднеазиатских районах. Но нужно учесть, что наземная солнечная энергетика не всепогодна, а потому надо будет иметь солнечные электростанции-дублеры, разнесенные друг относительно друга на значительные расстояния. Кроме того, потребности в энергетике непрерывно растут, и, следовательно, придется увеличивать площадь отчужденных земель и именно в южных районах, которые имеют большие перспективы в области сельскохозяйственного производства. Спрос же на сельскохозяйственную продукцию лавинно нарастает. Так, статистики утверждают, что до начала нового тысячелетия, то есть за двадцать неполных лет, для обеспечения продовольственной стабильности в мире должно быть произведено продовольствия столько же, сколько его было произведено за всю предыдущую историю развития сельского хозяйства на планете.

А между тем, совсем рядом в межпланетном пространстве бесполезно для человечества пропадает энергия Солнца. Там нет восходов и закатов, нет облаков, нет атмосферы. Интенсивность потока солнечного излучения в космосе в десять раз больше, чем на Земле, а отсутствие гравитации и ветра позволяет строить протяженные многокилометровые конструкции. "Что странного в идее воспользоваться этой энергией?" — писал К. Э. Циолковский.

Есть в околоземном космосе замечательная орбита. Называют ее стационарной, или геостационарной. Находится она на расстоянии примерно 36 тысяч километров от Земли. Спутник на этой орбите будет перемешаться с такой же угловой скоростью, с какой вращается наша Земля вокруг своей оси, и потому для земного наблюдателя он будет казаться неподвижным. Свойство это оказалось очень полезным особенно для целей связи. С помощью трех спутников, размещенных на стационарной орбите, можно, в принципе, организовать глобальную всемирную связь. Советские связные спутники "Радуга", "Экран", "Горизонт" уже несут рабочую вахту на стационарной орбите. Правда, выводить космические аппараты на эту орбиту непросто. Например, чтобы вывести связной спутник на стационарную орбиту с территории нашей страны, нужна ракета такая же мощная, как для полета к Луне. Поэтому стационарные спутники запускаются ракетой-носителем "Протон", которая используется и для запуска почти двадцатитонных "Салютов" или многотонных "Лун".

Для солнечных электростанций, размещенных на стационарной орбите, Солнце будет сиять все 24 часа в сутки на протяжении почти всего года. Исключения составят небольшие периоды времени вблизи моментов весеннего и осеннего равноденствий, когда солнечная электростанция окажется в тени Земли примерно на 72 минуты в сутки. В среднем за год такие затенения приведут к снижению солнечной энергии, получаемой станцией, всего на один процент. К тому же эти затенения придутся на время, когда в районе наземного приемного пункта, куда будет передаваться с орбиты преобразованная энергия Солнца, будет полночь, а следовательно, и потребность в энергии минимальна.

Если на стационарной орбите будет находиться несколько электростанций, они будут тоже затенять друг друга. Но время "затмения" невелико: около 15 минут в 6 и 18 часов по местному времени. Такие перерывы в получении энергии точно предсказуемы, их можно учесть при распределении нагрузки электросети, что позволит обойтись без создания резервных запасов энергии.

Солнечные электростанции можно размещать и на других орбитах, но геостационарная по уже упоминавшейся причине подходит лучше всего. Кроме того, эта орбита довольно емкая: на ней можно разместить большое число станций, не опасаясь, что они столкнутся. Например, если на стационарной орбите равномерно расположить 300 станций, то на каждую пришелся бы средний объем примерно в миллиард кубических километров. Так что вероятность их столкновения ничтожна. В космических проектах гелиостанций, так же как и в наземных, конкурируют в основном два типа преобразователей солнечной энергии в электрическую — фотоэлектрические и теплоэлектрические.

При теплоэлектрическом преобразовании поток солнечной энергии фокусируется зеркалами на полом поглотителе и нагревает циркулирующий внутри его газ, например гелий, который вращает турбину и связанный с ним электрогенератор. Чтобы направить солнечное излучение внутрь полого поглотителя, понадобятся десятки тысяч отражающих зеркал с независимой регулировкой каждого из них. Такой оптической системой нужно будет непрерывно управлять, поддерживая неизменной необходимую геометрию при наличии пусть крошечных, но все-таки влияющих в невесомости неоднородностей гравитационного поля, перепадов температуры в элементах конструкции и сил, возникающих при управлении пространственной ориентацией.

Вывести, собрать на геосинхронной орбите такую конструкцию и эксплуатировать ее, поддерживая постоянно требуемую геометрическую конфигурацию в течение десятилетий, будет непросто. Кроме того, необходимо обеспечить и высокую надежность турбин: ведь ремонт в космосе дело сложное и дорогое. В целом, хотя турботепловой способ преобразования основывается на хорошо известных принципах термодинамики, чтобы реализовать его, предстоит решить немало серьезных научно-технических проблем.

Нельзя сказать, что окончательный выбор относительно варианта преобразователя солнечной энергии в электрическую уже сделан. Но все-таки некоторое предпочтение отдается фотоэлектрическому методу: ведь солнечные батареи в космосе надежно зарекомендовали себя. Например, солнечное "сердце" "Салюта-6" снабжало станцию энергией на протяжении всего времени ее существования на орбите (4 года 10 месяцев). Три крыла батареи "Салюта-6", автоматически поворачивающиеся за Солнцем, обеспечивали максимальную мощность энергопитания 4,5 киловатта. На теневой стороне Земли работала аккумуляторная батарея, которая на свету подзаряжалась от солнечной электростанции. При пиковых нагрузках, когда работали энергоемкие потребители — например бортовой субмиллиметровый телескоп или компрессоры в системе дозаправки топливом, то солнечные и аккумуляторные батареи "трудились" совместно. Обычно всем потребителям станции достаточно было около 1,5 киловатта энергии. Остаток шел на подзарядку батарей.

В отличие от "Салюта-6" для солнечных электростанций на геосинхронной орбите, где Солнце практически никогда не заходит, аккумуляторные батареи не нужны. Какой представляется ученым космическая солнечная электростанция? По одному из проектов, это две прямоугольные решетки длиной шесть и шириной пять километров каждая. Они соединены между собой несущей конструкцией из непроводящего материала. На решетках. помещаются зеркала концентраторов (расположенных в форме желоба), а между ними — кремниевые солнечные батареи. Зеркала-концентраторы направляют падающие на них солнечные лучи на кремниевые' элементы и тем самым повышают интенсивность солнечного потока. Использование зеркал удешевляет станцию, поскольку они много дешевле солнечных элементов. С течением времени под воздействием радиации солнечные батареи деградируют, их коэффициент полезного действия падает. Согласно оценкам суммарная степень деградации за 30 лет работы составит 20 процентов. Чтобы компенсировать уменьшение мощности, прямоугольные решетки можно наращивать новыми секциями со "свежими" кремниевыми элементами или производить постепенную замену сильно "постаревших" элементов. С такой солнечной "плантации" можно получить 8,6 миллиона киловатт мощности. Для сравнения: мощность Братской ГЭС около 4,1 миллиона киловатт.

Но получить в космосе электроэнергию — это, можно сказать, еще полдела. Вот как передать ее на Землю? Пока не создан пригодный для практического использования материал для провода, который можно было бы протянуть на высоту 36 тысяч километров. Если опускать с орбитальной станции самый прочный стальной трос, то он оборвется уже через 48 километров под действием собственного веса. Ученые считают, что лучше всего для передачи электроэнергии с орбиты использовать радиоволны: как в линиях радиосвязи. Только передавать радиоволны будут не информацию, а энергию. Идея передачи энергии в электромагнитном поле была впервые высказана и развита нашим соотечественником Н. А. Умовым в 1874 году в своей докторской диссертации. Югослав Тесла проверил это экспериментально. В 1899 году в Колорадо он построил радиостанцию мощностью 200 киловатт. На расстоянии 25 километров была обеспечена работа нескольких электролампочек и электромоторов.

Так что в принципе этот вопрос был решен в XIX столетии. Но как это часто случается, сама идея намного обогнала практическую потребность в ее промышленной реализации. Поэтому передача энергии с помощью радиоволн сверхвысоких частот считается сейчас новой областью. Развивается она довольно бурно, словно стремится наверстать потерянное за минувшее без малого столетие. Во многом большой прогресс, достигнутый в этом вопросе за последние годы, объясняется тем, что почти все компоненты для создания такой системы передачи энергии уже имелись в наличии. Их заранее подготовила радиоэлектроника. В настоящее время уже существуют линии электропередачи с помощью радиоволн, КПД которых превышает 50 процентов. Ожидается, что при использовании более совершенных приборов КПД достигнет 70 процентов.

Как же устроена радиолиния для передачи электроэнергии? Солнечные батареи преобразуют энергию солнечного света в постоянный ток, который подводится к генераторам колебаний сверхвысоких частот, то есть служит для них источником электропитания. Генераторы преобразуют постоянный ток в колебания сверхвысоких частот — радиоволны.

Техника генерирования и усиления колебаний сверхвысоких частот хорошо освоена промышленностью и интенсивно развивается и совершенствуется. Например, в США ежегодно производится более миллиона сверхвысокочастотных приборов на общую сумму полмиллиарда долларов. На сегодняшний день известны свыше тысячи типов приборов для генерации радиоволн, мощность каждого из которых превышает несколько киловатт, но пока наиболее подходит амплитрон — прямой "родственник" прибора, с которого, можно сказать, и началось широкое использование радиолокации…

Во время второй мировой войны американская фирма "Белл" не раз помещала на страницах журналов один и тот же рекламный снимок: часовой с винтовкой охраняет ящичек с большими сургучными печатями. Внизу подпись: "Тут хранится самая большая тайна этой войны". В 1946 году фирма опубликовала снимок с содержанием ящичка. В нем лежал магнетрон — прибор, который имел действительно большое военное значение. Без него не могли бы эффективно работать радары тех лет. Уинстон Черчилль, похваляясь, назвал радар чисто английским изобретением. Однако тайной магнетрона владели не только Англия и США. Его изобрели и впервые использовали в нашей стране. В 1924 году в Харьковском университете под руководством и по предложению профессора Д. А. Рожанского его учениками были начаты работы, которые привели к созданию магнетрона. Об этих исследованиях и их результатах было опубликовано в журнале Русского физико-технического общества в 1925 году. Впоследствии харьковские ученые создали экспериментальный радиообнаружитель "Зенит", который был первой радиолокационной станцией, определявшей три координаты цели, что было важно для управления стрельбой зенитной артиллерии. Испытывался "Зенит" в боевых условиях в 1941 году, защищая небо столицы. Своей трехкоординатностью "Зенит" был обязан магнетрону. Он генерировал короткие, дециметровые волны, и при сравнительно небольших размерах антенны можно было определять не только азимут, но и высоту цели (а точнее, связанный с нею угол места цели). В других радиолокаторах, созданных в то время в нашей стране и за рубежом, в качестве передатчиков использовались триодные лампы, которые генерировали более длинные — метровые волны. Поэтому локаторы не могли определять третью координату — высоту цели. Слишком велик для этого должен был быть вертикальный размер антенны. Лишь позднее в английских станциях появились магнетроны. К сожалению, начавшаяся Великая Отечественная война, потеря производственной базы на европейской территории страны не позволили быстро наладить серийный выпуск таких сложных систем, какими являются радиолокационные станции.

Амплитроны, которые предполагают не пользовать в радиолинии электропередачи космос — Земля, это, по существу, модернизированные магнетроны. Для амплитрона характерен высокий коэффициент полезного действия (вполне реальны значения около 90 процентов) и малая удельная масса (отношение полной массы прибора к его выходной мощности). Ученые определили, что если воспользоваться для создания передатчика радиолинии комплектом амплитронов с выходной мощностью каждого в пять киловатт, то оптимальная длина рабочей волны линии электропередачи, при которой масса прибора и его стоимость будут минимальны, лежит вблизи 12 сантиметров.

Соперничают с амплитронами другие сверхвысокочастотные приборы — клистроны. Хотя их коэффициент полезного действия меньше (70–80 процентов), стоимость и удельная масса больше, однако эти приборы более мощны, и потому их понадобится меньше, чем амплитронов, что облегчит сборку передатчика на орбите.

Для того чтобы передать с орбиты и принять па Земле радиоволны — переносчики электроэнергии, — нужны передающая антенна в космосе и приемная на Земле. Как подсчитали ученые, их оптимальные размеры таковы: передающая антенна около одного километра в диаметре, а приемная около десяти километров. При таких размерах стоимость радиолинии будет минимальной, а коэффициент полезного действия максимален. В уже упоминавшемся проекте солнечной электростанции передающая антенна располагается между двумя прямоугольными решетками с кремниевыми элементами.

Приемная и передающая антенны должны быть точно ориентированы друг относительно друга. Во-первых, для того, чтобы основная часть энергии, передаваемая с орбиты, не пропадала зря (в принципе потери неизбежны из-за так называемых боковых лепестков антенного луча), и, во-вторых, по соображениям безопасности: ведь интенсивный поток сверхвысокочастного излучения не безвреден для человека.

Хотя электростанция будет находиться на стационарной орбите, однако ее точка стояния будет незначительно, но все-таки перемещаться относительно наземного пункта. Это приведет к отклонению луча передающей антенны от требуемого положения. Источники возмущающих движений станции — неоднородность гравитационного поля Земли, возмущающее действие гравитационных полей Луны и Солнца, давление света и, в свою очередь, противоположное давление, вызываемое отдачей сверхвысокочастотного излучения (передатчик радиолинии действует словно реактивный двигатель, только вместо сопла — антенна, а вместо газов — сверхвысокочастотное излучение). Уходы точки стояния придется корректировать с помощью корректирующих двигателей. Антенные лучи могут сдвигаться и по другим причинам, например, из-за изменений температуры и параметров аппаратуры в процессе эксплуатации… Поэтому должен быть обеспечен постоянный контроль за качеством ориентации и подстройка лучей антенн, если она нарушится.

Поскольку размеры наземной антенны довольно велики — десять километров в диаметре, то управлять ею довольно сложно. Лучше подстраивать передающую антенну в космосе: ее площадь в сто раз меньше, а сложность электронного управления лучом антенны в первом приближении пропорциональна ее площади. Ориентиром для подстройки луча передающей антенны будет служить тонкий опорный радиолуч, излучаемый наземной антенной.

Приемную антенну можно выполнить в виде большого числа крошечных антенн диполей. (Пример дипольной антенны — индивидуальная внешняя или внутренняя телевизионная антенна, только размер диполя для наземной антенны в несколько раз меньше, так как для телевидения используются метровые волны, а электроэнергию предполагают передавать на дециметровых волнах.) Приемная антенна будет не только принимать сверхвысокочастотное излучение, но и преобразовывать его в постоянный ток. Подобные антенны-преобразователи называются ректеннами. Для этого каждый диполь снабжен миниатюрным выпрямителем, который преобразует радиоизлучение в постоянный ток. Токи всех диполей складываются и подаются либо в высоковольтную сеть постоянного тока, либо преобразуются в напряжение переменного тока. Специалисты подсчитали, что коэффициент полезного действия радиолинии электропередачи, то есть с выхода солнечных батарей до выхода в наземную высоковольтную сеть постоянного тока, составит 58 процентов, а выходная мощность, отдаваемая потребителям, — 5 миллионов киловатт. Есть проекты электростанций и на десять миллионов киловатт. Разнятся они главным образом размерами солнечных батарей.

Поскольку каждый диполь снабжен выпрямителем, то ширина луча приемной десятикилометровой антенны будет такой же, как у отдельного маленького липолика, у которого в довольно широком секторе нет резко выраженного направления приема. В этом можно убедиться, если повращать вокруг вертикальной оси обычную индивидуальную телевизионную антенну. Изменяя се положение в довольно широком угловом секторе (±10–20°), мы не добьемся заметного улучшения приема (когда поблизости есть большие строения, то могут быть и значительные изменения качества приема, по они объясняются другими причинами). Поэтому огромную приемную антенну не надо будет ориентировать на передающую антенну, что значительно упростит ее конструкцию. Приемную антенну можно сконструировать таким образом, чтобы она была прозрачной для света. Тогда расположенную под ней территорию можно использовать для других целей, например, для сельского хозяйства.

Выпрямление электрического тока сопровождается тепловыми потерями: выпрямительные диоды будут нагреваться, а тепло передаваться окружающему воздуху. В виде тепла будет рассеиваться не более 15 процентов передаваемого с орбиты излучения, и нагрев атмосферы не будет превышать нагрева, обычно наблюдаемого над городами. Этот эффект можно использовать для создания тепличного хозяйства под антенным полотном. По сравнению с тепловым загрязнением, которое сопровождает любой термодинамический процесс преобразования энергии, тепловое загрязнение от выпрямления сверхвысокочастотной энергии гораздо меньше.

Как и на орбитальной станции "Салют", на космической электростанции придется ориентировать на Солнце многокилометровые панели солнечных батарей, чтобы солнечные лучи падали отвесно на них. Для электростанции это наивыгоднейший режим работы. Расчеты, проведенные специалистами, показывают, что солнечные батареи должны быть сориентированы относительно Солнца с точностью 0,5°, а луч передающей антенны радиолинии передачи электроэнергии относительно наземной приемной антенны — с точностью ± 1°. Для управления положением и ориентации такой многокилометровой конструкции надо иметь более тысячи корректирующих двигателей. Они будут работать всего 5—10 дней в году. Так что должны быть предусмотрены рейсы космических танкеров для заправки корректирующих двигателей топливом. Для коррекции можно использовать и электронные двигатели. Тогда энергией их обеспечат солнечные батареи, но восполнять запасы рабочего тела все равно придется.

Чтобы проверить эффективность передачи энергии с помощью радиоволн, американские специалисты летом 1975 года повторили тесловский эксперимент 1899 года, но уже на современном уровне. В качестве приемной антенны они использовали антенну для радиолокации Венеры в Калифорнии, принадлежащую Лаборатории реактивного движения. Эта антенна площадью 24 квадратных метра содержала также выпрямительные элементы для преобразования сверхвысокочастной энергии в постоянный ток. Передающая параболическая антенна диаметром 26,2 метра находилась на расстоянии 1,6 километра от приемной антенны. Передача велась на длине волны 12,5 сантиметра. Мощность постоянного тока на выходе приемной антенны достигла 30,4 киловатта, а коэффициент полезного действия приемной антенны вместе с выпрямителями составил 82 процента. Результаты обнадеживающие. В дальнейшем возможно существенное упрощение конструкции, снижение массы и соответственно стоимости космической электростанции, если удастся сделать такую солнечную батарею, чтобы она преобразовывала энергию Солнца сразу же в сверхвысокочастотное излучение (минуя постоянный ток).

На своем пути из космоса к наземной антенне радиолуч пронизывает атмосферу. Как показали эксперименты, сверхвысокочастотный поток может существенно изменить состояние верхнего ионизированного слоя атмосферы — ионосферы. В результате взаимодействия радиолуча с ионосферой она нагревается. Еще в 1925 году было высказано предположение, что можно подогреть ионосферу с помощью достаточно мощного передатчика. Однако технические средства того времени не позволили проверить эту идею. В 70-х годах американские ученые осуществили такой эксперимент с помощью мощного радара в Аресибо (Пуэрто-Рико), который предназначен для радиоастрономических исследований. Энергия радиопередатчика излучалась с помощью антенны диаметром 305 метров, смонтированной под карстовым провалом.

Мощный поток радиоволн вызвал сильный нагрев ионосферной плазмы.

С этим явлением, видимо, придется считаться в будущей линии электропередачи космос — Земля. Оно вызовет отклонение радиолуча и его "размывание", а также приведет к дополнительным потерям энергии. Кроме того, локальный подогрев ионосферы может сказаться и на системах связи, которые "пользуются" свойством ионосферы возвращать обратно на Землю радиоволны. Благодаря этому свойству и возможны дальнее коротковолновое радиовещание и радиосвязь. Кстати, явление нагрева ионосферы радиоизлучением можно обратить и на пользу. Так, в упоминавшемся эксперименте с радаром в Аресибо мощный поток радиоволн привел к созданию радиоволноводов (так называют области пространства в атмосфере, где радиоволны распространяются на большие расстояния с малым затуханием), ориентированных по магнитным силовым линиям Земли. С помощью этих искусственно созданных волноводов была установлена устойчивая связь на расстоянии свыше двух тысяч километров. Открываются перспективы создания систем радиосвязи, не подверженных влиянию солнечных магнитных бурь. Возможно, что некоторые линии связи через разогретую ионосферу смогут соперничать по стоимости и простоте с системами связи через спутники. Полной неожиданностью для ученых оказался тот факт, что "подогреть" ионосферу можно с помощью передатчика сравнительно небольшой мощности. Исследование нагретой с помощью радиоволн плазмы в ионосфере привело к открытию целого ряда закономерностей в области физики плазмы.

По инженерным оценкам, площадь, непригодная для проживания в районе наземного приемного пункта, не будет превышать 270 квадратных километров (круг с радиусом 9,25 километра), из них около 80 квадратных километров занимает наземная антенна, а остальное — буферная зона. То есть приемную антенну можно размещать неподалеку от населенных пунктов, а это означает снижение потерь на транспортировку энергии. Вне буферной зоны уровень облучения будет незначительным, меньше допустимой для человека дозы длительного сверхвысокочастотного воздействия, установленного советским стандартом (0,01 милливатта на квадратный сантиметр). По советскому стандарту допустимая доза длительного радиооблучения в тысячу раз меньше, чем по стандарту США (10 милливатт на квадратный санти-метр). В основу американского стандарта положен тепловой эффект сверхвысокочастотного излучения на ткани тела. Советский же стандарт учитывает возможное воздействие излучения на центральную нервную систему, которое может проявиться даже при низких интенсивностях.

Неполадки в системе наведения радиолуча из космоса не должны приводить к превышению норм облучения. Для этого система наведения должна быть исключительно точной и надежной, а в случае, если все же случится неисправность, то передатчики космической электростанции должны мгновенно отключаться.

Вопрос воздействия сверхвысокочастотного излучения на живые организмы очень важен, и в нем есть еще немало "белых пятен". В частности, как будет влиять радиоизлучение на птиц, пролетающих зону радиолуча? Есть предварительные сведения, что птицы чувствуют сверхвысокочастотное облучение при плотностях потока свыше 25 милливатт на квадратный сантиметр и стремятся покинуть опасную зону.

Смогут ли самолеты пролетать зону радиолуча? Не будет ли вреда пассажирам? Не повлияет ли пролет радиолуча на работу самолетной электронной аппаратуры?.. Вопросов много. Они неизбежны, когда дело касается крупного нового проекта.

Предлагали для передачи электроэнергии с орбиты и лазерный луч. Проект заманчивый. Для лазера не надо таких больших антенн для передачи электроэнергии из космоса на Землю. Но есть у лазерного излучения серьезный недостаток…

Один мой знакомый радиоинженер рассказал мне как-то такую историю. Он участвовал в разработке и испытаниях экспериментальной лазерной телефонной линии связи в Москве. Телефонный узел Г-6 на Зубовской площади (в то время в Москве были еще шестизначные номера) соединили с помощью лазерной линии с университетом на Ленинских горах, где были установлены антенные устройства для приема и передачи сигналов лазера, передаваемых с Зубовской площади. По вечерам, примерно в одно и то же время, связь ухудшалась. Долго ломали голову. А оказалось все просто. Трасса пролегала над каким-то вечерним учебным заведением. Во время перерыва открывались окна для проветривания аудиторий. Потоки теплого воздуха из окон да еще с табачным дымом поднимались на пути лазерного луча и ослабляли его. На языке специалистов это явление называется "рассеянием на неоднородностях атмосферы". Так что лазерная система чувствительна к состоянию атмосферы. Облака, разного рода турбулентности поглощают и рассеивают лазерное излучение. Коэффициент полезного действия лазерной линии электропередачи при плохой погоде упал бы до очень низкого уровня. Кроме того, эксплуатация энергетической лазерной линии большой мощности требует повышенной осторожности. Случайное отклонение лазерного луча из-за неисправности системы его наведения может создать серьезную угрозу безопасности людей.

Есть и другие проекты доставки дополнительной солнечной энергии на Землю — с помощью огромных отражателей, размещенных в космосе, увеличить уровень освещенности Земли как для целей ночного освещения (программа Лунетта, по терминологии американского ученого Эрике), так и для стимуляции фотосинтеза (программа Солетта). Эти проекты интересны, и есть уже инженерные оценки их эффективности, произведенные известным американским ученым К. А. Эрике в его книге "Будущее космической индустрии" (М., изд-во "Машиностроение", 1979 г.). Кстати, размещать рефлекторы в космосе для дополнительного освещения Земли предлагал еще в двадцатые годы один из пионеров космонавтики Юрий Васильевич Кондратюк. К недостаткам проектов относят их невсепогодность: облачный покров поглощает солнечный свет. Кроме того, возможны нежелательные экологические последствия, связанные с изменением ритмов флоры и фауны. Ведь природа за миллиарды лет эволюции приспособилась к суточному ритму смены дня и ночи. Например, исследования показали, что все растения помнят генетически заложенный в них 24-часовой цикл и предпочитают жить в естественном суточном ритме. Вывод неудивительный, но очень важный, скажем, для опытов в космосе, где длительность суток для орбитальной зелени определяется искусственно.

Разные виды растений исторически различно приспособлены к длительности дня. Но стоит навязать любому из них несвойственный цикл — и цветения уже не будет. Даже 10-минутная ошибка грозит потерей плодоношения. Интересные эксперименты поставили в лаборатории биологической кибернетики Агрофизического ин-ститута ВАСХНИЛ в Ленинграде. Оказалось, что растения (если дать им такую возможность) могут самоуправлять своим световым днем согласно "врожденному" биоритму. Экспериментально было выяснено, что днем скорость водного тока в капиллярах растений отличается от ночной. Сделать это открытие помогли ученым специальные датчики, которые следят за перемещением воды в растениях, за ростом толщины побега, за температурой зеленого листа. Эти датчики, соперничающие по тонкости изготовления с лучшими ювелирными изделиями, не повреждают даже тончайшей травинки и позволяют вести непрерывные измерения. Если по сигналам от датчика скорости водного тока, прикрепленного к растению, автоматически включать и выключать электрическое освещение, то получится, что растение само устанавливает необходимую для себя границу дня и ночи. С помощью подобных датчиков ученые создали лабораторную систему самополива: растение само включало и выключало воду для орошения. Агрофизики считают, что если поливать растения согласно их собственной информации, то урожай будет максимальным.

Но главное звено в проекте солнечных электростанций — это не сама станция и не линия передачи электроэнергии на Землю, а транспорт. Именно стоимость транспортировки будет в значительной мере определять экономические показатели космических электростанций. Предстоит создать транспортную систему, способную доставлять крупногабаритные и тяжелые грузы на геостационарную орбиту за весьма умеренную цену. А перевезти предстоит немало: масса одной электростанции мощностью пять миллионов киловатт составит около 20 тысяч тонн.

Перспективным способом доставки представляется двухэтапная доставка. Сначала грузы от 200 до 500 тонн доставляются на низкую орбиту, а затем с помощью межорбитальных кораблей они доставляются на геостационарную орбиту.

Для доставки грузов на промежуточную орбиту потребуется создание космических кораблей многократного использования с грузоподъемностью от 200 до 500 тонн. Сейчас у специалистов пока нет единого мнения, каким должен быть такой корабль многоразового использования: крылатым (наподобие "Спейс Шаттл") или бескрылым, одноступенчатым. Во всяком случае, в проектах будущего рассматривают и тот и другой варианты. Нынешний "Шаттл" для этой цели не годится. Его грузоподъемность около 30 тонн.

Для межорбитальных кораблей предполагают использовать двигатели малой тяги, например, ионные, и среди них работающие на энергии солнечных батарей. "Тихим ходом", за несколько месяцев, межорбитальный буксир доставит грузы с низкой орбиты на геостационарную. Возможно, что предварительное развертывание конструкций удобнее будет сделать на промежуточной орбите на космической сборочной базе. Там же можно организовать и производство основных элементов конструкции из привезенных с Земли материалов и сделать большинство ручных работ, чтобы максимально автоматизировать сборку на далекой геостационарной орбите. Сами фотоэлементы придется монтировать на месте. По пути следования буксир пересечет радиационный пояс Земли, долгое пребывание в котором приводит к деградации солнечных батарей. Процесс монтажа фотоэлементов поддается автоматизации. В настоящее время освоен выпуск фотоэлементов в виде тонкой пленки, которую с помощью роликовых автоматов можно укладывать из рулона на ферменные конструкции. Подобным же образом можно монтировать на фермы зеркала-концентраторы в виде тонких лепт.

По-видимому, для проверки всех технических идей, операций по доставке, изготовлению и монтажу в космосе основных элементов первый опытный образец электростанции придется собрать на околоземной орбите. Согласно наметкам американских специалистов при современном уровне науки и техники первую промышленную электростанцию на геостационарной орбите можно создать к 1996 году. Затраты на разработку, доставку на геостационарную орбиту, монтаж и пуск на проектную мощность в промышленную эксплуатацию первой электростанции составит около 60 миллиардов долларов (напомню. что вся лунная программа "Аполлон" стоила около 25 миллиардов долларов). Из них 20–25 миллиардов долларов потребуется для разработки и создания технических средств собственно солнечной космической электростанции, а остальная сумма, то есть более половины средств, поглотит разработка системы космической транспортировки. Эти затраты окупятся к 2014 году, если в космосе будут функционировать 60 станций. Гарантированный срок службы каждой электростанции 30 лет. Ожидается, что доход за весь срок службы от каждой электростанции составит около 35 миллиардов долларов, тогда как эксплуатационные расходы за это же время — 4,2 миллиарда долларов.

Один из инициаторов создания солнечных космических электростанций, американский ученый Петер Глазер, так оценивает эту идею: "Даже на стадии разработки грандиозные масштабы программы развития космической энергетики — потребность в денежных средствах и материальных ресурсах, воздействие на окружающую среду, экономические и социальные последствия, международное политическое значение, влияние на национальные и межнациональные энергетические программы — выдвигают ее в ряд крупнейших технических программ, играющих важную общественную роль. Солнечная космическая энергетика сопоставима по значению с открытием деления и синтеза ядер, возникновением спутниковой связи, развитием межконтинентальной авиации; для ее создания потребуются столь же значительные усилия… Солнечные космические электростанции могут предоставить единственный удобный случай "заставить космос оплатить долги".

Насчет "единственного случая", наверное, Глазер намеренно "сгустил краски": космос уже дает прибыль. Взять хотя бы такие области, как метеорология, связь, навигация, которые в настоящее время уже немыслимы без спутников. Да и в других отраслях доля участия космических средств постоянно растет. Одно несомненно: космическая энергетика имеет хорошие перспективы в не столь уж отдаленном будущем. Эта уверенность звучит и в выступлениях советских ученых.

"Идеи космических электростанций меня привлекают потому, что они способны внести существенный вклад в земную энергетику, — излагает свою позицию летчик-космонавт СССР, профессор Константин Петрович Феоктистов. — Создание их — один из самых перспективных путей получения от ракетно-космической техники весомой отдачи в интересах всего человечества, превращение космонавтики в высокорентабельную сферу хозяйственной деятельности землян. И еще потому, что реализация этой цели — интереснейшая проектная задача. Хотя наверняка осуществлять ее будут те, кому сейчас на двадцать-тридцать лет меньше, чем мне.

…Остается добавить, что наличие в космосе огромного количества энергии и реальность ее утилизации, несомненно, приведет к развертыванию в нем промышленного производства. Проведенные на "Салюте-6" технологические эксперименты показывают, что получение на орбите уникальных сплавов, сверхчистых кристаллов, оптических стекол, биологических препаратов и многого другого может оказаться весьма выгодным в больших масштабах,

В будущем на высокие околоземные орбиты можно будет вынести особо "вредные" производства — некоторые виды металлургии, химической промышленности, атомную энергетику и отдельные технологические процессы.

Наличие мощных источников энергии в космосе позволяет при необходимости в разумных пределах влиять на земной климат.

Конечно, космическое производство и вся крупная хозяйственная деятельность на орбите будут максимально автоматизированы. Но для развертывания и поддержания их в космосе понадобятся люди. А это значит, нынешние усилия по созданию орбитальных станций и проведение на них разнообразных комплексных исследований — необходимый задел на будущее.

Не хочется, чтобы дело представлялось так, что "рентабельный космос" возникнет только после создания солнечных электростанций. Уже сейчас значительная часть всей космической деятельности приносит достаточно высокий экономический эффект…"

"В XXI веке, — с уверенностью говорит профессор МВТУ имени Баумана С. Д. Гришин, — на ночном небосводе ярко загорятся новые созвездия — энергетические спутники Земли…"

Ожидается, что в XXI веке космические электростанции будут удовлетворять 10–20 процентов мировых потребностей в электроэнергии, а в некоторых странах эта цифра может достичь 40–50 процентов. Это станет весомой, экологически чистой добавкой к наземной энергетике планеты. Мощные электростанции на Земле и в космосе, преобразующие энергию Солнца в электричество, будут в полную силу служить человеку. Не исключено, что XXI век люди назовут веком Солнца!

ГРИГОРИЙ НЕМЕЦКИЙ, журналист

Жизненный опыт, который мы начинаем приобретать с раннего детства, позволяет нам, даже при слабом знании физики, предугадать результаты многих наших действий. Всем, например, хорошо известно, что во время гололеда передвигаться надо крайне осторожно. Известно, что падать мы будем во вполне определенном направлении — ближе к центру Земли, а не от него. Никому не придет в голову подвинуть многотонный камень голыми руками.

При знакомстве с физическими явлениями, происходящими на космической орбите, большая часть нашего жизненного опыта оказывается несостоятельной. Некоторые явления настолько поражают, что невольно возникает вопрос: не действуют ли в космосе другие физические законы, отличные oт земных?

Но нет, во всей вселенной "работают" единые физические законы. Возможно, что некоторые из них нам пока неизвестны. Но даже в рамках уже известных физических истин космос еще долго будет преподносить нам сюрпризы, которые мы стараемся осмыслить… Интересно, что о многих из них догадывался еще первый теоретик космонавтики К. Э. Циолковский.

Многотонный камень голыми руками с места, конечно, не сдвинешь. Это на земле. А на космической орбите?

Если у нас есть возможность опереться об одну из стен космического корабля, то вы сможете сообщить каменной глыбе некоторую скорость. Только не спешите это делать, а то можно повредить корабль. Хотя веса в глыбе нет ни грамма, но многотонная масса осталась во всем своем великолепии! Об этом, кстати, не забывают наши космонавты при разгрузке транспортных кораблей.

Передвигать грузы в невесомости легко, но приходится все время помнить о массе.

Невесомость есть безопорное состояние тела, а при отсутствии опоры исчезает сила нормального давления, а значит — и трение между телом и опорой.

Представьте себе необычную, впрочем, вполне вероятную аварийную ситуацию. Космический корабль направлялся к некой космической базе. Когда до базы было уже рукой подать и оставалось только причалить, оказалось, что сделать это невозможно. То ли двигатели отказали, то ли горючее кончилось — не в этом суть.

Нет выхода?

Но вот один из членов экипажа надевает скафандр и выходит за борт. В руках у него лассо, будто он собирается на всем скаку остановить мустанга. Пристроившись понадежнее у борта корабля, он бросает лассо в направлении базы. Думается, самый ловкий мустангер мог бы сейчас оскандалиться, его опыт оказался бы ни к чему. Здесь нужна особая сноровка, ведь лассо полетит не по параболе, а по прямой линии, поэтому накинуть его на какую-нибудь выступающую часть базы, скажем на антенну, значительно труднее. Но вот бросок удался, петля затянулась, и космонавт начинает подтягивать базу к кораблю. Или, может быть, корабль к базе? Ни то, ми другое. Оба космических аппарата начнут двигаться в полном соответствии с законами физики, то есть получат ускорения, обратно пропорциональные их массам. И снова нужно проявить осторожность: не слишком разогнаться и не забыть об амортизации, иначе может произойти космическое дорожно-транспортное происшествие. Ведь при действительной стыковке этим процессом управляют с помощью двигателей, которые могут действовать как в качестве ускоряющих, так и в качестве тормозящих.

В будущем придется перемещать в космосе значительные грузы — это случится тогда, когда па орбите будут монтироваться сверхкрупные космические объекты. И возможно, что подобное лассо может пойти в дело. Правда, в некоторых случаях опора будет вовсе отсутствовать, поэтому космическим монтажникам придется вооружиться портативными реактивными двигателями, или, как их еще называют, двигателями малой тяги.

Надо сказать, что двигатели малой тяги и сейчас играют большую роль. Двигателей этих много, они буквально облепили космический аппарат со всех сторон. Связано это с тем, что космический аппарат в отличие от передвигающихся по земле объектов имеет шесть степеней свободы. Нужно ли сориентировать аппарат на Солнце, или на какую-нибудь звезду, или на центр земного шара, нужно ли после ориентации застабилизироваться в пространстве — во всех этих случаях включаются маленькие работяги.

Читателю стоит обратить внимание на слово "застабилизироваться". Водитель автомашины при движении по прямой все время старается стабилизировать движение с помощью руля, и это понятно: неровности дороги то и дело уводят автомобиль в сторону. А почему возникает необходимость стабилизировать положение движущегося космического аппарата, ведь более ровной "дороги", чем пустота, и придумать трудно?

Это опять-таки связано с безопорным состоянием — в данном случае с безопорным состоянием корабля и отсутствием трения вращения. Любой силовой контакт внутри корабля приводит к его вращению вокруг одной, а может быть, и нескольких его осей, следовательно, пространственное положение корабля нестабильно. Так что отсутствие трения в космосе имеет не только положительную сторону.

"Тела не падают и не имеют веса, но законы инерции тут легко наблюдаются. Так, чем больше масса тела, тем труднее ему придать движенце. Чем больше масса тела и потребная скорость, тем сильнее и дольше нужно на него давить. Также, чтобы остановить тело, надо тем дольшее усилие и время, чем больше его масса и скорость. Удар движущегося тела тем сильнее, чем само оно массивнее и тверже…"

К. Э. Циолковский. Цели звездоплавания (1929 г.)

Ветры бывают разные.

В свое время немало было сломано копий по поводу "эфирного" ветра, которого никто не мог ни слышать, ни ощущать. Считалось, что существует некая неподвижная субстанция — эфир. А раз эфир неподвижен, то всякое тело, которое относительно его движется, должно Встретить эфирный ветер. Однако опыты не смогли этот ветер обнаружить. "Раз опыты не обнаруживают эфирный ветер, — решили физики, — значит, его просто нет, как нет и самого эфира".

Гораздо удачнее сложилась судьба другого неслышного ветра — "светового". Его существование было предсказано английским ученым Джеймсом Максвеллом и подтверждено опытным путем русским ученым Петром Николаевичем Лебедевым.

Как и обычный ветер, "световой ветер" производит давление. Велико ли это давление? "Протяните ладони к Солнцу. Что вы чувствуете? Тепло, конечно. Но, кроме него, есть еще давление. Правда, такое слабое, что вы его не замечаете. На площадь ваших ладоней приходится всего около одной миллионной доли унции…" Этот пример принадлежит Артуру Кларку.

Но почему нас заинтересовал "световой ветер"? Одна миллионная доля унции — это три сотых миллиграмма.

А если увеличить освещаемую поверхность во много раз, например, сделать солнечный парус? Если учесть, что световое давление действует непрерывно — час за часом, день за днем? Если вспомнить к тому же, что корабль может двигаться в космическом пространстве без потерь на трение? То есть с каждой секундой увеличивая свою скорость?

И все же найдутся скептики, которых не смогут убедить ни рассуждения, ни расчеты. "Что, — скажут они, — многотонный корабль вы хотите двигать микроскопическим световым давлением?" Эти сомнения неудивительны. Даже ученым мужам "световой ветер" преподнес "сюрприз".

Случилось это с американским спутником "Эхо". В космос была запущена сравнительно небольшая капсула, в которой помещалась сферическая оболочка. На орбите оболочку надули. Покрытый тонким металлическим слоем шар должен был использоваться как пассивный ретранслятор, а проще говоря, как радиоотражатель. Спутник был выведен на очень высокую орбиту, и ему прочили тысячелетнее существование. Вскоре, однако, выяснилось, что под действием солнечного давления высота орбиты спутника прогрессивно уменьшается. Спутник "скончался" через год.

Конечно, спутник "Эхо" был не только большим (диаметр его сферы достигал 30 метров), он был еще и легким. Для смещения в космосе значительных масс с использованием светового давления потребуется большая парусность.

Можно ли осуществить парусное перемещение практически? Вполне! Нужен очень тонкий и очень легкий материал с хорошей отражательной способностью. Парус из такого материала, свернутый в тугой рулон, может быть помещен в капсулу, которая при необходимости отстреливается с борта корабля с помощью пружинного устройства. На определенном расстоянии парус развертывается и ориентируется в пространстве таким образом, чтобы было получено максимально возможное давление солнечного света. Конечно, управление таким парусом дело отнюдь не простое, но уже сейчас ученые считают, что это вполне осуществимо.

Парус сейчас вообще в почете. Если бы пару десятков лет назад кто-нибудь сказал, что человечество в вок атомной энергии захочет вернуться к парусным судам, этому бы никто не поверил. Однако это случилось. Первыми о парусниках заговорили те, кто радеет о чистоте нашей планеты. Сейчас много говорят о том, что надо изгнать с земных водоемов моторную лодку, заменить загрязняющий воду мотор благородным парусом. Не исключено, что со временем придется всерьез задуматься и над загрязнением космического пространства. Тогда солнечный парус окажется единственным "чистым" двигателем, к которому можно будет обратиться.

Как же можно использовать силу "светового ветра" в космических полетах?

Маневрирование с помощью солнечного паруса на околоземных орбитах следует считать проблематичным. Величины коррекций тут сравнительно велики, и потребуют они большого количества времени, тогда как допустимое время маневра весьма ограниченно. При посылке аппаратов к планетам или звездам величины коррекций по углу составляют доли угловых минут, а величины изменения скорости — доли метров в секунду. Допустимое же время маневра практически не ограничено, так как перелет может длиться месяцы и даже годы.

В кругах, занимающихся космонавтикой, все это сейчас обсуждается, и на уровне, не менее серьезном, чем у мореходов. Так, на VII чтениях, посвященных разработке научного наследия и развития идей К. Э. Циолковского, с докладом о космическом парусе выступил инженер А. Н. Бутков. Появилось несколько статей на эту тему в нашей периодической печати. Занимаются этим и американские ученые. Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) назначило консультативную группу для исследования сравнительных преимуществ солнечного паруса. Считается, что парус из сверхтонкого кантонового пластика площадью 800 квадратных метров способен доставить аппарат с массой в 5 тонн к /Марсу. Этот же парус может быть использован для доставки на Землю образцов марсианского грунта.

В еще более далекой перспективе видятся межпланетные парусные яхты, так что будущим космонавтам наряду с изучением сложных кибернетических систем и космической навигации придется засесть за старинные фолианты, чтобы постичь секреты наших предков — мореходов — овладеть искусством парусного маневрирования.

"Давление солнечного света… может быть применено в эфире к снарядам, успевшим уже победить тяготение Земли, выбравшимся из атмосферы и нуждающимся только в дальнейшем увеличении скорости. Дело в том, что в пустоте, при имеющемся иже движении, эта скорость может возрастать медленно. Тал что тут не потребуется чудовищной энергии, и можно воспользоваться ничтожным давлением света".

К. Э. Циолковский. Космический корабль (1929 г.)

Итак, с помощью такой ничтожной тяги, как сила давления солнечных лучей, можно добраться до Марса. Но то же самое можно сделать и с помощью микродвигателей. Уже разработаны экономичные реактивные микродвигатели, у которых реактивная струя создается разгоном заряженных частиц в электростатическом поле, — ионные двигатели, работающие на принципе взаимодействия электрического тока с магнитным полем, плазменные двигатели и некоторые другие. Реактивная тяга их не превышает нескольких граммов, и они могут сообщить кораблю ускорение всего несколько мм/с², но большего ведь не требуется. Кстати, эти двигатели вовсе не обязаны работать на всем пути следования от Земли до Марса — на них возлагается более скромная задача: разогнать летательный аппарат до второй космической скорости.

Как это можно сделать практически?

От Земли корабль микродвигателями, конечно, не оторвешь — здесь нужны мощные моторы, работающие на химическом топливе. Но вот корабль оказывается на орбите, и в работу вступают двигатели малой тяги. Медленно, не спеша начинают они разгон. Траектория движения корабля описывает кривую, называемую "спиралью Архимеда". Виток за витком раскручивается спираль до тех пор, пока скорость не станет параболической, Тогда корабль может покинуть окрестности Земли и направиться к одной из планет солнечной системы.

Интересно, что первую космическую скорость определил еще Ньютон, Он рассуждал примерно так: "Представим себе, что с очень высокой горы в горизонтальном направлении кем-то брошен камень. Что случится с камнем? Он упадет на землю. А если посильнее бросить? Упадет, но дальше. А если воспользоваться каким-либо метательным орудием и с каждым броском увеличивать начальную скорость камня, что тогда?.. При некоторой начальной скорости камень не достигнет земли, он будет все время падать".

Падать, не падая! Камень превратится в искусственный спутник Земли. А та самая скорость, которая сделает его спутником, и будет первой космической. У поверхности Земли она примерно равна 8 километрам в секунду.

В своем мысленном опыте мы пренебрегли сопротивлением воздуха. Именно поэтому, прежде чем придать кораблю первую космическую скорость, его выводят за пределы атмосферы. А для чего понадобилась оговорка, что 8 километров в секунду — это не вообще первая космическая скорость (ПКС), а ПКС у поверхности Земли?

Дело в том, что если бы мы забрались на более высокую гору, то Земля притягивала бы камень слабее — ведь ее влияние убывает пропорционально квадрату расстояния от ее центра, — а это значит, что для превращения камня в искусственный спутник понадобилась бы меньшая скорость. Так оно и есть на самом деле. Величина ПКС на высоте одного земного радиуса от поверхности равна уже 5,6 километра в секунду, а на высоте трех радиусов — всего 4 километра в секунду.

Надо сказать, что получить точно круговую орбиту довольно трудно, для этого необходимо, чтобы в момент вывода аппарат имел абсолютно точную величину первой космической скорости. Если же на высоте выведения скорость будет несколько больше ПКС, то получится эллипс с перигеем в точке выведении. Если скорость будет меньше ПКС, тоже получится эллипс, по в точке выведения окажется уже апогей.

Эти баллистические особенности используются, в частности, тогда, когда надо экономично изменить высоту круговой орбиты. Если высоту надо увеличить, дается ускоряющий импульс с таким расчетом, чтобы апогей эллиптической орбиты оказался на высоте запланированной круговой. В апогее производится еще одно ускорение, и эллипс превращается в круг. При понижении круговой орбиты все манипуляции обратны: вначале производится торможение, потом полуэллиптический переход, а затем вновь торможение.

Теперь нетрудно ответить на вопрос, почему при постоянной работе ускоряющего микродвигателя аппарат движется по спирали. Да потому, что мы увеличиваем скорость не импульсом, а непрерывно. Развертывая все дальше и дальше эту спираль, можно добраться до Луны, до Юпитера, можно получить не только параболическую, но и гиперболическую скорость и вообще покинуть пределы солнечной системы. Причем все это можно сделать намного экономичнее, чем с использованием химического топлива.

"Для кругового движения скорость вычислим приблизительно в 8 километров в 1 секунду…

При еще большем увеличении скорости ракеты получается эллипс, выходящий постепенно за пределы атмосферы. Дальнейшее возрастание скорости будет растягивать эллипс все более и более, пока не обратит его в параболу…

При еще большей скорости путь ракеты — гипербола…"

К. Э. Циолковский. Исследование мировых пространств реактивными приборами (1903 г.)

Космические ракеты были еще в умах и на бумаге, а ученые и конструкторы уже думали о том, как сделать ракету более легкой, как сконструировать экономичный реактивный мотор, какое наиболее калорийное топливо использовать. Это занимало буквально всех пионеров космонавтики: К. Э. Циолковского, С. П. Королева,

В. П. Глушко, М. И. Тихонравова. Занимались этим и зарубежные специалисты: Робер Эсно-Пельтри, Герман Оберт, Роберт Годдард, Постоянно волнует эта проблема и тех, кто занимается космонавтикой сегодня.

Космическая энергетика сегодня — это сложный комплекс проблем, поэтому мы касаемся только отдельных простейших вопросов, допуская при этом некоторые упрощения.

Прежде всего: почему ракету делают многоступенчатой?

Когда автору необходимо подвести к ответу на этот вопрос десятиклассника, он обычно спрашивает: "Как подсчитать работу, производимую двигателями ракеты, зависшей в воздухе?" Почему-то даже хорошо успевающих по физике этот вопрос ставит в тупик. Работа равна произведению силы (в данном случае силы тяги) на путь. Путь равен нулю, значит, равна нулю и работа. Странно, не правда ли? Пол, который нас удерживает, не производит никакой работы. Если же ракета зависла в воздухе, то энергия газов, истекающих из сопла двигателей, затрачивается на то, чтобы сыграть роль такой же подставки, но работа здесь не равна нулю, ее можно вычислить, определив эту энергию.

Прибавим ракете некоторую скорость, и она устремится вверх. Пусть себе летит, но мы-то не должны забывать, что на ускорение ракеты затрачивается сейчас только часть тяги, львиная ее доля идет на то, чтобы противоборствовать силе притяжения Земли.

Вернемся к конструкции ракеты. Предположим, что мы выбрали все же одноступенчатую конструкцию. Количество необходимого нам топлива будет, очевидно, не меньше — ведь в нем заключена та энергия, которая необходима, чтобы забросить полезный груз на орбиту. Но все это топливо заключено у нас в одной-единственной оболочке. И нам придется тащить эту оболочку — даже тогда, когда она будет почти пустая, — до самой орбиты. И не только придавать ей ускорение, но еще и постоянно поддерживать. Значит, топлива понадобится больше, этот излишек тоже надо "везти" и тоже придавать ему ускорение. Вот почему одноступенчатая конструкция энергетически невыгодна. В многоступенчатой ракете ступени работают поочередно: отработала одна ступень — она отбрасывается, носитель становится легче, его легче разгонять. Отработала вторая — процесс повторяется. Правда, на второй и третьей ступенях надо иметь дополнительные двигатели, но они менее мощные и более легкие. Во всяком случае, легче тех оболочек, от которых нам удалось избавиться.

В каком направлении и из какой точки земного шара выгоднее всего запускать космические аппараты?

И опять физика — сложение скоростей. Если запуск аппарата производится на экваторе с запада на восток, то есть в направлении вращения Земли, то скорость этого вращения сложится со скоростью вывода. Точки экватора при вращении Земли движутся со скоростью 465 метров в секунду, следовательно, на эту величину можно уменьшить заданную скорость вывода. А ведь это опять экономия топлива!

Имеет значение и форма траектории вывода. Казалось бы, что здесь можно выгадать: поднял аппарат на нужную высоту, развернул его горизонтально Земле, получил нужную скорость — и летай себе. Но это не совсем так. При таком способе запуска легче всего преодолеть воздушную оболочку Земли, кроме того, он позволяет осуществить самое простое управление ракетой. А вот с точки зрения общей энергетики он невыгоден. Способов запуска несколько. Не вдаваясь в их сравнительный анализ, отметим, что сразу после того, как ракета отрывается от стартового стола, система управления начинает "заваливать" ее траекторию к линии горизонта, так что в момент выхода на орбиту и достижения нужной скорости аппарат уже движется параллельно Земле. Этот способ является самым экономичным.

О том, что на поддерживание ракеты приходится затрачивать энергию, помнили и те, кто определял временной режим подъема на орбиту. Конструкторам, конечно, хотелось, чтобы время подъема было как можно меньшим. Правда, для этого понадобилось бы большее ускорение, а значит, и более мощные двигатели. Но с этим они бы справились. Зато в каждую выгаданную секунду движения не нужно было бы поддерживать многотонную громадину — это экономия топлива! Но требования конструкторов вошли в противоречия с возможностями человеческого организма. Слишком большие перегрузки человек может выдержать только тогда, когда они кратковременны. В конце концов, остановились на четырехкратной перегрузке — это и определило режим подъема: зная максимально допустимую перегрузку, нетрудно подсчитать и время подъема, а от этой последней величины можно уже танцевать и к мощности двигателя и к энергетике.

"1. Под ракетным поездом я подразумеваю соединение нескольких одинаковых реактивных приборов…

2. Но только часть этого поезда уносится в небесное пространство, остальные, не имея достаточной скорости, возвращаются на Землю.

3. Одинокой ракете, чтобы достигнуть космической скорости, надо делать большой запас горючего… Поезд же дает возможность или достигать больших космических скоростей, или ограничиться небольшим запасом составных частей взрывания".

К. Э. Циолковский. Космические ракетные поезда (1929 г.)

Автор адресует эти короткие очерки молодым читателям, среди которых многие мечтают стать космонавтами. В этом им смогут помочь твердые знания и творческое осмысление фундаментальных физических законов. Ведь окружающий нас материальный мир — это самый большой и самый интересный задачник. И у этого задачника нет последней страницы с готовыми ответами…