«Заметки о космической фантастике»

Заметки о космической фантастике (fb2) - Заметки о космической фантастике (Статьи) 2225K скачать: (fb2) - (epub) - (mobi) - Вадим Скумбриев

Вадим Скумбриев Заметки о космической фантастике

Где жить

Как правило, в мирах научной фантастики люди живут везде. А если «везде» и не люди, то всё равно в чужих землях хомо сапиенс, как правило, могут существовать без скафандра. Заселены все звёздные системы с собственными именами, а часто обитаемых планет по несколько штук в каждой системе. Для художественного произведения это в порядке вещей и вопросов не вызывает, потому что, как правило, для реализации идеи достоверность не нужна, нужна правдоподобность.

А что же в реальности?

А реальность — бессердечная сука.

Начну с главного, что определяет условия в родной хате — со звезды. Все известные нам звёзды делятся на несколько спектральных классов. Вот основные:

Класс О — очень горячие (30000-60000 °K) голубые звёзды. Очень молодые (порядка десятков миллионов лет). По причине молодости никаких планет у них быть не может, а если и захватят какую планету-сироту, ничего хорошего бедняжку не ждёт.

Класс B — горячие голубовато-белые звёзды. Примеры — β Ориона, то бишь Ригель, и Плеяды. Ригель — звезда довольно известная, но, увы, безжизненная. Её светимость — в среднем примерно 130000 солнечных. Дальнейшие комментарии, полагаю, излишни, но я продолжу: Ригель, как и многие другие звёзды класса B, вдобавок ещё и переменный, а его возраст — всего 8 млн лет, что исключает наличие родных планет — они попросту не успели сформироваться. Захваченная же из космоса планета-сирота должна обращаться вокруг него на расстоянии минимум 400 а.е. (для сравнения — афелий Плутона всего каких-то жалких 50), причём из-за переменности материнской звезды на ней с периодом примерно в 20 дней будет то жара, то чудовищный холод. Год на ней будет длиться сотни лет. Бедные тамошние детишки — они не знают, что такое день рождения. Впрочем, им бы вообще выжить для начала под этим адским светилом…

Класс А — это горячие белые звёзды. Типичный пример — всем известный Сириус, крайне популярный и любимый фантастами. Увы, любителя фантастики тут тоже ждёт разочарование: своих планет у Сириуса быть не может — слишком молод. Жалкие 280 млн лет — для нормальной звезды это младенчество, а для белых — пора зрелости, потому что они всего живут около миллиарда, после чего превращаются в красных гигантов с понятным результатом для всех окружающих объектов. В случае же Сириуса имеется ещё и спутник — Сириус B, которые уже прошёл стадию гиганта и испепелил всё вокруг (Сириуса С, к сожалению, не существует, догоны насвистели). Другими словами, у Сириуса, скорее всего, планет попросту нет, а если и были, давно прогорели. Если же он всё-таки ухитрился захватить из космоса что-то блуждающее, то для приемлемой температуры расстояние от планеты до него должно составлять 4,6 а.е. — это чуть ближе, чем от Солнца до Юпитера. В принципе, нормальная орбита, но Сириус также испускает сильное ультрафиолетовое и рентгеновское излучение — даже научная база в таких условиях вряд ли будет располагаться на поверхности планеты. Печаль, в общем. Не позагорать нам под белым солнцем пустыни.

Класс F — жёлтые звёзды, чуть горячее Солнца. Типичный пример — Процион, не совсем типичный — Канопус. Светимость Проциона — 7,7 солнечных, а Канопуса — 15100, и вдобавок он, как и Сириус, очень любит рентгеновский спектр. Располагающийся там по версии Фрэнка Герберта Арракис был бы совершенно безжизненным каменным шаром, на который без экзоскелета выйти смог бы разве что Супермен.

У Проциона и большинства остальных F-звёзд шансов больше, но его потенциальные планеты слишком молоды (около 1,7 млрд лет), и вряд ли встретят экспедиторов приятными условиями. При этом на Проционе побывали и Сергей Снегов, и Ларри Нивен, и ещё немало фантастов (и я вот тоже теперь), и это первые в нашем списке места, где вообще возможно хоть какое-то существование и терраформинг.

Класс G — жёлтые звёзды, к которым относится и наше Солнце. Пока что это единственная звезда, на планете у которой обнаружена жизнь, так что другие вопросы, полагаю, излишни. Типичный пример такой звезды — это Альфа Центавра А, по которой не потоптался только ленивый. И, собственно, не зря: это действительно один из самых серьёзных кандидатов на наличие внеземной жизни. В ту же копилку идёт Тау Кита, которая тоже гиперпопулярна в фантастике. Есть за что.

Класс K — оранжевые звёзды. К таковым относится, например, Эпсилон Индейца, Эпсилон Эридана, Альфа Центавра B и ещё целый набор. Это тусклые холодные звёзды, которые, впрочем, вполне могут поддерживать жизнь. Полуоси орбит обитаемых планет у таких звёзд будут гораздо меньше, чем у Земли, а значит, и год короче. В остальном они похожи на Солнце.

Класс M — красные карлики. Собственно, весь список выше — это меньше 20 % звёзд Млечного пути, а все остальные — это как раз красные карлики. Наиболее известный пример такого — Проксима Центавра.

В качестве исключения класс М имеют красные гиганты вроде Бетельгейзе. Именно вокруг Бетельгейзе вращается Сорора из оригинальной «Планеты обезьян». Увы, жизнь там вряд ли возможна: её светимость — переменная, от 40000 до 100000 солнечных, да к тому же звезда дышит на ладан и вполне может взорваться в ближайшие годы (ближайшие — это не миллион лет, а гораздо меньше).

Если же вернуться к красным карликам, то один только вопрос о том, насколько вероятна жизнь на планете у такой звезды, уже генерирует ворох идей для научной фантастики.

Во-первых, планет у таких звёзд известно немало. А буквально недавно NASA устроило целую пресс-конференцию по причине открытия в системе TRAPPIST-1 аж четырёх планет (присутствовали пять астрономов и астрофизиков, которые с нескрываемым восторгом про эти планеты рассказывали), в дополнение к трём имеющимся. Все семь планет близки по размеру к Земле, и из них три находятся в обитаемой зоне. Круто, однако.

Во-вторых, сама по себе такая планета достаточно специфична. Период её обращения в случае TRAPPIST-1 составляет от 6 до 12 дней — если несчастные дети Ригеля не празднуют день рождения никогда, то здесь ребятишки уподобляются мальчику из анекдота, который пожелал праздновать его каждый день и умер через два месяца. Планеты эти из-за близости к звезде оказываются в приливном захвате, подобно Меркурию, и всегда обращены к светилу одной стороной. Что творится на её поверхности — можете себе представить.

Есть, однако, и куча проблем. Первая — это, разумеется, приливный захват. Вечный день на одной стороне и вечная ночь на другой — жить, скорее всего, можно либо под землёй, либо в зонах вдоль колеблющегося из-за либраций терминатора. Вторая — вспышки. Красные карлики — нестабильные звёзды, они часто вспыхивают, буквально сдувая атмосферу со своих планет. С понятными последствиями.

Может ли человек существовать на такой планете без скафандра? Чёрт его знает, дебаты по этому поводу пока не утихают. Но ведь и смысл научной фантастики именно в том, чтобы пытаться ответить на такие вопросы.

Планета Шелезяка. Воды нет. Полезных ископаемых нет. Населена роботами.

Ну, со звёздами вроде бы разобрались. А планеты? Тут тоже беда бедой. Даже если планета лежит в обитаемой зоне, это ещё ничего не значит.

Для начала у неё должна быть приемлемая гравитация. Приемлемая — это 1±0,05g. Разумеется, речь идёт о постоянном проживании, а не сезонном.

На планетах со слишком маленькой гравитацией, как, к примеру, у Марса, человеку придётся львиную долю времени отводить на физические упражнения, а его дети будут высокими и тонкими, и с каждым поколением всё менее приспособленными к жизни на более тяжёлых и крупных планетах. Были они смуглые и золотоглазые… В конце концов при визитах на Землю им придётся передвигаться в инвалидной коляске или надевать экзоскелет. Кроме того, у таких планет большие проблемы с удержанием плотной атмосферы: на Марсе, к примеру, давление составляет всего 1 (один) процент от земного, и «чудовищные марсианские ураганы» — выдумка, хотя в условиях низкой гравитации там есть вполне реальные пыльные бури. На что будут похожи приспособившиеся люди в условиях такой маленькой планеты — страшно даже подумать, не то что писать.

Хотя вот Кир Булычёв, например, не парился. Второй капитан у него — марсианин, и он действительно высок и худощав. Это именно то, что можно назвать художественным допущением: да, в реальности всё выглядело бы иначе. Но и книга-то совсем про другое.

Низкая плотность атмосферы создаёт другую неприятность — радиацию. Именно атмосфера вносит основной вклад в защиту от космического излучения, магнитные поля — лишь второстепенное. Нет атмосферы или она сильно разрежена — привет, Фоллаут. Поэтому лично у меня проекты по терраформированию Марса вызывают здоровый скепсис. Превратить углекислый газ в его атмосфере в кислород ещё куда ни шло, а откуда возьмутся ещё четыре квинтиллиона килограмм воздуха? Чёрт его знает.

На планетах со слишком большой гравитацией (а подавляющее большинство открытых на сегодня экзопланет гораздо больше и тяжелее Земли) возникают другие проблемы. Помимо того, что тело стало тяжелее и требует больше энергии (а значит, дети колонистов станут меньше ростом), есть другая, куда более важная проблема: тяжелее стала и кровь, которую качает сердце. А приспособлено оно к другим, более щадящим условиям, и рано или поздно надорвётся. То есть без имплантов или биологической адаптации жизнь колонистов сильно сократится. И да, в конечном итоге они тоже будут мало похожи на людей.

Пирр в «Неукротимой планете» Гарри Гаррисона обладает двойной гравитацией, но пирряне — мускулистые громилы.

Большое влияние имеет наклон оси. Если он маленький — на планете гораздо менее выражены сезонные изменения, а температурный градиент более широк. Это означает, что если планета получает от своего солнца столько же тепла, сколько Земля, то экваториальные пояса на ней более жаркие, а полюса — более холодные, чем на Земле. В отдельных случаях перепад температур может быть таким, что жить на планете получится только в умеренных широтах.

Если же наклон оси большой, как, например, у того же Пирра — сорок градусов, то колебания климата там огромные (что, собственно, и описывает Гаррисон). Тут вопрос стоит уже о том, возможна ли вообще на такое планете высокоразвитая жизнь.

Короче говоря, рамки человеческого комфорта настолько узки, что вероятность встретить две пригодные для жизни планеты в одной системе потрясающе низка. У красного карлика ещё может быть (если там вообще возможна человеческая колония), а вот у более крупных звёзд планеты должны подчиняться правилу Тициуса — Боде, то есть их орбиты подчиняются определённой закономерности. Во всяком случае, зона обитаемости довольно узкая, и влезть в неё двум планетам очень сложно.

Зато можно утверждать наверняка, что при подходящих условиях на планете почти наверняка есть жизнь и, как следствие, биосфера. Каждое новое открытие в области абиогенеза снова и снова показывает, что зарождение жизни — процесс отнюдь не случайный, а закономерный. На каком уровне будет находиться эта жизнь — вопрос уже куда более сложный. Если встретить архей и простейших можно почти наверняка, трилобитов-динозавров — возможно, то существование хомо сапиенс занимает крошечный период истории Земли, а существование цивилизации и того меньше. Какова вероятность, что вы наткнётесь на планету, где успела развиться разумная жизнь? Очень маленькая.

Однако в целом ничто не мешает жизни развиться и при 1,5g, например. Человеку на этой планете будет находиться неприятно, это верно, а вот местные эволюционировали и приспосабливались именно к таким условиям. Какими они будут — сложный вопрос. Но будут наверняка.

Из хороших новостей — планет в обитаемой зоне обнаружено немало. Из плохих — подобных Земле среди них мизер. Однако надо понимать, что нынешние методы обнаружения экзопланет не слишком эффективны. Единственный из них, обеспечивающий высокую достоверность — это транзитный метод, то есть наблюдение за изменением яркости звезды при прохождении планеты по её диску. Несложно догадаться, что если орбита планеты находится под большим углом и не пересекает для земного наблюдателя диск планеты, обнаружить её так не получится.

Однако и таким способом экзопланет нашли уже сотни. Если вспомнить про ошибку выжившего — почти наверняка в космосе полно планет, подобных Земле, и многие из них не менее наверняка лежат в обитаемых зонах.

При этом главные кандидаты на наличие жизнепригодных планет — звёзды классов G и K — составляют меньше 10 % от общего количества. Что? Парадокс Ферми? После всего вышеописанного представляется странным, что в него вообще кто-то верит. Для тех, кто незнаком с понятием: парадокс Ферми — это, в двух словах, вопрос «а где инопланетяне, чёрт побери?». Если даже предположить, что сверхсветовое перемещение возможно, можно смело сказать, что вряд ли космос кишит цивилизациями, как в каждой уважающей себя 4Х-стратегии. Скорее всего, он попросту пустой.

Как взлететь

В фантастике часто описываются космические торговые империи, перевозки грузов, исследовательские полёты и так далее. Тут тебе и звездолёты разных мастей, и космодромы, с которых эти звездолёты взлетают, и чего там только нет. Космические торговцы присутствуют практически в каждой книге, где дело так или иначе происходит в космосе. На кораблях стоят всякие антигравитаторы, двигатели на выдуманных веществах вроде элерия из X–COM и тому подобные прибамбасы, которыми авторы объясняют их устройство. Ну, для фантастики оно вполне годится. А что же в реальности?

А реальность — опять бессердечная сука.

Давайте для начала не будем затрагивать тему межзвёздных перелётов и попытаемся оторваться от матушки-Земли.

Что для этого нужно? Во-первых, поднять корабль на орбиту, преодолев земное притяжение. Во-вторых, сообщить ему вторую космическую скорость. Вопреки распространённому мнению, указанное на википедии значение в 11 км/сек — это значение такой скорости на уровне моря, выше оно постепенно уменьшается. Энергозатраты на движение ракеты состоят из двух факторов:

1. Потенциальная энергия.

2. Кинетическая энергия.

Как снизить их до минимума?

Очень популярны в фантастике антигравитаторы: включаешь такой, и всё — тяготение пропадает, взлетаешь себе спокойно, поплёвывая в потолок. Такая штука, по идее, устраняет компоненту потенциальной энергии (минус собственное потребление, разумеется), и кажется, что дело за малым — ускорить корабль и пусть летит себе. Но, во-первых, закон сохранения энергии никто не отменял, а во-вторых, если всё-таки заморочиться и провести хотя бы очень приблизительный, на уровне школьных формул восьмого класса расчёт (исходные данные: орбита вывода — 400 км, финальная скорость — 7,5 км/сек), выяснится, что компонента потенциальной энергии составляет всего около 14 % общей энергии, которую нужно сообщить аппарату. То есть на одном антигравитаторе далеко не улетишь.

Другое популярное направление — это придумать какой-нибудь элемент, сверхкрутое топливо. Такое топливо, для удобства назову его «хреноптаниум», как правило, представляет собой редкое, но очень энергоёмкое вещество, на пол-литре которого можно улететь хоть на Марс.

Тут самое время вспомнить Эйнштейна: E = mc^2.

Именно столько энергии выделяется при аннигиляции — реакции взаимодействия материи и антиматерии. Хреноптаниум, конечно, не антиматерия, и вряд ли из него получится выжать больше энергии, чем предлагает Эйнштейн. Но, как показывает практика, сильно больше и не нужно.

Для выхода на орбиту, если не думать о возможности физического воплощения двигателя на хреноптаниуме, такое вещество вполне годится. Если принять КПД за 100 % (в реальности значительная часть энергии аннигиляции улетает в виде нейтрино, то есть по сути впустую), то для вывода на орбиту в 400 км ракеты массой 23 тонны (полезная нагрузка первой версии Falcon 9) потребуется всего порядка ~5 миллиграмм антиматерии. Правда, фотонный двигатель нормально работать может только в безвоздушном пространстве… ну да это неважно. Двигатель на хреноптаниуме при общей его фантастичности нет смысла так ограничивать. Сколько энергии выделяется из хреноптаниума — чёрт его знает, но в качестве обоснуя — почему бы и нет? Ну пускай будет не 5 миллиграмм, а 5 грамм. Велика разница.

Однако энергетические затраты — лишь малая часть общей стоимости запуска. Куда больше денег требуют обеспечение стабильного полёта и затраты на изготовление одноразовых ступеней ракеты. Поэтому повышать КПД двигателя не так эффективно экономически, как упростить и удешевить его конструкцию. Или летать на многоразовых кораблях.

Ещё одним препятствием на пути к пыльным тропинкам далёких планет являются радиационные пояса. Обычно их изображают так:

Но это, конечно, очень упрощённое представление. В реальности всё выглядит примерно так:

Слева показано распределение интенсивности частиц с энергией больше 10 МэВ (внутренний пояс), справа — больше 1 МэВ (внешний), обе зоны имеют тороидальную форму, то есть форму бублика. Как можно заметить, чёткой границы у поясов нет, да и нечёткая постоянно меняется, а деление на внешний и внутренний очень условно. Однако вопрос о том, как преодолеть пояса, очевидным образом снимается: нужно всего лишь пролететь сквозь него у полюсов планеты, где интенсивность излучения минимальна. Именно так летали корабли миссий «Аполлон» на Луну. Структура обшивки командного модуля (внутренняя сэндвич-панель с алюминиевыми сотами, слой стеклопластика и внешняя стальная пластина) экранировала излучение с большим запасом, так что полученные астронавтами дозы не сильно отличались от доз, получаемых людьми на МКС. Для примера, на геостационарной орбите (да, как ни странно, она лежит в зоне внешнего пояса) для нормальной защиты достаточно алюминиевой пластинки с эффективной радиационной толщиной 0,01 г/см^2.

Другими словами, на первый взгляд это не такая уж большая преграда. Но — для ракеты. А вот для остального…

Космический лифт.

Один из самых популярных альтернативных методов отправки грузов на орбиту в тех книгах, где авторы вообще задумываются над этим вопросом. Ему посвящён целый роман Артура Кларка — «Фонтаны рая».

Лифт — это парящая на геостационарной орбите платформа с тросом, протянутым к Земле, и противовесом на внешней стороне. В теории это позволит выводить грузы на орбиту без использования жидкостных реактивных двигателей. Путь наверх займёт гораздо больше времени, но будет дешевле и безопасней.

В теории, разумеется.

Так это видит неизвестный художник. Правда, тут даже до орбиты МКС (400 км) далеко, не то что до геостационарной (35876 км).

На практике сперва лифт надо изготовить. Очевидно, что самая важная его часть — это трос. Его нельзя удлинять бесконечно, в какой-то момент он начнёт рваться под собственным весом независимо от толщины. Из современных конструкционных материалов для такого троса не годится ни один, все они обладают недостаточной удельной прочностью. Единственный потенциальный кандидат — это углеродные нанотрубки, но до создания высокопрочных материалов на их основе ещё очень далеко.

Однако конструирование лифта — это ещё не всё. Даже если отбросить такие тонкие моменты, как уязвимость устройства и необходимость как-то стабилизировать платформу, остаются упомянутые выше радиационные пояса. И если ракета может пролететь сквозь них у полюсов, то кабинка лифта — нет, потому что его нужно строить на экваторе. То есть там, где пояса самые толстые. Кроме того, надо пересекать ещё и гораздо более опасный внутренний пояс — перспектива не из приятных.

И эта проблема не менее сложна, чем проблема прочности троса. Ведь если ракета летит очень быстро, то на геостационарную орбиту по тросу кабинка лифта будет ползти несколько суток, а то и больше. Значительное время при этом она проведёт в зоне высокой радиации, вынуждая экипаж загорать под жёстким излучением.

С понятными последствиями.

Гаусс-пушка.

При упоминании гаусс-пушки 99.99 % людей представят себе оружие. Пушка же. Сталкер же. И ещё более 9000 игрушек. Неудивительно, но это не только и не столько пушка, сколько система для разгона чего угодно. Вот о ней-то и поговорим.

Суть сего изобретения в чём: есть ряд проводных катушек, называемых соленоидами, есть ствол, есть снаряд из ферромагнетика. Катушки включаются одна за другой, создавая электромагнитное поле, которое и разгоняет снаряд.

Вроде бы круто. Но дьявол таится… нет, не в деталях, а в электродинамике.

Для увеличения силы магнитного поля и, как следствие, ускорения снаряда сила тока должна быть как можно более высокой. Импульс же — как можно более кратковременным, иначе катушки будут тормозить разгоняющийся снаряд, кроме того, чем дольше длится импульс, тем больше энергии тратится впустую. Скорость нарастания импульса находится в обратной зависимости от индуктивности, а мощность создаваемого током магнитного поля — в прямой.

Объяснение для тех, кто ничего не понял: чтобы увеличить мощность, нужно увеличить индуктивность, а чтобы увеличить скорость снаряда — уменьшить индуктивность. Получается замкнутый круг. Так что эффекта рейлгана не ждите.

Впрочем, если прошибать рельс из гаусс-пушки и не получится, то её можно использовать как раз для вполне мирных целей — запуска спутников на орбиту. Понятное дело, тут тоже полно проблем. Например, низкий КПД системы — чтобы его повысить, нужны сверхпроводники, а с ними пока всё печально. Технически значимые материалы переходят в сверхпроводящее состояние при температурах уровня нескольких кельвинов, остальные же пока не имеют перспектив применения. Далее, сама конструкция должна иметь огромные размеры — порядка десятков и даже сотен километров, а если ограничивать перегрузки для вывода на орбиту пилотируемых кораблей (ну, не любит человек долговременные нагрузки по 10g, что уж тут поделать), то размеры становятся ещё больше. Один такой космодром обойдётся ох как недёшево, да и затраты на пуск далеко не факт что окажутся меньше, чем у традиционных ракет-носителей.

Так выглядит снаряд для разрабатываемой SpinLaunch системы. Воз, однако, и ныне там.

Куда больше перспектив запуска у этой штуки есть на Луне, где низкая сила тяжести позволяет резко уменьшить габариты установки, да и сопротивление воздуха мешать не будет. Вот об этом и писал Хайнлайн в «Луна — суровая хозяйка».

Ах да: корректное, то есть академическое название такой конструкции — «электромагнитная катапульта», и помимо прочего она используется как замена паровым катапультам на авианосцах. Вдруг пригодится.

Лазерный двигатель.

Интересная штука, не вышедшая, однако, за пределы моделей, а жаль. Во всяком случае, уж в фантастике она точно будет смотреться колоритно, но лично я ничего подобного нигде не встречал.

Суть её заключается… нет, не в мощном лазере, который толкает корабль вперёд, а в лазерном «поводке», который разогревает рабочее тело (обычно это простой воздух), сообщая с помощью этого процесса летательному аппарату кинетическую энергию. Основные составляющие — это наземная лазерная установка, обычно газовый лазер (Lightcraft Technologies использовала углекислотный), зеркала, фокусирующие лазер на рабочем теле, камера всаса, потребляющая атмосферный воздух, ну и традиционный химический двигатель для полёта в разрежённых слоях атмосферы. Однако в любом случае топлива для этого химического двигателя потребуется гораздо меньше.

Выглядит запуск так: корабль получает стартовый толчок, после чего включается лазер, пульсирующий с частотой примерно 25 Гц. С помощью фокусирующих зеркал воздух в рабочей камере разогревается до температур свыше 10000 градусов Цельсия, при которых он переходит в плазменное состояние.

С непривычки можно решить, что это НЛО.

Для реальных полётов конструкция достаточно фантастическая: нужны термостойкие материалы, с которыми всё не так хорошо, как хотелось бы, кроме того, нужны огромные мощности. Для запуска спутника весом 1 кг на низкую околоземную орбиту потребуется лазер в 1 мегаватт. С другой стороны, этим можно относительно дёшево запускать наверх крошечные аппараты. В общем, простора для воображения много.

Ракета-носитель.

Если спуститься с небес на землю и не вдаваться в философские бессмысленные проекты вроде космического фонтана (высоченной башни, постоянно находящейся в движении) или астроинженерные невозможные сооружения вроде опоясывающей Землю по экватору небесную эстакаду, на сегодня это единственный массово эксплуатирующийся (и, собственно, вообще единственный существующий) способ доставки грузов на орбиту.

При этом, как ни странно, в космической фантастике его не любят. Как правило, процедура взлёта там вообще описывается отстранённо, без подробностей, да и те если есть, ничего не говорят читателю. В целом это правильный ход: если автор пишет космооперу, меньше всего ему нужно ограничивать себя реальностью. В конце концов, у него в сюжете главное — это пиу-пиу, бах-бах, бдыщ и бух, ну и немного ох, ах и а-а-ах. Даже в твёрдой НФ это не так важно: скажем, концепт «Эдема» или «Соляриса» вообще никак не зависит от того, каким образом взлетают там корабли. Книга — о другом.

Но мы сейчас о реальности. А здесь, увы, альтернатив ракетам с химическими двигателями нет.

Концепт очень прост: есть большая ракета, битком набитая топливом, и есть маленький кораблик, который доставляется на орбиту с помощью этой ракеты. Основной принцип не менялся с 1957 года, единственное критически важное обновление — это появление многоразовых первых ступеней.

Как происходит запуск? Лучше один раз увидеть, чем миллиард раз прочитать, так что так что просто зайдите на ютуб и посмотрите запись запуска одной из ракет SpaceX:

Несложно увидеть, что орбиты ракета достигает всего за несколько минут. Ступени, израсходовавшие топливо, отделяются, чтобы облегчить всю систему — в авиации и космонавтике важен каждый грамм. В результате из многотонной ракеты вершины достигает лишь небольшая часть, всё остальное — это топливо и конструкции первых ступеней.

Насколько это эффективно экономически? Это зависит от ракеты, широты расположения космодрома (оптимальная — экватор), много от чего. Вот краткая сравнительная таблица (вывод на низкую околоземную орбиту):

Тут нужно кое-что пояснить. Да, запуск тяжёлой ракеты эффективнее в плане удельной цены. Зато общая стоимость запуска Electron предполагается в районе 5 миллионов долларов, а Фалькона — 60. Почувствуйте разницу: это примерно как грузовое такси-газелька и фура. Вторая, конечно, эффективнее, но если вам надо отвезти один-единственный холодильник, вы только зря потратите кучу денег.

И хотя из КПД жидкостного реактивного двигателя уже выжали все соки, отрасль всё равно развивается. Например, сейчас идёт постепенный переход от одноразовых ракет к многоразовым — «Фальконы» уже летали на использованных первых ступенях, что значительно удешевляет запуск. И есть ещё такие штуки, как космопланы и космолёты.

Самый банальный пример — «Спейс Шаттл». Сейчас модно рассуждать о том, что программа шаттлов себя не оправдала, что деньги вылетели в трубу и так далее, но, вообще говоря, это не совсем верно. Да, полёты обходились куда дороже запуска обычного беспилотного корабля ($775 000 000) — но зато шаттлы могли полноценно маневрировать на орбите, выводить туда целую команду космонавтов и выполнять задачи, которые были не под силу ни одному другому кораблю. Например, обслуживать «Хаббл». Поэтому неудивительно, что интерес к ним не угас и, хотя шаттлы отлетали своё, разрабатываются новые проекты.

Суть космоплана проста — это такой же корабль, взлетающий с помощью ракеты-носителя, но при этом способный лететь и сам. Обратно он возвращается как обычный самолёт, что является ещё одним преимуществом космоплана — он способен не только взять груз на орбиту, но и аккуратно его оттуда снять, что особенно важно, если мы говорим о бренных тушках космонавтов. В смысле, они могут спуститься и в капсулах, но это создаёт кучу проблем. Спускаться на шаттле как-то удобнее.

Суровый, брутальный, жестокий X-37.

Из современных подобных проектов, которые подают хоть какие-то признаки жизни, можно назвать Dream Chaser и X-37. Первый должен совершить реальный полёт с грузом в 2020, второй уже слетал пять раз и вроде бы успешно, но это не грузовой корабль, а летающая лаборатория, фактически многоразовый исследовательский спутник. О стоимости коммерческих запусков говорить пока не приходится.

Dream Chaser.

Ну а космолёт — это то же самое, только без ракеты-носителя. Взлетел — полетал на орбите — спустился. К сожалению, ни один из проектов пока реализован не был, но разработки ведутся. Конечно может показаться, что космолёт не мене фантастичен, чем аппарат с лазерным двигателем или космический лифт, но это не совсем верно. Он лишь требует нового типа двигателя. Таким вполне может выступить штука под названием Synergistic Air-Breathing Rocket Engine (SABRE), в своей фантастике я перевожу это как «синергетический двигатель». Разрабатывался он именно для доставки груза на орбиту без промежуточных ступеней. В качестве рабочего тела SABRE использует обычный воздух, по сути являясь комбинацией турбокомпрессора с охлаждающей установкой, которая на высоких скоростях охлаждает поступающий извне раскалённый воздух и воспламеняет его в камере сгорания вместе с жидким водородом. После достижения верхних слоёв атмосферы он переключается на безвоздушный режим. Для гиперзвуковых аппаратов, способных домчать вас за пару часов из Лондона в Лос-Анджелес, или для упоминавшихся выше космолётов на сегодня это буквально луч света в тёмном царстве.

SABRE в разрезе.

В целом, однако, перспективы печальные. Из совсем уж фантастических проектов ни один не находится даже в стадии разработки — только концепты. Остальные — разве что прототипы, успешных запусков не продемонстрировал пока ни один. Именно поэтому, например, в моей НФ-вселенной люди по-прежнему летают на пусть усовершенствованных, но по-прежнему тех же самых химических ракетных двигателях: лично я считаю, что альтернативы им не будет ещё очень, очень, очень долго. И не факт, что будет когда-либо вообще.

Как летать близко

Итак, вы сумели разорвать оковы тяготения, парите на орбите, любуетесь космосом… и тут сволочь-капитан врывается в кабину пилота, орёт на вас трёхэтажным матом и требует немедленно запускать двигатели, потому что пассажиры, понимаешь, заплатили за круиз по всегалактически известным садам Альфа Центавры, а до них ещё долететь надо. Что делать? Только грустно пожать плечами, бросить взгляд на затянутую в облегающий костюмчик стюардессу и начать полёт.

В фантастике, понятное дело, вы домчите любителей цветочков до места очень быстро. А в реальности?

А реальность… ну вы поняли.

Сначала давайте представим, что всегалактически известные сады Альфа Центавры расположены на Марсе, и летят наши туристы именно туда. Всё-таки долететь куда-то в пределах одной звёздной системы несколько проще, чем отправляться к другому солнцу.

Концептов именно космических двигателей, т. е. изначально предназначенных для перемещения в безвоздушном пространстве, на сегодня имеется немало, и, в отличие от предыдущей главы, тут дела всё-таки обстоят чуть получше: есть успешно испытанные прототипы, а кое-что даже имеет возможность выбраться за их пределы. Все эти интересные штуки, однако, не позволят долететь к Альфа Центавре — но об этом позже.

Почему бы не использовать старый добрый химический двигатель, раз уж мы на нём взлетели? Тут надо сделать небольшое отступление в дебри теории. Любой ракетный двигатель характеризуется таким параметром, как удельный импульс. Честно говоря, его определение на википедии кажется лично мне на редкость таинственным для непосвящённого: какое-то там отношение количества движения к расходу топлива… хотя это характерно для физики. Долой канцеляриты: удельный импульс — это показатель эффективности ракетного двигателя. Чем он выше, тем меньше топлива аппарат затратит на увеличение своей скорости. Замечу, это касается только расхода — и больше ничего.

Традиционные химические двигатели на всяких нитрометанах и гидразинах очень мощны, но тратят на разгон очень много топлива. Это приемлемо, если мы хотим взлететь на орбиту, но для набора скорости вне её — уже не очень. Ракете попросту не хватит горючего, чтобы достичь высоких скоростей.

Тут-то и приходят на помощь новые разработки.

Электрический двигатель.

Как несложно (наверное) догадаться, это такой двигатель, который ускоряет ракету за счёт электроэнергии.

Однако в космосе это несколько сложнее, чем на земле, где можно поставить на машину асинхронный электродвигатель и не париться, используя для разгона сцепление колеса с дорогой, а крутящий момент получая с помощью вращающегося магнитного поля. В космосе единственным доступным способом остаётся реактивное движение, таким образом, общий принцип ракетного электрического двигателя построен на разгоне рабочего тела с помощью магнитного поля, получая таким образом ускорение.

Обычно в качестве топлива выступает ксенон: он ионизируется в специальной камере, после чего положительные ионы газа разгоняются, ускоряя корабль, а электроны утилизируются. Выглядит это приблизительно вот так:

Классификация двигателей зависит от того, переходит ли рабочее тело в состояние плазмы или нет, какое поле используется для разгона и так далее.

Электрические двигатели бесполезны для подъёма ракеты на орбиту. В перспективе они смогут достичь тяги в несколько ньютонов — для сравнения, тяга одного спейс-иксовского «Мерлина» — 730тысяч ньютонов, а один Falcon 9 поднимают девять таких «Мерлинов». Однако плазменный или ионный двигатель могут работать очень долго, тратя при этом крохи топлива, и когда ЖРД давно потухнет, они будут работать. И в конечном итоге разгонят корабль до куда более высоких скоростей.

Другими словами, упомянутые выше любители цветочков будут ждать целыми сутками, пока их лайнер разгонится до приличной скорости, а вы-пилот сможете спокойно пить кофе и обжиматься в кабине со стюардессой — напряжённых космических погонь не будет. Если представить, что ракета с ЖРД тягой 730 килоньютонов — это Ламборгини Диабло, разгоняющаяся с нуля до сотни за 4 секунды, то ракета с электрическим двигателем — это драндулет, достигающий той же сотни за 4 дня (собственно, у АМС «Dawn» примерно такое ускорение и было во время полёта). Само собой разумеется, что для мочилова в космосе, отчаянных манёвров и радиопередач в духе «АААА ВАСЯ ВРАГ У МЕНЯ НА ХВОСТЕ БДЫЩЬ БУ-БУХ» подобный способ передвижения не особо годится, хотя, к примеру, в Звёздных войнах на кораблях стоят именно ионные двигатели. И, естественно, к настоящим они имеют очень мало отношения, впрочем, то же самое можно сказать практически обо всём в мире франшизы.

Ионный двигатель.

Что у нас там в реальности? В реальности всё сложно. АМС «Dawn» поставила рекорд скорости, используя три ионных двигателя на ксеноне. Каждый двигатель обладал тягой менее 0,1 ньютона, но и весил всего 9 кг, а сам аппарат на старте — чуть больше тонны. Разгонялся он несколько лет, имея на борту 425 кг ксенона. Однако технологии не стоят на месте: электрические двигатели сейчас активно развиваются, так что всё у них ещё впереди.

Пример очередного и пока крайнего шага в их развитии — это Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket (VASIMR), он же магнитоплазменный двигатель. Ионизация рабочего тела в нём производится с помощью радиоволн, после чего полученная плазма разгоняется электромагнитным полем. Плазма при этом не контактирует с конструкцией двигателя (а это увеличивает срок его службы на порядки), сам же двигатель способен выдавать тягу в десятки раз большую, чем ионный. Кроме того, вместо ксенона VASIMR использует гораздо более дешёвый и доступный аргон.

Что будет дальше? Трудно сказать. Лично я предполагаю создание гибридных двигателей с возможностью использовать как обычную химическую или ядерную тягу для сложных манёвров, в том числе и в термосфере, так и плазменный режим для штатного разгона в космосе. Скорее всего, никуда не денутся и гравитационные манёвры — если отправить наш лайнер на Нептун, будет очень удобно получить при случае дополнительный разгон у, например, Юпитера. Заодно и туристы насладятся видами гигантской планеты. Однако о регулярных рейсах в современных условиях говорить не приходится: чтобы уверенно летать хотя бы с Земли на Марс, пусть даже за полтора месяца, нужны гораздо более эффективные двигатели, чем VASIMR.

Впрочем, первые баллистические ракеты тоже были далеки от идеала.

А как насчёт фантастики? К сожалению, ионные двигатели там отсутствуют как класс. У некоторых писателей упоминаются плазменные, но с реальными образцами вроде VASIMR у них общего только слово «плазменный» в названии. Причина, на самом деле, очевидна: кораблям любой уважающей себя космооперы нужны мощные двигатели, чтобы истребители могли маневрировать вокруг авианосцев, уклоняться от ракет и взрывать звёзды смерти. Для всего этого ионный двигатель годится чуть менее чем никак. Примерно так же дело обстоит и в твёрдой НФ, где в центре сюжета обычно совсем другие вещи, а перемещение в космосе — всего лишь костыль-обоснуй, и неважно, на чём там летает корабль, главное, что он прилетает с Земли на Марс за неделю или две, а лучше за пару дней.

Другими словами, медленный бережливый двигатель попросту непригоден для подавляющего большинства используемых в фантастике сюжетов.

Космические паруса.

У света есть своё собственное давление — слабое, но всё же есть. Осознание этого факта привело людей к идее солнечного паруса, который работает так же, как и обычный, но вместо ветра использует солнечный свет.

Плюсы такого подхода очевидны. В первую очередь это халява — солнце светит всем и бесплатно. Во вторую… э-э, в общем, на первом пункте плюсы заканчиваются и начинаются минусы.

Для начала это низкая — нет, действительно низкая — тяга. Если тяга ионного двигателя показалась вам до смешного маленькой, то вы просто ещё не видели солнечный парус: на земной орбите каждый метр полотна сообщает аппарату усилие в 9e-6 ньютон, т. е. 0,000009 ньютон. Соответственно, парус размером, скажем, 100 на 100 метров сообщит нашему лайнеру тягу в 0,09 ньютона — в десять раз меньше, чем ионный двигатель.

Кроме того, ускоряться на этом парусе можно только в сторону от солнца (можно и в сторону, но потребуется зеркало). Кроме того, указанная выше значение тяги — это для земной орбиты, а дальше оно будет падать, причём не линейно, а по квадратичной зависимости (а это нивелирует единственный плюс — на парусе нельзя ускоряться бесконечно). Кроме того, такой огромный парус надо ещё развернуть. Кроме того, из-за большой площади он становится уязвим для космического мусора — каждая песчинка будет пробивать это ультратонкое полотно, превращая его в решето. Кроме того…

Ну, в общем, дальше продолжать, наверное, будет излишним. О солнечных парусах почитать можно у Кларка в рассказе «Солнечный ветер», они упоминались у Пьера Буля в «Планете обезьян», да и ещё много где. Реальность, увы…

Так это выглядит на Земле.

Почему бы не использовать в качестве дополнительного движителя лазерный луч, хотя бы теоретически? Потому что лазер, к сожалению, имеет угол расхождения, хоть и небольшой. Когда корабль улетит на достаточное расстояние, связь пропадёт. От Солнца до пояса Койпера (как у Уоттса в «Ложной слепоте») дострельнуть лазером не получится, а если бы даже и получилось, возникает другая проблема: настройка и точность. Изменение угла на долю угловой секунды вызвало бы срыв корабля с лазерного «поводка», а учитывая, что свет идёт до Плутона девять часов, вернуть его обратно было бы затруднительно.

Ядерный двигатель.

Это тоже далеко не фантастический концепт — первые разработки ЯРД появились ещё в 50-х годах. Суть ядерного двигателя очень проста — есть ядерный реактор, есть рабочее тело (чаще всего старый добрый водород). Реактор нагревает рабочее тело, которое радостно устремляется в космос, разгоняя корабль. Вот так:

По сравнению с обычными ЖРД такой двигатель обладает значительно более высоким удельным импульсом и меньшей тягой (но повыше, чем у ионника), что делает его более эффективным в космосе, чем на земле. Лёгкие газы вроде водорода при той же энергии будут иметь более высокую скорость, чем тяжёлые продукты сгорания химического топлива.

Например, единственный советский ЯРД РД-0410 обладал тягой в 35,2 кН и удельным импульсом 9000 м/с, а американские NERVA — 333 кН и 8500 м/с (для сравнения, спейс-иксовские ЖРД «Мерлин» — 740 кН и 3000 м/с соответственно). Однако в ходе разработок возникло множество трудностей, в результате чего приоритет отдали жидкостным двигателям.

Сейчас пациент скорее мёртв, чем жив. Впрочем, в последнее время народ зашевелился — и NASA, и Роскосмос возобновили разработки. Может, и не зря.

Ну а в фантастике ЯРД фигурирует достаточно редко, в основном в твёрдой НФ. Как правило, потому, что в космоопере либо вообще не заморачиваются упоминанием типа двигателей, либо летают на хреноптаниуме.

Термоядерные ракетные двигатели.

С описанием устройства тут посложнее, чем в предыдущих случаях — готовьтесь, гуманитарии. Впрочем, абстрактное математическое мышление для понимания не требуется, так что не отмажетесь.

Сначала что-нибудь попроще. Итак, вот схема открытой аксиально-симметричной ловушки:

Оранжевая колбаска в центре — это плазмоид, сгусток плазмы, ограниченный магнитной ловушкой. Его окружают создающие эту самую ловушку кольца из сверхпроводящих магнитов (синенькие квадратики, нарисованы в разрезе, отмечены как «катушки магнитной системы»), с краёв плазма запирается катушками, генерирующими мощное магнитное поле — их называют пробками. Рабочее тело во всю эту конструкцию нагнетается плазмоганомплазмотроном. Собственно, в гипотетическом термоядерном реакторе такого типа предполагается поставить два запирающих зеркала-пробки с обеих сторон, как и нарисовано на картинке, но так как нам надо получить тягу, с одной стороны создаётся магнитное сопло.

Таким образом, плазма поступает в нашу магнитную ловушку, где разогревается (на картинки это делается с помощью инжекторов, обозначенных зелёными лучами) и улетает в космос. Тяга и удельный импульс такого двигателя, при его габаритах (100 м в длину) и массе (70-100 тонн в лучшем случае) сравнима с электрическими, что не особо радует, учитывая предполагаемые затраты хотя бы на вывод всего этого барахла в космос.

Та же самая ловушка в суровой реальности.

Выше описан ТЯРД непрерывного действия, но, естественно, это далеко не единственный способ использовать термоядерную реакцию в качестве движителя. Другой вариант — импульсный двигатель, работающий на эффекте z-пинча. Пинч — это явление, когда протекающий в плазме или металле ток создаёт магнитное поле, которое в свою очередь действует на окружающие заряженные частицы и через них влияет на токовый канал, сжимая его или вовсе разрушая. Z-пинч — частный случай, когда проводник представляет собой столб из плазмы.

Устроено это так: два компонента рабочего тела подаются в камеру сгорания, где мощный электрический импульс превращает их в плазму и запускает термоядерную реакцию. Дальше срабатывает z-пинч, который сжимает плазму и выбрасывает её через магнитное сопло из сверхпроводящих катушек, вызывая тягу в 38 кН при удельном импульсе 200000 c.

Если вы пробежали глазами текст выше, не задерживаясь на техническом порно, то вот общий вывод: ТЯРД — это двигатели для космоса, двигатели с малой тягой, но высоким удельным импульсом. Проблем, однако, у них выше крыши: так уж получилось, что взрывать термоядерные бомбы человек уже научился, а нормально контролировать реакцию — ещё нет. Так или иначе, ТЯРД — штуки большие и тяжёлые, и насколько они окажутся востребованы и эффективны, судить ещё рано. Сейчас это пока фантастика.

Кстати, что там в фантастике? Да толком ничего. Проблема, разумеется, в том, что гораздо проще описать варп-двигатель, работающий на хреноптаниуме, чем копаться в зубодробительных терминах. Причём проще и писателю, и читателю.

Так что стоит дважды подумать, прежде чем перетаскивать открытые ловушки с амбиполярным запиранием в художественный текст. Но если дозированно — почему бы и нет?

Двигатель на антиматерии.

Если электрические двигатели уже эксплуатируются, ядерные существуют на стадии прототипа, а термоядерные — хотя бы в виде теоретического реализуемого концепта, то этот персонаж принадлежит к области чистой фантастики, хоть и основанной на реальных физических принципах. Соответственно, поэтому он популярен у фантастов (из самого свежего — «Ложная слепота» Уоттса, да и я как бы тоже причастился). Ведь антиматерия для современной науки очень близка к хреноптаниуму: если физики ещё кое-как могут что-то о ней сказать, то инженеры пока только чешут в затылках. Фантастика же в 99 % случаев рассматривает эксплуатирующиеся проекты.

На первый взгляд концепт очень перспективен: энергии при аннигиляции выделяется на порядки больше, чем даже при термоядерном синтезе. На практике значительная часть её улетает в форме бесполезных нейтрино, а остальную надо ещё как-то применить. Ведь аннигиляция сама по себе не создаёт тяги, значит, требуется рабочее тело. Однако использовать плазму — не наш метод, чаще всего аннигиляцию называют источником энергии для фотонного двигателя.

Суть его проста: фотон, несмотря на отсутствие массы покоя, обладает импульсом, равным постоянной Планка, делённой на длину волны. А раз у него есть импульс, значит, он может сообщать тягу. Соответственно, нужно создать мощный пучок света, который и будет толкать корабль вперёд. О мощности, необходимой для создания значимой хотя бы по сравнению с космическим парусом тяги, приходится только гадать.

Проблема заключается ещё и в том, что для производства антиматерии при нынешних технологиях нужно затратить на несколько порядков больше энергии, чем может дать аннигиляция. Соответственно, экономически в этом нет никакого смысла.

Другой вариант, более реалистичный, на мой взгляд — использовать более традиционные вещи вроде термоядерной реакции, где антиматерия выступает её катализатором. В этом случае топливная смесь из дейтерия и трития сжимается и облучается пучком антипротонов, что разогревает её до нужной температуры и запускает реакцию. Дальше — как в прошлом пункте.

Двигатели на антивеществе многократно более популярны, чем ядерные и электрические. Причина тут лежит, на мой взгляд, в том, что на сегодня нет даже теоретической модели такого двигателя, что снимает все вопросы к автору. Достаточно сказать «мой корабль летает на антиматерии» — и всё, никто не придерётся, что в книжке неправильно описан принцип разгона плазмы в электромагнитном поле. Как можно неправильно описать несуществующее? Никак. Вместе с тем концепт гипотетически реализуем, что позволяет на этой основе авторам гордо причислять свои книжки к твёрдой НФ, хотя содержание этих историй целиком состоит из мочилова, секса и пафоса.

Фотонные двигатели использовались у Стругацких, у Лема, у Дугласа Адамса и ещё много у кого. В сущности, их применение обосновано примерно теми же причинами.

Суровая реальность пространственно-временного континиума.

В фантастике, как правило, никто никогда не думает о траекториях полёта, о взаимном расположении кораблей в пространстве и прочих подобных вещах. По большой части это и не требуется, потому что книга совсем о другом, но иногда фантазия доходит до абсурда. Например на одном из мелких сетевых конкурсов мне доводилось читать рассказ про вторжение злых инопланетян на Землю. Злые инопланетяне раздолбали защитный форпост на Плутоне, и земляне отступили, внимание, к Нептуну, чтобы встретить вражин у ещё одной базы на его спутниках. Типа, второй защитный эшелон. Логика автора очевидна: он мыслил нормальными 2D-представлениями о войне на Земле, но космос, разумеется, живёт по другим законам. В реальности Нептун мог находиться по другую сторону от Солнца, нисколько не мешая злым инопланетянам лететь к Земле. Более того, все планеты Солнечной системы вращаются приблизительно в плоскости эклиптики, и злые инопланетяне вполне могли прилететь откуда-то, грубо говоря, «сверху», вообще не пересекая орбиты внешних планет.

В другой истории три космических корабля окружили в открытом космосе катер главного героя и потребовали сдаться, а он думает, мол, всё, из кольца не вырваться. И сдаётся, трус несчастный, чтобы пафосно сберечь жизнь сидящей рядом красотки. Но если вспомнить математику, то окажется, что три точки всегда образуют плоскость — наш парень вполне мог рвануть перпендикулярно этой плоскости, получив на хвост трёх злых вражин, но превратив «окружение» в погоню. Чтобы более-менее плотно «окружить» кого-то в космосе, нужно по меньшей мере четыре корабля — по числу вершин тетраэдра. Да и то это будет достаточно жиденько, учитывая отношения размеров кораблей и расстояний между ними.

Кстати о размерах и расстояниях: есть известный штамп, связанный с опаснейшими астероидными полями. Это когда храбрый пилот проявляет чудеса ловкости, лавируя между огромными каменными глыбами, хаотично летающими в поле, окружающем планету… Нет. Так не бывает.

Во-первых, плотность астероидов в таких полях настолько мала, что с большой вероятностью вы даже не заметите, что пролетали сквозь такое поле. Для сравнения, возьмите футбольный стадион и бросьте в воздух над ним несколько пылинок, постаравшись распределить их по всему стадиону. Так вот, в реальном поясе астероидов камни летают друг от друга ещё дальше.

Во-вторых, относительные скорости астероидов таковы, что пилоту не хватит никакой нечеловеческой реакции, чтобы уклониться от летящей навстречу глыбы.

В-третьих, даже если представить себе такое плотное поле, из-за взаимных столкновений (почему-то с кораблями всегда сталкиваются глыбы, и никогда — друг с другом) все большие камни быстро станут маленькими.

В космосе никто не летает по прямой. Причина лежит в том, что Земля отнюдь не стоит на месте, а сам аппарат обычно сперва выходит на околоземную орбиту и только потом улетает в космос на вольные хлеба, имея, помимо второй космической скорости относительно Земли, ещё и инерционное движение по орбите всё той же Земли. Кроме того, он движется в гравитационном поле Солнца и планет, и «выпрямление» траектории потребовало бы постоянной работы корректирующих двигателей, то есть дополнительного расхода топлива. Разумеется, это нафиг никому не нужно.

Поэтому сейчас в основном с орбиты на орбиту переходят с помощью так называемой Гомановской траектории, суть которой заключается в использовании короткого импульса в определённых точках орбит (в простейшем случае это перицентр и апоцентр). На словах, разумеется, ни хрена не ясно, так что вот картинка:

1 — орбита Земли, 3 — орбита, скажем, Марса. С помощью первого импульса аппарат сходит с орбиты Земли в точке 2 и начинает движение по эллиптической траектории к орбите Марса. Достигнув её, он снова включает двигатели и с помощью второго импульса выпрямляет полёт в точке 3, переходя уже на орбиту Марса.

Однако у этого метода есть существенные недостатки, если мы говорим об экономически целесообразных космических полётах. Главный из них, это, разумеется, время. Полёт по такой траектории в случае Марса займёт около 9 месяцев в лучшем случае, для внешних планет это значение сильно увеличивается. Кроме того, необходимо учитывать расположение небесных тел друг относительно друга. Вот, например, как летел упомянутый выше зонд Dawn с ионными двигателями:

Как можно заметить, ему пришлось совершить почти два витка вокруг Солнца и гравитационный манёвр у Марса (не Юпитер, но тоже сойдёт), чтобы добраться до Весты, хотя прямое расстояние между Землёй и Вестой гораздо меньше. А потом и ещё половину, чтобы добраться к Церере, хотя опять-таки прямой путь куда короче. Ионные двигатели, конечно, разгоняют корабль, но чуда не делают (на схеме thrust — это участки с работающим двигателем, coast — пассивный полёт). Космос — он такой. Жестокий.

Нет, конечно, гомановская траектория — не единственный способ летать между планетами. Да и в случае мощного эффективного двигателя можно будет значительно сократить время перелёта, убрать ненужные витки и так далее. Но факт остаётся фактом — летать в космосе куда сложнее, чем обычно описывают фантасты.

Как летать далеко

Ответ на этот вопрос на сегодня можно легко заключить в одно-единственное слово. Вот оно:

Никак.

А теперь подробней.

Перенесём наши сады обратно на историческую родину. Туристы летят посмотреть на прославленные сады Альфа Центавры. На релятивистских скоростях. Я не буду снова называть реальность бессердечной сукой — думаю, очевидно, что и в этом случае такая характеристика ей более чем подходит. Каковы могут быть условия такого полёта?

Ответить на этот вопрос абстрактно трудновато: как инженер я предпочитаю работать с определённостью, в данном случае — с чёткой моделью. Поэтому для примера я возьму корабль «Спаситель», на котором персонажи моей книги улетали с опустошённой ядерной войной Земли на ту самую Альфа Центавру, где потом разворачивались события романа. Корабль весил 200 тонн, в качестве топлива его двигатель использовал антиматерию (и по здравому размышлению в итоге я всё-таки заменил этот концепт на упомянутый в предыдущей главе гибрид термоядерного двигателя с катализатором из антипротонов), но это, в общем-то, неважно — хоть антиматерия, хоть хреноптаниум. В такие дебри залезать пока не стоит.

А вот что стоит отметить: мой ковчег транспортирует не брёвна, а хрупкие тушки хомо сапиенс, среди которых закалённые лётчики-испытатели занимают далеко не самый большой процент. Пассажиры, их домашние животные, хрупкий багаж и сексапильные стюардессы вряд ли обрадуются высоким перегрузкам, так что максимальное ускорение, учитывая время разгона, не должно быть большим. Для простоты определим его в 1 g, т. е. равным земной силе тяжести.

Дальше никаких слов, только картинка:

Здесь шкала абсцисс (горизонтальная) — время разгона в днях, шкала ординат (вертикальная) — время полёта в годах. Налицо любопытный и почему-то не слишком очевидный факт — чем большей дней разгоняется корабль, тем меньше выигрыша во времени даст каждый дополнительный день. К примеру, представьте себе, что вы разгонялись целый месяц, и тут капитан решил, что лететь слишком долго, и надо бы поразгоняться ещё недельку. Какой выигрыш во времени это даст?

Недурно. А теперь представьте, что разгонялись вы три месяца, и снова капитан решил оставить двигатели в работе ещё на недельку. Что тогда?

Так происходит из-за того, что хотя абсолютное значение ускорения остаётся прежним, его относительная величина постоянно падает. Для тех, кто ничего не понял: процентный прирост скорости с каждым днём становится всё меньше, со всеми вытекающими отсюда печальными выводами. А топливо-то тратится.

Из этого следует один очень простой факт — нет никакого смысла даже пытаться разогнаться до субсветовых скоростей. С каждой секундой эффективность разгона падает, а потом в дело вступят ещё и весёлые проявления теории относительности, например, увеличение релятивистской массы корабля (и, соответственно, снижение ускорения при неизменной тяге). Чтобы разогнаться хотя бы до 0,5с за короткое время, нужно придать кораблю соответствующее ускорение, а это чревато нехорошими последствиями для организмов томящихся внутри людишек. То есть воспользоваться замедлением времени и прилететь на Альфа Центавру за шесть-семь лет в реальности очень невыгодно.

Но это не единственная преграда для путешественников. Разгоняться целый месяц — это хорошо, а вот сколько придётся потратить на это топлива? Сначала давайте посчитаем значение чистой кинетической энергии, которую придётся затратить на разгон и торможение. Расчётный срок достижения границ системы, скажем, 100 лет, тогда разгоняться и тормозить «Спасителю» придётся 15 дней. Зная его массу и финальную скорость, уже несложно определить кинетическую энергию, но бездушные джоули мало что скажут большинству читателей. Поэтому для наглядности я предположу, что мой корабль работает на биг-маках (510 килокалорий каждый), тогда для достижения Альфа Центавры при 100 % КПД двигателя ему потребуется 15,1 триллионов бигмаков. Если сложить их все в четырёхугольную пирамиду, она получится высотой в 2150 метров (для сравнения, пирамида Хеопса — жалких 140). Примерно это равно трети мирового энергопотребления за 2016 год. В общем, тут всё понятно.

А что насчёт топлива? Тут надо понимать, что даже в случае установки на корабль вечного двигателя обойтись без расходного материала не получится — в космос надо что-то выбрасывать, чтобы возникала реактивная сила. Вопрос упирается в удельный импульс, и когда дело касается численных характеристик гипотетических проектов, модель начинает буксовать — оценки эффективности того же ТЯРД есть самые разные. Какую из них брать — не очень-то понятно.

Ну да ладно, мы ведь всё равно фантазируем.

Какую тягу нужно сообщить кораблю? Для ответа достаточно вспомнить старый добрый второй закон Ньютона: F = ma. Масса корабля равна 2*10e5 кг, ускорение, соответственно, 9,8 м/с^2. Тяги нужно аж 1,96 меганьютонов. Округлим до двух.

Тяга ионника VASIMR, указанная на официальном сайте Ad Astra Rocket — 5 Н. Таким образом, для придания моему кораблю нужного ускорения потребуется 392000 таких двигателей. По-моему, многовато.

Окей, давайте натягивать сову на глобус — в конце концов, прогресс не стоит на месте, мало ли что в будущем придумают. Предположим, я использую ТЯРД, причём большой и хороший, или счетверённый, неважно. Короче, вся моя конструкция выдаёт тягу в 200 тонн, сообщая кораблю ускорение в 9,8 м/с^2. Удельный импульс — 25000 м/с, вдвое меньше, чем у VASIMR. Теперь у меня есть все нужные данные, но формулу Циолковского запускать рановато. Для начала давайте представим, что 200 тонн — это вся наша полезная нагрузка, а топливо ничего не весит и телепортируется на борт корабля прямиком из потустороннего измерения. Тогда можно будет прикинуть его количество в первом приближении. Вот оно:

Т. е. для разгона корабля массой 200 тонн до скорости, позволяющей достигнуть Альфа Центавры за 100 лет, при условии невесомости расходников, потребуется 103000 тонн рабочего тела. Пожалуй, комментарии тут излишни.

И хотя бессмысленность полёта к звёздам на релятивистских скоростях, наверное, уже очевидна, я кину ещё камней в огород романтиков. Если корабль летит к цели сто лет, очевидно, что его надо обслуживать и ремонтировать. В своей книге я деликатно обошёл этот вопрос — в конце концов, она вообще про другое (моя любимая отмазка). Но в реальности это стало бы непростой проблемой. Все помнят, что случилось с «Пасынками вселенной» Хайнлайна? То-то же. Можно погружать народ в анабиоз, оставляя бодрствующими лишь дежурные вахты или самоподдерживающуюся систему с роботами. Но всё равно потребуются запчасти, в том числе для электроники, потребуются методы, позволяющие провести ремонт в космосе и не поломать при этом всё к хренам собачьим, и так далее.

И да, анабиозные камеры тоже нужно обслуживать и ремонтировать.

Пусть галактика горит огнём!

Ну а что там с варп-двигателями? Материальное тело с действительной ненулевой массой не может двигаться в пространстве Минковского быстрее скорости света — иначе для него нарушается принцип причинности. Но если гора не идёт к космонавту, космонавт пойдёт к горе: раз не получается быстро двигаться в пространстве, надо срезать путь. То есть искривить пространство и лететь вроде бы с досветовой скоростью, но быстро.

Концепт этот не противоречит современной физике, хотя и не подтверждается ею. Существует гипотеза о пузыре Алькубьерре, постулирующая возможность создания такого двигателя: он сжимает пространство впереди и расширяет позади, срезая, таким образом, путь к цели. На этом принципе летает огромное количество кораблей фантастики из тех, которые не используют чисто фантастические концепты вроде гиперпространства. Сам термин «варп-двигатель» переводится всего лишь как «двигатель искривления» и пришёл не из Вархаммера (где принцип сверхсветового перемещения абсолютно фантастичен), а из Стар Трека. В советской фантастике же предпочитали концепт нуль-проколов.

Что там в реальности? Пока ничего. В NASA потихоньку исследуют возможность создания чего-то подобного, но результатов пока нет. Улыбаемся и машем.

Другой популярный вариант — проход сквозь червоточину, она же кротовая нора. Смысл примерно тот же — две удалённые в обычном случае точки пространства связываются «туннелем», по которому и летит корабль. Этот же принцип лежит в концепте прыжкового двигателя, т. е. совершении прыжков «через гиперпространство». Как и пузырь Алькубьерре, современная физика допускает подобное (хотя и не подтверждает). Но даже если кротовые норы таки существуют, остаётся вопрос, как создавать их искусственно, а не пользоваться подручными, как в «Интерстелларе». Далеко не факт, что это окажется возможно.

В общем, всё тлен.

Как воевать

Человек — такая скотина, что найдёт повод для войны вообще везде, куда дотягивается. Смотрите сами: построили люди корабли — начали воевать на море. Сделали подводную лодку и акваланг — начали воевать под водой. Сделали самолёты — начали воевать в воздухе. В космосе сейчас не воюют только потому… хотя о чём это я. Воюют. Договор о космосе запрещает размещать там только оружие массового поражения, а обычное — сколько душе угодно. Спутниками-шпионами орбиты буквально засраны, pardon mon français, методы их уничтожения разрабатывались и разрабатываются, есть даже специальный лазерный пистолет для использования на орбите. Был, так-то это больше игрушка, чем оружие. Но обо всём по порядку.

War… war never changes.

Прежде чем с воплем «ЗА ИМПЕРАТОРА!» начать громить вражеские корабли и взрывать Звёзды смерти, стоит определиться, зачем и за что вообще стоит воевать в космосе. Учитывая сказанное в предыдущих главах, очевидно, что война за ресурсы тут не годится ну никак: затраты на войну по отношению к прибыли будут слишком велики. Единственная возможная причина космической войны — это демографическое давление. То есть когда народу на планете становится слишком много, и надо искать новые миры. А как мы уже убедились, таких миров, пригодных для хомо сапиенс, по идее, не так уж и много.

Есть, конечно, более мелкие поводы, вроде мести, превентивной войны для устранения угрозы и так далее, но это скорее исключение, чем правило.

Как правило, авторы космоопер этим вопросом не заморачиваются от слова «абсолютли» (и правильно делают, но лишь отчасти). Войны у них начинаются по тем же самым причинам, что и в XIX (я не ошибся) веке — политические и имперские амбиции, раздел сфер влияния, колонии, ресурсы. Первая Мировая война началась, как известно, вовсе не потому, что Гаврило Принцип застрелил Франца Фердинанда, а потому, что напряжение в мире достигло пика и конфликт между основными силами на мировой арене достиг тупиковой точки, когда единственным вариантом его разрешения была война.

Однако уже тогда появилось оружие массового поражения, а во Вторую Мировую его стало только больше — к химическому добавилось биологическое и ядерное. Соответственно, сегодня открытая война между сверхдержавами почти наверняка приведёт к апокалипсису. Все это понимают и только бряцают оружием, а войны ведут гибридным методом, поддерживая — официально или неофициально — армии более мелких держав и всяких повстанцев, которые разбираются между собой уже сами. Как самый простой пример — Сирия. Коалиция поддерживает повстанцев, бомбит ИГИЛ и правительственные войска, Россия поддерживает правительство, бомбит ИГИЛ и повстанцев, но между собой, в отличие от той же Корейской войны, они уже не дерутся. Потому что иначе будет большой бобо.

Так что вынесенная в заголовок цитата из Фоллаута, конечно, правдива лишь отчасти. Эмоционально война не меняется, это верно. А вот её методы меняются всегда.

Любопытно, что в подавляющем большинстве случаев войны в космооперах ведутся между планетами, а не странами. Фактически авторы описывают войну в архипелаге, заменив острова на планеты, а воду на космос. В остальном всё остаётся прежним. Пожалуй, можно на пальцах перечислить книги, где на планетах фигурировало больше одной страны (и вообще было понятие страны).

Причины этого элементарны: так тупо проще. Не нужно выдумывать новые концепты, прорабатывать тактику войны в космосе: взял, перенёс знакомые реалии в новый сеттинг, заменил мушкеты у пиратов на бластеры, а деревянную ногу на протез — и воюй. А вот книгу о более-менее реалистичой войне в космосе я лично пока что не видел.

Хоть сам садись и пиши, блин.

Но это всё лирика. Как ведётся война в современных условиях? Цель стратегии — получить преимущество над противной стороной. Основных методов по большей части два: уничтожение армии противника и захват ключевых точек. С первым всё ясно, а ключевые точки — это заводы, населённые пункты, аэродромы и так далее. Логика, думаю, очевидна.

Какие ключевые точки есть в космосе? Разумеется, в первую очередь это планеты. Но планета — слишком обширное понятие, на ней есть ещё куча объектов. Так что тут принцип прост — прилетел, сбросил десант, обустроил космодром и перебрасываешь войска до победного (или не очень) конца. Дальше война ведётся уже на земле, ну а в целом принцип пока по-прежнему сходен с нашим архипелагом. Приплыл, построил или захватил гавань — и транспортируешь войска. Всё просто.

Однако сам космос, увы, небогат на возможные цели захвата. Господствующих высот в космосе нет, аэродромов нет, городов нет, заводов нет, вообще ничего нет. То есть нет нужды воевать где-то посредине между Землёй и Марсом или на орбите необитаемого газового гиганта — это как сражаться в центре пустыни Сахары, где на тысячи километров вокруг нет ни одного поселения. Ну, если два дебила случайно там встретятся, ради бога, пусть дерутся. Их дело.

Единственное, что может заинтересовать потенциального противника — это станции. Обустроенные на астероиде или просто в космосе, неважно. Так или иначе это такая же ключевая точка, как завод или аэродром — за неё можно повоевать, хотя в целом её ценность ещё надо придумать.

Скучновато, но щито поделать.

Однако ключевые точки — это ещё не всё. Кроме них, есть связующие пути, которые также могут подвергаться атаке. На земле это дороги, в космосе дорог нет, но корабли всё-таки летают не как попало. Тут мы вторгаемся в область чистой фантастики, потому что неизвестно, как именно работает варп-двигатель и можно ли перехватить эскадру кораблей в середине пути (межпланетные полёты на релятивистских скоростях я даже не рассматриваю). Если можно, то возникает логичный вопрос, как? Тут есть три варианта:

1. Корабль соблюдает режим полного радиомолчания. Засечь его становится практически невозможно, а если он летит с варпом, то ещё невозможнее из-за искривления пространства. Так что если хотите избежать встречи с пиратами, молчите.

2. Корабль перманентно транслирует в эфир какую-нибудь фигню. Тогда его координаты приблизительно можно определить с помощью радиопеленгации — нужны две антенны, которые принимали бы сигнал в разных местах, после чего методом триангуляции вычисляются координаты объекта. Однако если он летит в варпе, это опять-таки становится затруднительным. Впрочем, если сюжет требует, почему бы и нет? Фактически задача всего лишь усложняется математически, принцип остаётся прежним.

3. Если корабль выходит на связь лишь в определённое время (что логичнее всего), то, соответственно, нужно посадить за пульт оператора, который слушал бы эфир и пытался засечь очередной всплеск излучения. В остальном всё аналогично второму пункту, разве что в межзвёздном пространстве вряд ли кто-то будет включать радио — там не с кем болтать.

Надо понимать, однако, что даже Звёзда Смерти в масштабе космоса — это не то что иголка в стоге сена, это бактерия в Мировом океане. Кроме того, в определение координат вносится ошибка из-за конечной скорости распространения радиоизлучения — от нескольких минут до часов, и её надо учитывать. Всё это, разумеется, касается межпланетных перелётов или уже подлетающего к системе флота. Перехватить флот где-то посредине между Альфа Центаврой и Солнцем — это всё равно что найти ту самую иголку в стоге сена. Как крутой ход и мастерский профессионализм Дарта Вейдера с возгласами статистов «но как, Холмс?» — отлично, как массовое явление — уже не очень.

ЗА ИМПЕРАТОРА!

Со стратегией разобрались, время перейти к тактике.

Предположим, имперский флот таки прилетел к планете и высадил армию. Вы передаёте генералу Васисуалию Пупкину командование над наземными отрядами и приказываете во что бы то ни стало отстоять родной Мухосранск. Ну а сами поднимаетесь на орбиту. Десант, может, Пупкин и уничтожит, но флот-то останется. Ещё и сверху своих прикрывать будет, падла.

Вы связываетесь с адмиралом (или командором, или генералом, кому как нравится, имхо, для космического флота годятся и морские, и любые другие звания) Унтаринатрохом Таыщ’ын’кахр’бун’юком, эскадра которого пришла на помощь, и приказываете немедленно уничтожить врага. У адмирала в запасе есть Звёзда Смерти, эсминцы, катера, истребители… Чем и как вся эта бригада будет воевать?

Обычно писателями используются два основных варианта (и их комбинации).

Первый — это содранная опять-таки с XIX века концепция больших мощных кораблей, которые обмениваются залпами сверхтяжёлых орудий, периодически используя всякие хитрости, пока кто-то не взорвётся. Такое, например, присутствует у Лукьяненко в «Лорде с планеты Земля». Опционально сюда ещё включаются авианосцы с истребителями.

Второй — это, как в Звёздных войнах, маленькие истребители и кораблики побольше, но тоже не линкоры, которые активно маневрируют и мочат друг друга уже скорее по принципам воздушных боёв, причём тактику они могут применять самую разную. Например, в ЗВ это больше похоже на тактику поршневых самолётов Второй мировой войны: радиус поражения незначителен, управляемого ракетного оружия почти нет, лупят друг по другу бластерами — читай, неуправляемыми снарядами.

Всё зависит от того, что автор напихает в начинку. При желании можно даже линейную тактику описать, лишь бы это было красиво, а фантдопы не выглядели ляпами.

Джордж Лукас ведь не зря говорил (или не говорил, неважно), что если что-то на экране круто выглядит, то так и должно быть. Правда, он сказал (или не сказал) это в старые времена, сейчас формула работает с перебоями — спецэффектами все давно объелись и взрывом Звёзды Смерти уже никого не удивишь. В результате зрители обращают гораздо больше внимания на банальную логику, о которой, увы, режиссёры и сценаристы думают далеко не всегда.

Грубо говоря, нужно писать научно хотя бы в рамках школьной программы. Если у вас огромный корабль летает и маневрирует, как бумажный самолётик, почти наверняка зритель-читатель скажет «не верю». А вот бластеры он проглотит, тем более что они прочно засели в фантастике и воспринимаются уже как «свои».

Оружие.

Ну ладно. Флот адмирала Унтаринатроха Таыщ’ын’кахр’бун’юка приблизился к планете. Время громить эскадру подлого врага, ну или кто там прилетел воевать. Чем это можно делать?

1. Кинетическое оружие.

Обычная пушка, стреляющая обычными снарядами, ну, может, разрывными или ещё какими. Я встречал немало мнений, будто в космосе пушки окажутся бесполезными, но согласиться с этим не могу. Хрущёв тоже пытался перевести всё на ракеты, особенно после триумфа советских зенитчиков в 1960-м, однако авиационные пушки так и остались на вооружении. Причина проста — ситуации есть разные, в одних условиях нужно пользоваться ракетами, в других — только пушками. В нашем случае это тоже справедливо.

Дело у нас происходит в околоземном пространстве, скорее всего на высотах от 400 км (орбита МКС) до 40000 км (несколько дальше, чем геостационарная, на которой, скорее всего, и висит флот злодеев). Для Земли стационарка — около 36000 км, для нашей гипотетической планеты значение будет приблизительно таким же. Если, что логично, привязать систему координат к поверхности планеты, то скорость флота злодеев относительно неё будет равняться нулю — орбита-то стационарная. А вот истребители уже будут носиться вокруг, обстреливая вражеский дредноут из пушек. Тот, конечно, маневрирует, но размеры у этой махины немаленькие, а значит, и масса тоже. А второй закон Ньютона никто не отменял. И относительно корабля (и друг друга) скорости истребителей будут вполне сопоставимы со скоростями современных самолётов.

Другими словами, бой в таких условиях будет приблизительно именно таким, каким вы его видели во всё тех же Звёздных войнах, в четвёртом эпизоде, когда громили Звезду Смерти. Только стрелять будут из нормальных пушек, а не бластеров. Даже в случае обычных пороховых орудий сила снаряда будет достаточно велика, чтобы нанести серьёзные повреждения, а учитывая враждебную среду, они вдвойне серьёзны.

Есть, однако, небольшая поправка: космический истребитель по манёвренности ближе к вертолёту, чем к самолёту, в том плане, что у него нет скорости сваливания и нет необходимости выравнивать аппарат по траектории движения. Такой истребитель вполне может облетать Звезду Смерти боком, поливая её свинцом из пушек (и получая лучи ненависти в ответ, так что надо поосторожней с этим делом).

На низких же орбитах вести военные действия вообще затруднительно. Во-первых, эти орбиты прикрыты радиационным поясом — МКС летает на самой границе и даже пересекает пояс в районе Южно-Атлантической магнитной аномалии, где он проседает вниз. Чтобы не зажариться, пролетать через него надо очень быстро, как это делали американские «Аполлоны» — это не фунт изюму. Во-вторых, на таких высотах начинает сказываться трение об атмосферу и прочие радости, тогда как до линии Кармана, ниже которой возможна аэродинамика, всё ещё далеко. То есть, грубо говоря, воевать там можно, но это очень неудобно.

Насколько реально сделать многосредовый истребитель, то есть такой, который воевал бы и в воздухе, и в космосе? Сложно сказать. С моей точки зрения это как пытаться сделать гибрид танка и корабля, чтобы он воевал и на море, и на земле. В общем-то, сделать можно, но толку от такого мутанта будет не очень много — слишком уж разные принципы у таких конструкций. Тот же шаттл летал не намного лучше утюга.

2. Ракетное оружие.

Как и пушки, оно было, есть и останется одним из основных. Ракете плевать, атмосфера вокруг или космос, она летит быстро, ускоряется тоже быстро и может легко сбить вражеский истребитель, особенно если вы атакуете из задней полусферы и вектора ваших скоростей приблизительно коллинеарны. Кто-то может сказать, мол, но подождите, в космосе же нет ударной волны! Ну, положим, есть: взрывчатое вещество имеет такую характеристику, как фугасность, суть которой — объём образующихся при взрыве газов. Однако в случае ракет класса «земля-воздух» или «воздух-воздух», ну или «космос-космос» в нашем случае, основной поражающий фактор — вовсе не ударная волна, а осколки или поражающие элементы, которыми начинена боеголовка. Такая ракета просто взрывается рядом с целью, после чего та обычно превращается в решето. А уж есть вокруг атмосфера или нет — абсолютно пофиг.

Другое дело с ядерными ракетами, принципы применения которых сильно отличаются от наземного оружия.

Во-вторых, основной поражающий фактор атмосферного взрыва — ударная волна — в космосе почти полностью отсутствует, и на первый план выходят электромагнитный импульс и радиация, в первую очередь рентгеновское излучение. Близкий взрыв может поразить экипаж кораблей, и хотя сразу те, конечно, не погибнут, но участь их будет решена. Естественно, никуда не девается и световое излучение, но при хорошей теплозащите его роль сильно снижена.

Во-вторых, в космосе гораздо шире зона поражения. О масштабе может дать представление ядерное испытание «Starish», когда запущенный с атолла Джонстон ядерный заряд мощностью 1,4 мегатонны взорвался на высоте 400 километров (орбита МКС). Свет от него был виден даже на островах Самоа, в 3000 километрах. Электромагнитный импульс оказался куда мощнее, чем ожидалось, он вывел из строя электронику на Гавайях (1500 км от эпицентра) и несколько спутников, в том числе один советский. Сам взрыв привёл к образованию кратковременного радиационного пояса. Период полураспада большинства частиц — несколько дней, но этого хватает с головой.

Короче говоря, ядерное оружие в космосе — это палка о двух концах. Его можно использовать в самых разных вариациях — например, взорвать бомбу, чтобы нарушить коротковолновую радиосвязь и, таким образом, координацию преследователей, чтобы уйти от погони. Естественно, сам беглец тоже замолчит, но ему и не нужно. Далее, электромагнитным импульсом можно вывести из строя электронику противника — но малейшая ошибка, и сам атакующий тоже огребёт. Ухудшает он и радиолокацию, ну и так далее.

Ах да: типичный для атмосферного взрыва живописный вид в духе ядерного гриба тут тоже не появится.

3. Лазерное оружие.

На сегодня его уже испытывали многократно, но полноценную серийную лазерную пушку пока так и не сделали. У лазерного оружия много преимуществ, но много и недостатков.

Преимущества:

— мгновенное (по факту нет, но наши дистанции не так велики, чтобы это было заметно) поражение цели.

— отсутствие баллистических поправок на гравитацию, ветер и так далее— высокая дальность— футуристичность — наличие лазерной пушки недвусмысленно намекает, что вы читаете о будущем— затасканность в искусстве, что позволяет не описывать лазер подробно, а просто сказать ВАУ ЛАЗЕРНАЯ ПУШКА.

Тут преимущества заканчиваются и начинаются недостатки:

— высокое энергопотребление— высокая стоимость— зависимость от погоды (в туман, например, от лазера проку мало), что, однако, теряет смысл в космосе— сложность устройства — если АК-74 починить можно в любой слесарной мастерской, то с лазерной винтовкой такое не устроить.

Совсем сбрасывать его со счетов не стоит, но, скорее всего, такие пушки будут применяться в качестве больших корабельных орудий для защиты от надоедливых истребителей.

Почему? Да потому, что на большом авианосце или крейсере можно спокойно установить большущий энергетический блок и не париться по поводу критерия минимума массы — бича авиаконструкторов.

На самом деле лазерное оружие как, собственно, оружие против людей — очень странная штука. С одной стороны, человеческие ткани в большинстве своём обладают высокими значениями теплоёмкости, и по соотношению цена/эффективность древний автомат Калашникова переплёвывает все лазеры будущего, вместе взятые. С другой — лазер обладает серьёзным останавливающим действием. То есть парень, получивший в живот пулю, почти наверняка успеет изрешетить вас в ответ и только после этого героически отправится на суд Анубиса, а вот если поджарить ему этот живот из лазера, он сойдёт с ума от боли и стрелять уже не сможет. Вопрос, в общем, сложный.

Если же брать лазер как оружие космическое, то почему бы и нет? По сути, в космосе лазер проявляется в полной красе. Дальние расстояния, отсутствие рельефа, отсутствие поглощающей энергию среды — буквально всё здесь работает на эффективность. Вдобавок им очень удобно сбивать атакующие ракеты и летящие в вас обычные кинетические снаряды. Единственное но — в космосе лазерный луч видно не будет от слова совсем.

4. Электромагнитное оружие — рельсотрон.

Принцип действия сей вундервафли основан на использовании силы Лоренца, разгоняющей зажатый между двумя рельсами снаряд. Нафига оно нужно?

Сложный вопрос. На сегодня нормальных рельсотронов не существует. Хотя и есть пара опытных образцов, их качество и эффективность оставляет желать много лучшего. Перспективы? Ну… Единственное преимущество рельсотрона перед традиционными пороховыми системами — скорость снаряда, которая не ограничена скоростью истечения пороховых газов. В этом случае смысл в применении такого оружия возникает только если разогнать снаряд до скоростей, превышающих скорость звука в материале, в который он вонзается. Для стали это около 5 км/сек. Тогда при ударе материал начинает вести себя как жидкость, в результате чего небольшой по размеру снаряд оставляет огромные дыры. Именно этим эффектом обуславливается опасность космического мусора и микрометеоритов.

Однако стоимость, цена, сложность, габариты — всё это сильно снижает ценность рельсотрона по сравнению с обычными пороховыми пушками.

6. Плазменное оружие.

Тут встаёт вопрос, а что же это вообще такое. В большинстве случаев, особенно в компьютерных играх — DOOM, Quake, откуда, собственно, оно и вылезло, это такая штука, которая плюётся плазмой. Принцип более чем сомнительный, потому что плазма — это ионизированный газ. Пробивной силы у него нет, воздействие на цель может быть только термическое, но при стрельбе в атмосфере такой снаряд вряд ли пролетит дальше десятка метров. При стрельбе же вне атмосферы из-за крайне низкого давления окружающей среды газовый «снаряд» попросту расширится и превратится в облако горячего газа, которое вряд ли способно будет нанести значительный ущерб обшивке космического корабля.

7. Ведро с гайками.

Самый суровый, самый эффективный и самый прекрасный тип оружия. Суть его заключается в том, чтобы загадить основные опорные орбиты мелким мусором, проще всего — стальными шариками или теми самыми гайками. Все помнят «Гравитацию»? На самом деле в фильме показан полный бред — МКС не раз уже совершала манёвры уклонения от космического мусора, но в целом ведро с гайками вполне годится, чтобы буквально заминировать подходы к планете. Опасаясь нарваться на рой таких пулек, которые при неудачном стечении обстоятельств прошьют не очень большой корабль насквозь, вражина потратит немало времени на поиск безопасной тропы на поверхность. Другой вариант — просто хорошенько разогнаться, направить корабль к Звезде смерти и выкинуть гайки в космос. Так как в космосе нет сопротивления воздуха, гайки не затормозятся и влетят во вражеский дредноут на полной скорости, что будет покруче, чем очередь из КПВТ.

На абордаж!

Штатная стыковка кораблей — штука очень сложная и опасная. Малейшая ошибка — и хрен вам. Тем более невероятной выглядит попытка абордажа космического корабля.

Но что, если сюжет требует описания пиратской атаки? Представим, что известный пират Унтаринатрох Таыщ’ын’кахр’бун’юк сумел рассчитать траекторию и найти лайнер с миллионерами где-нибудь на подлётах к Солнечной системе. Обнаружил, подлетел и теперь ему надо как-то захватить пассажиров, не превращая гражданское судно в пыль.

Как это сделать? Совершенно очевидно, что в боевых условиях невозможно использовать имеющиеся люки жертвы — они задраены изнутри, и никто их не откроет. Значит, дыру придётся делать самим, причём аккуратно, иначе попасть внутрь не получится. А для этого надо сначала изолировать зону дыры от внешней среды.

Один из вариантов, который я придумал на случай, если вдруг буду писать космооперу — это использование абордажного модуля. С одной стороны у него люк, ведущий в корабль пиратов, с другой — мягкое уплотнительное кольцо, которым нужно прилепиться к лайнеру в нужном месте. Далее кольцо приклеивается к обшивке быстросхватывающимся (в экстремальных условиях) клеем, после чего пара инженеров пломбируют зазоры каким-нибудь футуристическим герметиком — таким образом получается рабочая камера, в которой уже можно активировать резаки или другие инструменты и вырезать в обшивке лайнера отверстие, через которое внутрь влезет абордажная команда.

Дальше действие переместится внутрь корабля. Если среди экипажа и пассажиров не найдётся парочки Рэмбо — отлично, дело сделано. Но если на борту обнаружится воздушный маршал, или если пираты перепутали лайнер с военным транспортником, придётся повоевать.

Тут надо сделать небольшое лирическое отступление. Для конструкции космических кораблей, как и для самолётов, действует одно железобетонное правило: всегда стремиться к минимуму массы. С этой целью на заре освоения космоса американцы даже снижали рабочее давление в корпусе до 0,3 атмосферы — чтобы стенки сделать тоньше и, соответственно, легче. Каждый грамм лишней массы — это дополнительная нагрузка и дополнительные затраты на полёт. Естественно, в космооперах о подобной фигне никто не думает, но мы-то живём в суровой реальности. А там всё печально.

Так вот, из этого следует, что стенки космического корабля вовсе не рассчитаны на то, что их будут дырявить из автоматов и пулемётов. Даже военного корабля. Ну, дредноут ещё ладно, но лайнер вряд ли будут бронировать. И если в каком-нибудь Боинге-737 на высоте три километра разгерметизация салона — не такая уж проблема, то на десяти километрах это уже довольно опасно. А в космосе и вовсе беда.

Что произойдёт при попадании пули в…

…обшивку? Основные материалы для КК на сегодня — это композиты, такие как углепластик и стеклопластик, и дюралюминий. Все они не являются хрупкими, то есть пуля оставит аккуратную дырочку и улетит дрейфовать в космос. Начнётся утечка воздуха, но сквозь такое отверстие улетать он будет довольно долго — за это время воюющие успеют трижды перебить друг друга, к тому же на корабле, как на подводной лодке, должна иметься возможность изолировать отсеки. В общем, если обшивка не получит очередь из 14,5-мм пулемёта КПВТ, особого ущерба это не причинит.

…иллюминатор? Ну или если вырвет большой кусок обшивки, скажем, той самой очередью из пулемёта. Тут всё уже куда хуже. Декомпрессия произойдёт очень быстро, давление упадёт, и люди без индивидуальной защиты потеряют сознание. Остаётся только надевать кислородные маски, экзоскелеты с системой контроля дыхания, ну или целиться лучше и стрелять во внутренних помещениях.

…стенку, где проходят функциональные системы корабля? Это только кажется, что стенки в корабле монолитные. На самом деле там проходят трубопроводы, силовые кабели и чёрт знает что ещё. Все жизненно важные системы, разумеется, дублируются, но всегда можно попасть в какую-нибудь трубку с жидким азотом или перебить важный проводок. Лайнеры — весьма хрупкие кораблики. Дредноут покрепче будет, но все помнят про минимум массы? То-то же.

Естественно, пользоваться наши пираты и маршалы будут кто чем горазд. Маршалов, например, сегодня вооружают стандартнейшим SIG Sauer P229, так что им приходится проходить суровую стрелковую подготовку и палить со сверхвысокой точностью. Однако существует и специальное оружие для использования в таких условиях.

Советские инженеры подошли к делу с фантазией и сделали ни много ни мало лазерный пистолет. Вот такой:

Хотя эффективность его оставляла желать лучшего (по факту стрелять из него можно было только по глазам), сама концепция вполне может быть использована для описания фантастических лазерных винтовок или чего-то подобного. В качестве боеприпасов лазерный пистолет использовал одноразовые пиротехнические лампы, световое излучение от сгорания которых поглощалось оптическим элементом и преобразовывалось в лазерный импульс. Дальность — до 20 метров, для космического корабля более чем достаточно.

Есть и более традиционный вариант — так называемые хрупкие пули, например, Glaser Safety Slug. В отличие от лазера, их вполне можно применять не только для ослепления подлого врага, но и для вышибания ему мозгов.

Суть заключается в следующем: корпус пули начиняется мелкой дробью и закрывается пластиковым колпачком, который разрушается при столкновении с целью. Прочные материалы легко выдерживают этот удар, так что даже обшивку самолёта (и тем более бронежилет) этим патроном не пробить, а вот в мягкой тушке человека дробь оставляет тяжёлые раны. Выглядит эффектно.

Ну а что касательство боя в невесомости? Рукопашный бой там, конечно, возможен, но совсем не такой, как на земле. Привычная для боксёра работа ног не имеет никого смысла, когда под ногами нет опоры. Привычные удары, когда используется всё та же земля как упор, теряют эффективность. Мне лично не приходит в голову ничего лучше «схватить врага за шиворот и обрушить на него град молодецких ударов», потому что всё остальное будет выглядеть детским махачем.

Однако в условиях космоса, разумеется, подобное возможности лишь на бытовом уровне. На войне все искусства у-шу, каратэ, айкидо, джиу-джитсу и дзюдо проигрывают искусству Калашникова. Однако в невесомости и тут есть свои нюансы. Например, отдача: выстрел патроном 5,45x39 мм будет сообщать пирату массой 70 кг скорость примерно 5 сантиметров в секунду. Очередь на десять патронов — уже полметра в секунду. Так что просто так палить по врагу, без упора, не выйдет.

Итог.

Как ни странно, всё вышеописанное техническое порно очень редко описывается авторами космоопер. Обычно никто не парится и описывает обычнейший боевик, целиком и полностью содранный с современных реалий. Перенеси место действия на землю — и ничего почти не изменится. Всё это очень, очень печально.

Как оно устроено

В фантастике довольно редко в подробностях описывается устройство космических кораблей. Причин тому много: во-первых, техническое порно выглядит скучным для многих читателей, во-вторых, писатели, как правило, имеют весьма смутное представление о предмете. Даже если — вот парадокс — они описывают не современный корабль, а какой-нибудь хренолёт будущего, который может быть устроен совсем по-другому, всё равно в лучшем случае там опишут общий концепт. У писателей просто не хватает фактического материала, чтобы на его основе придумать детали.

Между тем детализация далеко не бесполезна. Понятное дело, расписывать на пять страниц тонкости конструкции корабля не стоит, но куда лучше написать вместо «снаряд оставил в переборке дыру» что-то вроде «снаряд оставил в переборке разлохмаченную дыру…» — ну, это так, просто пример. Детали, пусть даже один-единственный эпитет, создают картинку. Лохматыми края дыры оказываются потому, что углепластик — это ткань, и при разрыве края её распушиваются. Где-нибудь в другом месте вы упомянете, что это углепластик, и что кабина наполнилась угольной пылью. Это — подробность, которая работает на образ писателя как человека знающего и эрудированного. Откуда дураку знать про углепластик?

В когнитивистике это зовётся эффектом ореола. Если писатель — известный профессор, то читатель без лишних сомнений легко поверит в правдивость описанных в книге концепций. А если хрен с горы, то уже нет: в самом деле, почему я должен верить Васе Пупкину? Кто он такой? Вот Уоттс — учёный, а Пупкин? Детализация исправляет положение: раз человек углубляется в детали, значит, он знает, что пишет. Даже если специалист будет читать его книгу сквозь фейспалм — пару раз я на такое уже натыкался — не-специалист такого не заметит, разве что совсем уж глупые ляпы.

Поэтому чтобы и рыбку съесть, и учёным стать, лучше всего соблюдать хотя бы общую правдоподобность. И проще всего достичь правдоподобия, посмотрев на реальные космические корабли. На их же основе можно придумать и массу новых интересных вещей.

Каркас.

Любой космический корабль начинается с каркаса. Примерно вот так это выглядит для советского «Бурана»:

Для удобства я выделил синим основные элементы:

1. Нервюры — рамы, повторяющие форму крыла. Они служат для восприятия нагрузок и соединяют части обшивки.

2. Лонжероны — балки, посредством которых крыло крепится к фюзеляжу. Это наиболее ответственные элементы — они передают всю нагрузку с крыла на фюзеляж, но это в атмосфере. В космосе нагрузка на них минимальна.

3. Стрингеры — относительно тонкие стержни, которые подкрепляют обшивку и увеличивают её жёсткость.

4. Шпангоуты — по сути те же нервюры, только не в крыле, а в самом корпусе.

Фактически любой каркас состоит из этих основных элементов, а если мы говорим о бескрылой Звезде смерти, то там вообще остаются только шпангоуты и стрингеры. Разумеется, есть ещё всякие бимсы и прочие страшные вещи, но так углубляться в конструкцию здесь, пожалуй, не стоит.

Всё это дело скрепляется между собой либо заклёпками, либо сваркой (для металлов), либо клеем (для композитов). Раньше для изготовления таких деталей применяли сталь и алюминий, сейчас всё больше внимания уделяется композитным материалам. Причина популярности композитов очень проста: у них высокий параметр удельной прочности, превосходящий даже хвалёный титан. Удельная прочность — это отношение прочности материала к его весу. Для легированных высокопрочных сталей это примерно 20–22 10е5 см (да, странная размерность), для алюминия 20–21 (алюминий менее прочен, чем сталь, но при этом гораздо легче её), для титановых сплавов — 30–40, а для простеньких стеклопластиков — 38–50. Для более прочных углепластиков этот параметр ещё выше.

Поэтому, на мой взгляд, корабли будущего будут в основном сделаны именно из композитов. К сожалению, в фантастике внимания им уделяется очень мало: если даже писатель с упоением расписывает многослойную броню, та всё равно сверкает металлом. Ну и ладно.

Обшивка.

В большинстве случаев писатели почему-то считают, что обшивка состоит из однородного материала, грубо говоря, из металлической пластины. Если снаряд влетает в такую обшивку, оно примерно так и описывается. Это не только скучно — это нереально.

На самом деле корпус состоит из целого ряда слоёв разных материалов, каждый из которых выполняет свою определённую функцию. И по порядку:

1. Теплозащита. Если наш корабль предназначен для кукования в доках Звезды Смерти и на планеты не садится, то ему, понятное дело, никакая теплозащита не нужна. Однако если нет, то без неё никуда. Более того, к теплозащите предъявляются максимальные требования надёжности: из-за повреждения панельки размером 40×40 см потерпел катастрофу шаттл «Колумбия».

Вариантов реализации постоянной защиты много, но все они так или иначе определяются четырьмя требованиями к материалу: он должен обладать очень большой теплоёмкостью (тогда на повышение его температуры потребуется больше тепловой энергии), маленькой теплопроводностью (тогда жар не пойдёт дальше защитных плиток), очень маленьким коэффициентом теплового расширения (для его компенсации между плитками устанавливается небольшой зазор) и, разумеется, очень высокой термостойкостью. При этом надо понимать, что входящий в атмосферу корабль хоть и нагревается, но очень неравномерно. Вот, например, схема распределения температур для «Шаттла» (слева) и «Бурана» (справа):

И, разумеется, соответствующим образом распределяется масса и тип теплозащиты (RCC, HRSJ — это типы материалов). Очевидно, что самые горячие зоны — это нос и кромки крыльев, а также щели в конструкциях оперения (туда затекают раскалённые газы). Для них использовались чёрные плитки из углеткани, пропитанной фенольными смолами и покрытыми антиокислительным покрытием. Менее нагруженные зоны покрывались плитками из сверхтонкого стекловолокна. Все они очень лёгкие (по весу вдвое-втрое меньше аналогичной по размерам липовой дощечки) и весьма хрупкие — в их задачи не входят держать механические нагрузки, только тепловые.

Альтернативный вариант теплозащиты, в основном для одноразовых кораблей — абляционный. В этом случае поверхность корабля покрывается слоем вещества, который постепенно испаряется при входе в атмосферу (главное, чтобы он не испарился весь до приземления). Именно этот вид защиты стоял на всех возвращаемых аппаратах, кроме многоразовых «Шаттлов» и «Бурана». Но если мы говорим о космоопере, вряд ли там будут использовать подобное. Ну представьте себе, вы — пират, сели на планету дозаправиться, и тут вашу личность раскрывают. Вы со всех ног бежите к космодрому, а там… кораблю нужно заменить теплозащиту. Нет, можно взлететь и без неё, но вот посадить корабль уже не удастся. Остаётся только лететь в Туманность Чёрного Мешка, где расположена всем известная пиратская база и можно будет восстановить защиту…

Погорячился я, наверное. Тут можно целую драму развернуть.

Всё перечисленное выше — это физическая защита. Существуют, однако, концепты и защиты магической — с помощью магнитного поля, окружённого тонким слоем плазмы. Соль в том, что нагревается аппарат от трения о воздух, тогда как такая конструкция «принимает удар на себя», и обшивка корабля остаётся при своих. Разумеется, определённая термозащита на ней всё равно должна быть, однако это уже гораздо проще, чем описанные ранее плитки.

2. Несущая обшивка. Одна из наиболее популярных сегодня и, думаю, в ближайшие пару тысячелетий — это сэндвич-панель. Суть её элементарна: это две пластины из прочного материала, между которыми расположена прослойка — чаще всего это соты или очень лёгкий материал вроде пенопласта (не того, в который упаковывают телевизоры и прочую технику, а другого, технического). Получается, что при почти той же массе панель становится гораздо толще и, соответственно, более жёсткой и прочной на изгиб.

Изнутри к ней крепятся стрингеры, связи и прочая ерунда, так что одной только сэндвич-панелью не отделаться. Кроме того, сама панель тоже может быть двуслойной: например, командные модули «Аполлонов» имели внешнюю стенку из стали, потому что алюминий имеет меньшую температуру плавления, чем сталь, а при возвращении на Землю аппарат сильно нагревается об атмосферу. Стенка же самой кабины была сделана из алюминиевых сотовых панелей, а между ними располагался слой теплоизолирующего волокна.

На фоне этого крайне забавно смотрятся пассажи лунных конспиролухов про «тонкие, как фольга» стенки «Аполлонов».

3. Противометеоритная защита. Для «Шаттла» или «Бурана» она не особо нужна, а вот Звезде Смерти ещё как пригодилась бы. Но тут есть загвоздка: от крупных объектов МКС защищается манёврами, Звезда Смерти такое не совершит — она слишком большая и тяжёлая. Скорее всего, удобней будет сбивать такие объекты на подлёте, изменяя их траекторию. А вот мелкие… Противометеоритная защита МКС сделана из всё тех же композитных материалов, однако она может не защитить уже от объектов размером с фасолину, а более крупные метеориты почти гарантированно пробьют её. Усилить защиту ещё парой слоёв — решение спорное, в первую очередь потому, что это утяжелит конструкцию, а эффективность не гарантируется. Другими словами, Звезда Смерти будет очень уязвима для обычных кинетических снарядов — достаточно разогнаться до скорости 10–12 км/сек относительно станции и высыпать в космос ведро гаек, чтобы на корпус обрушился град пуль, перед которым крупнокалиберные пулемёты типа «Утёса» — жалкая пневматика.

Разумеется, исследования в этом направлении не прекращаются. Однако большого прогресса пока не видно.

4. Противорадиационная защита. Тут надо сначала определиться, от чего мы защищаемся. Радиационные пояса Земли состоят из альфа- и бета-частиц, которые обладают высокой энергией, но плохого проникают сквозь вещество. Если заглянуть в документ NASA, где описана противорадиационная защита «Аполлонов», то выяснится, что американцы не особо парились по поводу каких-то дополнительных мер в этом направлении — они пролетали по самому краю основных «горячих» зон поясов, а описанная выше обшивка более чем эффективно защищает от тяжёлых частиц. Любимый авторами свинец нужен для защита от гамма-излучения, то есть космических лучей. В коротких полётах на него можно не обращать внимания (хотя дозы экипаж всё равно получит весьма заметные), а вот в длительных уже приходится. И тут возникает определённая сложность — экранировать гамма-излучение очень трудно. Во время мощных вспышек на Солнце экипаж МКС укрывается у емкостей с водой, которая неплохо задерживает радиацию, однако оснастить весь корабль дополнительной прослойкой водяной защиты — это нечто совсем уже фантастическое.

Хотя в отношении Звезды Смерти, где люди живут постоянно, а масса уже не играет большую роль, не так уж и совсем. Чтобы сделать защиту, аналогичную земной атмосфере, потребовалось бы создать прослойку воды толщиной 10 метров — если мы говорим о станции диаметром в километр, это не так уж много.

Кроме того, можно создать магнитное поле. Об этом думали ещё во время первых полётов, но затея оказалась слишком уж фантастичной. Однако сейчас уже не очень: учёные додумались использовать не просто магнитное поле, а комбинацию из плазменного слоя, электрического и магнитного полей, так что в результате корабль окружается магнитоплазменным пузырём, поглощающим заряженные частицы. Примерно так:

Обшивкой назвать эту конструкцию сложно, но в любом случае она — такая же часть корабля.

Двигатель.

В 99 % случаев схема космического истребителя (да и дредноута тоже) напоминает схему классического реактивного самолёта, то есть двигатель расположен в хвосте и обладает только одним вектором направления тяги — вперёд. Вместо тысячи слов:

Возникает очевидный вопрос — а как, простите, эта штука управляется? Ладно ещё в атмосфере, там можно использовать аэродинамические поверхности, но в космосе воздуха нет и рули бесполезны. Поворачивать там в локальном масштабе нужно маневровыми двигателями, коих на артах обычно не наблюдается. Либо, если мы говорим об X-wings, такой вариант: снижать тягу на правых двигателях и повышать на левых, по аналогии с танком. Однако обеспечить маленький радиус разворота такой метод неспособен.

Давайте представим себе истребитель, который должен взорвать Звезду Смерти. Вот он подлетает к ней (предположим, операторы зенитных орудий поголовно маются похмельем и не замечают опасности) и должен повернуть, чтобы не врезаться в обшивку вражеского дредноута. Самолёт в такой ситуации ляжет набок и изменит угол тангажа с помощью рулей высоты, у космолёта же есть три варианта:

1. Активировать на короткое (строго определённое) время боковой двигатель, придав кораблю вращение. Двигатель должен быть не убогим ионником, а чем-нибудь помощнее — от него требуется сообщить максимум импульса за минимум времени.

Когда же космолёт достигнет нужного угла, нужно активировать второй боковой двигатель, с другой стороны, чтобы погасить вращательный момент и выйти на новую траекторию.

2. Повернуть вектор тяги основного (маршевого) двигателя. Принцип тот же самый — сначала повернуть, сообщив вращение, потом повернуть в другую сторону, погасив это вращение. Обычно делается это с помощью сопла с изменяемой геометрией, как у самолётов с вертикальным взлётом.

3. Если у него два и больше двигателей, то по описанному выше методу — распределить тягу асимметрично и создать крутящий момент, которые повернёт аппарат.

В остальном, однако, авиационная компоновка вполне нормальна для космоплана, неважно, летает ли он в атмосфере или нет.

Терморегуляция.

Поддержание постоянной температуры в изолированном пространстве — задача достаточно нетривиальная, в первую очередь потому, что у космических кораблей большие проблемы с охлаждением. Да, вот такая фигня: несмотря на уж-жасный космический холод, корабль склонен скорее перегреваться, чем остывать.

Куда сбрасывать лишнее тепло и как? На Земле можно использовать естественный теплоноситель — воздух. Энергия передаётся ему через контакт с поверхностью (поэтому радиаторы должны иметь как можно большую площадь), а атмосферная циркуляция уносит прочь нагретый воздух, нагоняя взамен холодный. Однако в космосе воздуха нет, теплообмена, соответственно, тоже, и охлаждаться корабль может только собственным излучением по закону Стефана-Больцмана, а это далеко не самый эффективный способ остыть.

Но выбирать не приходится, так что радиаторы конструируются именно под охлаждение излучением. Вот, например, эти устройства на МКС:

Стоит отметить, что если солнечные батареи всегда направлены перпендикулярно потоку солнечного света, то радиаторы нужно направлять параллельно ему — чтобы они не перегревались.

Равновесная температура на земной орбите, то есть баланс между получаемым от солнца теплом и собственным излучением, равна примерно 279 К, или 6 С (для абсолютно чёрного тела, т. е. такого, которое поглощает всё получаемое тепло и ничего не отражает). Но это в случае, если мы рассматриваем какой-нибудь камень или мёртвую тушку космонавта, в которых не происходит никаких экзотермических процессов, на корабле же имеется тысяча и один источник тепла — живые тушки космонавтов, энергоустановка, электросистемы и так далее. В конечном итоге КПД всей этой системы едва достигает 25 % — это означает, что из четырёх закинутых в топку биг-маков лишь один используется для освещения, разгона, электропитания компьютеров и так далее, а остальные превращаются в тепло и нагревают корабль. Как перегнать это тепло в радиаторы? Использовать хладагент, вещество-теплоноситель.

В сущности, вся МКС — это один большой холодильник, где вода во внутреннем контуре охлаждается аммиаком во внешнем, после чего нагретый аммиак отправляется в радиаторы. Те, в свою очередь, пронизаны множеством трубочек, по которым он циркулирует, отдавая тепло внешней оболочке, а уже оттуда оно рассеивается в космос. Температура радиаторов составляет примерно 100–13 °C.

Совершенно очевидно, что в случае Звезды Смерти потребуются огромные площади охлаждающих панелей, и ещё более очевидно, что панели эти будут очень уязвимы перед нападением подлого врага. Ну в самом деле, одна ракета в основание — и целый пласт радиаторов улетает в космос. Да что там в основание, можно тем же ведром гаек продырявить панели, рассечь трубочки, и хладагент потечёт наружу. Он же ещё и под давлением, причём на МКС давление аммиака — 10 атмосфер. Если шальная пуля пробьёт трубопровод, фонтан будет знатный.

Помните, какая жара стояла в помещении для Заряжающих из «Билл, герой галактики»? То-то же.

Решение этой проблемы лежит во всё том же законе Стефана-Больцмана. Интенсивность потери тепла излучением зависит от температуры, причём в четвёртой степени. Поэтому можно оставить радиаторы той же площади, но увеличить температуру хладагента — и мощность повысится в разы, а кроме того, охлаждающие панели начнут красиво светиться в космосе багровым цветом. Конечно, аммиак для этих целей уже не будет годиться, да и разогреть эту конструкцию до тысяч градусов сложновато, но вполне можно придумать хреноптаниум. Выглядеть это может примерно так:

Охлаждение при этом требуется не только МКС и Звезде смерти: шаттлы, например, в космосе всегда летали с открытыми створками грузовых отсеков — там находились радиаторы. Однако в целом для маленького корабля в условиях отсутствия мощных тепловыделяющих систем на борту эта проблема стоит куда менее остро, особенно где-нибудь на орбите Юпитера, где солнце жарит не так сильно.

К сожалению, в фантастике понятие «радиатор» отсутствует полностью. Фактически я могу припомнить радиаторы только у Кларка в «Космической Одиссее» (мистер Кларк был тем ещё заклёпочником), да и то в фильме Кубрик их потерял, и в «Аватаре» Кэмерона (именно оттуда взята картинка выше). Зато сейчас в космофантастике очень часто пишут про тот самый космический холод — я встречал рассказы, где сюжетообразующим элементом было мгновенное промерзание корабля из-за разгерметизации. Ну що тут можна сказати ¯\_(ツ)_/¯

Обеспечение гравитацией.

Забавно, но в фантастике практически всегда на кораблях существует искусственная гравитация, причём в 99 % случаев она создаётся неведомой фигнёй — вещь эта настолько тривиальная, что об источнике гравитации многие авторы космоопер даже не упоминают. Есть и есть, какая разница? Книга-то о другом.

Если не рассматривать всякие чисто фантастические штуки, вариант тут один-единственный — использовать вместо гравитации центробежную силу инерции, то есть заставить корабль вращаться. Как несложно догадаться, вектор будет всегда направлен от центра вовне, причём чем ближе к оси вращения, тем меньше будет искусственная гравитация. Крайне кошерно это описано у Хайнлайна в «Пасынках вселенной», где на верхних палубах корабля поколений (на самом деле они внутренние, просто жители поднимаются к ним супротив силы тяжести) царит невесомость. Сам корабль представляет из себя вращающийся цилиндр, и большинство народу живёт ближе к ободу. При этом, по сути, на саму идею это никак не влияет, но до чего же круто смотрится!

Естественно, в таком случае гравитация будет постепенно ослабевать от обода к оси (как и описано у Хайнлайна). поэтому для рациональности стоит сделать корабль не цилиндром, а тором, т. е. бубликом, примерно так:

Тогда убивается сразу целый зоопарк зайцев: в центр уезжают опасные для экипажа системы вроде АЭС, термоядерного двигателя и так далее, а хомо сапиенс живут в условиях более-менее постоянной силы тяжести.

С какой скоростью должен вращаться тор? Тут стоит сделать отступление в сторону теоретической механики: создаваемое вращением ускорение (сила тяжести) зависит от квадрата угловой скорости и от радиуса. Соответственно, бублик радиусом 1 км нужно закрутить со скоростью примерно 0,9 оборота в минуту. Линейная скорость обода не имеет значения — аборигены её всё равно ощущать не будут. Разумеется, если обод внезапно не остановится.

Энергопитание.

Об этом тоже в фантастике никто не задумывается (пожалуй, хватит уже повторять эту фразу). В лучшем случае там упоминается что-то вроде «Дорогая, становится жарковато, пойди, выключи ядерный реактор», и всё. Ну да оно и понятно — смысл описывать энергосистемы имеется только в том случае, когда это нужно для взрыва Звезды Смерти. Напомню, там подлый Скайуокер уничтожил шедевр инженерной мысли, поразив реактор протонной торпедой. Естественно, энергетическая установка — самое уязвимое место корабля, даже если она не склонна взрываться.

Это Кларк мог позволить себе описывать в «Космической одиссее» весь космический корабль как он есть, ну да на то он и классик. Впрочем, и сегодня всё зависит от жанра и структуры книги. В космоопере пофиг, где корабль берёт энергию для своих систем, в научно-фантастическом хорроре, где на этом же корабле завёлся Чужой или некроморфы — уже нет. Более того, устройство корабля можно и нужно гармонично вплетать в сюжет — например, в Dead Space протагонист мотается по всему кораблю, и действительно создаётся иллюзия присутствия, особенно учитывая выходы на поверхность, в разгерметизированные отсеки и так далее.

Итак, по порядку:

1. Солнечные батареи. Наиболее популярный на сегодня источник питания для КК, потому что халява. Солнечные батареи не требуют расходников, в космосе свет не поглощается атмосферой, благодать, в общем.

Минус — низкая мощность: конечно, техника не стоит на месте и КПД постоянно растёт, но даже с фантастическим КПД в 50 % (нынче рекорды — около 30 %) потребуются целые поля, чтобы обеспечить энергией Звезду смерти. Вот, например, относительные размеры панелей на МКС (плохо заметные пластины в центре — это радиаторы:

Эти поля, разумеется, будут очень уязвимы для космического мусора и подлых врагов. Кроме того, уже за орбитой Марса толку от солнечных батарей становится немного: эффективность их падает пропорционально квадрату расстояния от Солнца. Уехали вдвое дальше — энергии получаете вчетверо меньше.

Кроме того, панели уязвимы для космической пыли и термических нагрузок — последнее справедливо для околоземных орбит, где аппарат попеременно летает то в тени, то на солнце. Из-за изменений температуры его конструкции расширяются и сжимаются, что постепенно приводит к разрушению. Кроме того, при перегреве эффективность фотоэлементов падает.

3. Топливные элементы. В сущности, это обычный генератор, разве что работает он всё-таки не на бензине, а обычно на водороде. Для небольших кораблей наряду с аккумуляторами — самое то.

2. Радиоизотопные источники электричества. Не уступает по популярности солнечным батареям, но используется для полётов в дальний космос, то есть там, где солнечные батареи бесполезны. «New Horizons», «Пионеры», «Вояджеры» — все эти зонды использовали радиоизотопные термоэлектрические генераторы (есть, впрочем, и другие виды, помимо термоэлектрических). В отличие от АЭС, это устройство использует энергию не цепной реакции, а естественного деления ядер. Как результат — низкая мощность и большое время работы, по сравнению с которым даже аккумулятор Nokia 3310 годится в айфоны. Для автоматических зондов, впрочем, мощности хватает, тем более что установка вполне компактна. Взорваться РИТЭГ не может, а вот порадовать экипаж серьёзной дозой радиации при разрушении корпуса — ещё как.

3. Ядерный реактор. Тут надо понимать, что стандартный ядерный реактор, вообще говоря, получает электричество тем же самым путём, что и любая ТЭЦ, то есть разогревает воду до состояния пара и крутит этим паром турбины. В космосе это малоприменимо из-за описанных выше проблем с охлаждением: на Земле можно построить градирню (это те самые огромные башни АЭС, из которых валит «страшный дым», который на самом деле пар) или использовать водоёмы, в космосе — извините. Поэтому применяют термоэлектрические преобразователи — фактически то же самое, что и в РИТЭГах, только мощность выше.

Естественно, есть концепты и даже реальные прототипы АЭС относительно небольших размеров. Более того, экспериментальные ядерные реакторы — например, SNAP-10A или советский «Бук» — уже выводились на орбиту и нормально там работали, а сейчас в США разрабатывается реактор Kilopower для работы на Марсе. Смысл они имеют в основном в случае энергообеспечения Звёзд смерти и баз на пыльных тропинках далёких планет, особенно того же Марса, где нет ни нефти, ни угля, да и воды тоже нет. Для небольших кораблей это всё равно что гоняться с кувалдой за тараканами.

ЖизнеОбеспечение Пилотируемого Аппарата.

Это целый комплекс самых разных устройств. Назначение у них у всех, как сообщает капитан Очевидность, заключается в поддержании определённых условий внутри корабля, чтобы тушки космонавтов долетели до цели в более-менее живом состоянии, и опционально не испытывали в ходе полёта неприятных ощущений. Для этого у нас есть целый ГОСТ 28040-89 (да, всё стандартизированно). Ну и по порядку:

1. Системы обеспечения газового состава атмосферы. Это не только регенерация кислорода: это удаление из воздуха углекислого газа и пыли, контроль утечек, контроль примесей, например, дыма, и так далее. На одного человека требуется в среднем 0,96 кг кислорода в день.

Вариантов его пополнения на борту несколько. Первый и самый очевидный — это баллоны со сжиженным кислородом, привозимые с Земли. Именно на этом строились системы жизнеобеспечения практически на всех пилотируемых кораблях. Кроме того, в любом случае всё равно запас кислорода следует держать на борту — на случай отказа других систем. Второй способ, применяемый ныне на МКС — это электролиз воды, которая разлагается на водород и кислород. Он достаточно эффективен и несложен, хотя требует затрат электроэнергии.

Прибор для электролиза воды, на испытательном стенде.

Третий — это полностью замкнутый цикл, но о нём чуть позже.

Помимо углекислого газа, воздух может загрязняться микропримесями — метаном, угарным газом, углеводородами, аммиаком, озоном и так далее. Всё это удаляется с помощью сорбционно-каталитических процессов (просто выбросить грязный воздух в форточку не выйдет), т. е. воздух прогоняется через фильтр, заполненный химпоглотителем и катализатором, после чего возвращается обратно в комнаты, а фильтрующие вещества после отработки ресурса выбрасываются в космос. Люди — они такие, мусорят везде, где могут.

2. Системы климат-контроля. О терморегуляции всего корабля я уже писал, ну а эти приборы обеспечивают приемлемую температуру, давление и влажность воздуха.

3. Система контроля микрофлоры. Ну и фауны, конечно. Весь летящий на МКС груз (впрочем, как и вообще все космические корабли) по понятным причинам всегда проходит полную дезинфекцию, однако убить абсолютно все микроорганизмы в нём невозможно. В любом случае все эти колонии начнут плодиться и размножаться, так что однажды придётся почесать репу и заняться очисткой. Делается это сейчас с помощью электростатических фильтров: воздух прогоняется сквозь мощное электрическое поле, которое уничтожает вирусы, бактерии, споры плесени и тому подобную дрянь.

Прибор для обеззараживания воздуха «Поток». Стильно и футуристично.

Исследования показывают, что в отсутствие обеззараживающих устройств в замкнутом пространстве МКС начинают размножаться плесневые грибки, в том числе аллергические, и бактерии — анализы в японском модуле «Кибо» обнаружили даже легионеллу. Большинство незваных гостей являлись обычными для человеческого организма и были занесены экипажем, но не легионелла. Однако в любом случае воздух и поверхности космической станции сопоставимы по уровню чистоты с операционной, так что даже в случае полного отказа систем микробиологического контроля у экипажа будет достаточно времени, чтобы их наладить.

Стоит также отметить, что в наши дни существует такое понятие, как планетарная защита. Заключается оно в том, что нельзя загрязнять небесные тела земными микроорганизмами, в особенности те, где по идее могут существовать собственные виды. Эксперименты показали (и показывают), что споры и бациллы могут сохранять жизнеспособность в космическом пространстве очень долго (год и более), более того, эти мелкие падлы ещё и пытаются приспособиться к изменению условий. Так что занесение на Землю жизни из космоса вполне вероятно.

4. Система утилизации отходов (да, космонавты тоже какают). Из мочи полностью удаляется вода, после чего все твёрдые отходы тоже отправляются летать в околоземное пространство. Люди загаживают орбиту в прямом смысле этого слова, а будь высушенные человеческие какашки потвёрже, и возникла бы неиллюзорная опасность получить пробой в обшивке из-за столкновения с ними.

5. Регенерация воды. Так как каждый грамм поставок на борт МКС стоит дорого, приходится уподобляться персонажам «Дюны» и собирать всю лишнюю воду. Моча, как уже было сказано выше, испаряется, атмосферная влага конденсируется, и так далее. Норма расхода воды — 3–4 литра в день на человека, однако из них лишь небольшая часть теряется безвозвратно, всё остальное (93 % на сегодня) возвращается в цикл. Кроме того, питьевая вода йодируется — для обеззараживания. Болеть в космосе нельзя.

Что там в фантастике? Э-э, ну-у-у… как бы, это… всё тлен, короче.

Замкнутый цикл жизнеобеспечения.

На сегодня полностью замкнутый цикл на практике пока не используется — МКС по-прежнему зависит от поставок с Земли, в первую очередь это касается еды. Однако экспериментальные проекты уже разрабатывались и достигли некоторых успехов.

Советский эксперимент «БИОС-3» включал в себя помещения общим объёмом 315 кубических метров, как неплохая квартира. Регенерация кислорода и удаление углекислого газа в атмосфере производились с помощью хлореллы — микроскопических водорослей, кроме того, зэки… простите, экспериментаторы выращивали гидропонном методом целый список высших растений — для еды. Естественно, если мы говорим о будущем, все подобные овощи будут ГМО: их потребуется максимально адаптировать для космических условий, что включает в себя повышение калорийности, неприхотливость, снижение доли несъедобной биомассы и так далее.

Тут стоит сделать отступление: гидропоника, как следует из названия, означает выращивание растений не в грунте, а в питательных растворах. Почему-то многие об этом забывают и описывают внутри кораблей настоящие поля, хотя это гораздо сложнее, ненадёжно и по сути бессмысленно.

Полной замкнутости вообще во всём, скорее всего, достичь не удастся: для этого потребуются дополнительные объёмы пространства и мощности, а иногда слишком сложные циклы, так что в итоге всё равно придётся поставлять что-то с Земли. Однако если мы говорим о корабле поколений, то теоретически обеспечить минимальные нужды его жителей — в воздухе, еде, витаминах и микроэлементах — вполне возможно. Во всяком случае, на МКС уже выращивали салат, и сейчас идут разработки по созданию систем оранжерей в условиях микрогравитации, читай — невесомости. То есть прокормиться можно.

Портативные системы жизнеобеспечения.

Космический скафандр в целом предназначен для одной-единственной вещи: не дать человеку откинуть копыта в безвоздушном пространстве. Всё остальное — опционально. Удобства в том числе, так что скафандр — это отнюдь не лёгкая одежда для развлечений. Можно посмотреть, например, видеосъёмки поведения американских астронавтов на Луне: даже при пониженной гравитации они двигаются весьма неуклюже и осторожно. Из-за низкого давления снаружи скафандр раздувается (это при том, что в самом скафандре — 0,4 атмосферы), что при его массе создаёт серьёзные неудобства — рыцари в доспехах двигаются куда ловчее и быстрее, чем космонавт. Немало весит и ранец СЖО (систем жизнеобеспечения).

Естественно, структура костюма зависит от целей. Например, лунные скафандры экипажей «Аполлонов» состояли из внутреннего костюма с системой охлаждения на водной основе, основной оболочки из тринадцати слоев материала (нейлон с неопреном, алюминиевый майлар, дакрон, полиамидная ткань и внешний огнестойкий слой) и внешнего покрытия. Скафандры для выхода в открытый космос, наподобие советского «Орлана», выглядят уже иначе — они менее громоздки, хотя, к примеру, нынешний российский «Орлан-МК» весит 120 кг. А есть и скафандры для работы в самом корабле, например, американский оранжевый Advanced Crew Escape Suit — именно в нём позируют астронавты, летавшие на «Шаттлах», или советский «Сокол», в котором после прекращения эксплуатации шаттлов спускаются на бренную землю члены экипажа МКС. Они служат для обеспечения защиты человека в случае разгерметизации и прочих нехороших вещей, и носятся только во время полёта, стыковки и расстыковки. К слову, судя по внешнему виду, в эту же категорию относится гламурный скафандр SpaceX.

Всем известны сцены в некоторых фильмах, где космонавт-астронавт разбивает стекло гермошлема и потом красиво задыхается, или вдруг обнаруживает, что дышать можно, или ещё что-нибудь такое. Канонический пример — «Чужой», разумеется. Так вот, это ерунда: стёкла шлемов делаются из поликарбоната лексана, то есть из натурального бронестекла. Никакой лицехват при всём желании не смог бы его пробить, да и взрослый Чужой тоже. С другой стороны, а как тогда можно было бы обосновать его приземление на лицо любопытного землянина?..

Не стоит забывать и о светофильтре. Обычные шлемы лётчиков имеют затенение в виде покрытия поверхности стекла слоем серебра, однако в космосе интенсивность излучения гораздо выше, поэтому стёкла скафандров покрывают чистым золотом. И это далеко не самая дорогая часть снаряжения, если что.

Скорее всего, в будущем скафандры сохранят свои основные недостатки, т. е. громоздкость, неудобный ранец системы жизнеобеспечения и так далее. Однако если мы говорим о фантастике, то там внешний вид и сюжетные надобности гораздо более важны, чем достоверность (тем более если речь идёт о будущем). Так что, на мой взгляд, можно смело описывать гламурные костюмчики а-ля SpaceX и не париться. Разве что ранец СЖО забывать не стоит.

Анабиоз.

Тема анабиоза изъезжена в фантастике вдоль и поперёк. В девяти случаях из десяти при этом используется старая добрая заморозка, а иногда авторы выкручиваются и пишут «гипносон» или прочую фигню в том же духе. Оставив гипносон гипносистам, давайте посмотрим на реальность.

Естественно, речь идёт об анабиозе человека. Более простым существам и в анабиоз впадать проще, собственно, на факте его существования строится гипотеза о возможности замедления жизнедеятельности человека.

Зачем нужно именно замораживать? Всё очень просто: скорость любой химической реакции зависит от температуры. При её снижении реакция замедляется, а значит, замедляются и биохимические процессы в холодной тушке хомо сапиенс. В гипотермическом диапазоне, т. е. температуре тела выше нуля, уже проводились эксперименты на кошкахсвиньях и даже почти успешно — для этого кровь частично заменяли охлаждённым физиологическим раствором. Однако неизвестно, какие последствия для мозга и сознания человека это повлечёт. Как фантдоп, впрочем, оно вполне годится, но на коротких отрезках — жизнедеятельность замедляется, но не останавливается.

Другое дело — криогеника. Здесь возникает опасность некроза тканей: при замораживании грани кристаллов льда (а в тушке хомо сапиенс, напомню, немало воды) разрывают клетки, приводя к их гибели. Надёжных способов перевести жидкость в аморфное состояние, не убив при этом человека, сегодня не существует. Но, в принципе, право на жизнь эта идея имеет.

Ещё один вариант — это химический анабиоз. Такой описан у Уоттса в «Ложной слепоте», основан он на химических ингибиторах, замедляющих физиологические процессы. Конкретно это сероводород: опыты на мышах показали, что присутствие в воздухе крошечной дозы сероводорода приводит к гибернации, после которой мыши полностью восстанавливались. Правда, опыты на крупных млекопитающих закончились ничем, но кто знает, что будет дальше?

Системы навигации.

В пределах Солнечной системы навигация предельно проста: все возможные цели полёта находятся в поле зрения, так что вопрос, куда и как лететь, лежит скорее в области выбора оптимальной траектории, и не более того. А вот в случае межзвёздного полёта всё несколько сложнее.

Ориентироваться, разумеется, можно только по звёздам и квазарам. Других вариантов в нашей реальности попросту нет.

Представьте себе, что вы оказались в любой точке космоса в пределах, скажем, 200 световых лет от Земли. У вас есть корабль, позволяющий мгновенно перемещаться (прыгать в варпе) на расстояния от нуля до, скажем, 20 световых в любом направлении. Энергетические затраты и всё остальное во внимание не принимаем. Как определить, где вы находитесь и куда лететь?

Для этого нужно вооружиться радиотелескопом, сенсором, позволяющим точно определить светимость объекта на небе, и звёздным каталогом. Ну и калькулятором, разумеется. Далее действия навигатора выглядят так:

1) определить с помощью радиотелескопа положение квазаров. Так как квазары находятся на расстоянии сотен миллионов световых лет от Земли, у них практически отсутствует параллакс, т. е. из любой точки в нашей Галактике они будут видны практически под одним и тем же углом друг относительно друга. Это позволяет использовать их в качестве опорных точек для последующих измерений.

2) определить спектр наиболее ярких звёзд. Спектр — это своеобразный паспорт звезды, позволяющий с высокой точностью её идентифицировать путём сравнения с каталогом и ближайшим звёздным окружением. Таким образом, не нужны никакие радиомаяки, которые часто описываются у фантастов, эту роль берут на себя звёзды и квазары.

3) далее по параллаксу звёзд относительно квазаров и с помощью радиоизлучения этих квазаров можно определить точное положение корабля (относительное, разумеется), после чего определить, где должна находиться искомая звёздная система. Зная видимую величину и подсмотрев в каталоге абсолютную, можно с помощью обычного инженерного калькулятора легко определить расстояние до звезды и полететь к ней. Прыжков, однако, потребуется по меньше мере два: один длинный, основной, и один корректирующий, так как вряд ли у вас получится строго выдержать направление и угадать расстояние с должной точностью, учитывая собственное движение звезды, ограниченность скорости света и так далее. Впрочем, это меньшее из зол.

К сожалению, звёздная навигация редко упоминается в НФ и в космоопере, а если упоминается, то часто там пишут такую вот ахинею:

— …Я достиг планеты, которой нет, после слепого прыжка с опорой на маяки Схедмона, Оара и Гэг-2… а вектор знаешь на что ориентировался? На звезду…По-моему, уже хватит, чтобы уверенно задать курс.

С. Лукьяненко, «Планета, которой нет»

Звучит наукообразно, непонятно, а значит — круто. На самом деле проблемы книжных аборигенов по поиску Земли смотрятся откровенно смешно, учитывая, что они могли посещать Землю через гиперпереходы. Это ведь так просто — измерить спектроскопом излучение Солнца, или тупо посмотреть его в земных справочниках, определить спектр ближайших звёзд, а потом вооружиться мощным телескопом и найти Солнце уже на своём небе. После этого достижение цели не должно представлять особой проблемы. Впрочем, это далеко не единственная претензия к логике книги, кроме того, вспоминаем старое правило: читатель редко обращает внимание на такие мелочи.

Человек и кошка… то есть космос

Космос — враждебная человеку среда. Куда более враждебная, чем вода: если брошенный в воду хомо сапиенс сделает «буль-буль» только через несколько минут, а до того его можно вытащить обратно без особых последствий, то в космосе он моментально получит баротравму, а потом потеряет сознание. Теоретически граница в «несколько минут» сохраняется, вот только вернувшая обратно тушка будет уже не такой целой и невредимой, как до прогулки без скафандра.

Но это — в открытом космосе. И хотя в уютном кубрике корабля человек, в общем-то, вполне может нормально жить, но опасности подстерегают его и там.

Невесомость.

Как уже говорилось ранее, 99 % авторов про невесомость не пишут, что совершенно логично и не вызывает лишних вопросов даже в НФ, не говоря уже о космоопере. Введение искусственной гравитации позволяет избавиться от кучи проблем и не задумываться над каждым действием космонавтов. Читаете вы, скажем, ванильно-слащавый любовный роман в космическом антураже, и вот отношения главных героев достигают высшей точки: ОН понимает, что ОНА — любовь всей его жизни, ОНА понимает то же самое, только в отношении НЕГО, и героям остаётся только потрахаться. Вы представляете, как это сделать в невесомости? Каждый толчок в таких условиях будет разделять наших любовников, и ЕМУ придётся в лучших традициях БДСМ привязывать ЕЁ к койке, а самому держаться за какие-нибудь поручни, чтобы совершить задуманное. Понятное дело, романтики действию это ну никак не прибавит. Впрочем, для кого как.

Точно так же возникают проблемы вообще со всем, от еды до туалета. Крошки склонны летать по комнате и набиваться в нос, горло и всякие чувствительные приборы, вода собирается в шарики (к слову, шар — естественная форма жидкости) и залезает вам за шиворот, а отходы жизнедеятельности… ну, не будем о грустном. Коротко, но ярко это описано у всё того же Кларка в «Космической одиссее», и гораздо более красочно — у Николая Носова в «Незнайке на Луне». Впрочем, это трудности преодолеваемые. Сейчас даже космическая еда давно ушла от «паст в тюбиках» — на МКС члены экипажа едят вполне нормальные продукты, разве что упакованные и стерилизованные по специальным требованиям. В общем, это не самая большая беда, с которой сталкивается человек в невесомости.

Куда хуже дело обстоит со здоровьем. При первом полёте вас ждёт синдром космической адаптации — тошнота, головокружение, головная боль, иногда рвота и потеря ориентации в пространстве, а то и галлюцинации. А после длительного пребывания в невесомости спустившиеся на бренную землю космонавты, как правило, фоткаются с журналистами в полулежачем положении на специальных стульчиках. Отдельные недалёкие личности даже искренне считают, что именно поэтому американцы не могли летать на Луну — на фотках-то астронавты радостные и весёлые, а должны быть похожими на зомби. Правда, подобный эффект возникает минимум через две недели пребывания в невесомости, и до полёта «Союза-9» (17 суток) никто из космонавтов в зомби не превращался, но это так, мелочи.

Первое и самое очевидное, что подвергается негативному воздействию, это, конечно, опорно-двигательный аппарат. На Земле гравитация любезно одаряет ваш скелет и мышцы постоянной нагрузкой, в космосе — извините. Поэтому после отлёта рост космонавта увеличивается на несколько сантиметров, кроме того, он теряет около двух процентов костной массы. С соответствующими последствиями по возвращению на Землю, разумеется. Тем самым превращением в зомби — некоторое время космонавты неспособны адекватно стоять, не то что ходить.

Зато они бегают на станции: существует комплекс упражнений, позволяющий если не убрать совсем, то хотя бы снизить влияние невесомости на кости и мышцы. Беговая дорожка (гравитацию имитирует специальное устройство, прижимающее человека к полотну), эспандеры и так далее. Без них последствия были бы куда более печальными.

Например, члены экипажа упоминавшегося выше «Союза-9» выполняли 30-минутную зарядку каждый день. После возвращения они, конечно, не дотягивали по части зомбирования до возвращенцев из длительных полётов, но первые несколько часов всё равно предпочитали лежать, а в положении стоя испытывали головокружение, боль, слабость, резкое увеличение частоты сердцебиения и так далее. При ходьбе требовалась страховка, а части тела, по словам космонавтов, «ощущались необычайно тяжёлыми». Сработал в обратную сторону синдром адаптации, коротко говоря. Впрочем, и в таком состоянии вполне можно попозировать с радостным лицом на камеру (ещё один камень в огород конспиролухов).

Адаптация к невесомости происходит так: первые сутки — упомянутый выше синдром, организм охреневает от происходящего и пытается сделать хоть что-то. Далее 5–7 суток — постепенное приспосабливание к новым условиям. Развитие новых реакций, перестройка восприятия с учётом исчезновения понятий «вверху» и «внизу», и так далее. После этого начинаются метаболические сдвиги в структуре опорно-двигательного аппарата, и примерно через 4–6 недель достигается полная стабильность. И, конечно, зомбификация из-за обратного синдрома после возвращения на Землю.

Второй фактор, вызванный отсутствием гравитации — это перераспределение жидкостей в организме, а их там много. Изменяется функционирование вестибюлярного аппарата — если вас тошнит на карусели, о космосе можно забыть. Изменяется движение крови, что влечёт за собой целую массу последствий. Например, усиленную эрекцию у мужчин — по словам астронавта Роберта Маллейна, однажды он проснулся в таком состоянии, что мог бы сверлить криптонит (девушки, обратите внимание). Но эрекция ещё ладно, куда хуже то, что из-за всего этого меняется форма сердца (оно становится более круглым), повышается внутричерепное давление, потливость и так далее. Не самые приятные ощущения.

Кстати, если в упоминавшемся выше любовном романе ОН вдруг надумает бросить ЕЁ и улетит в открытый космос без скафандра (женская ревность, ну вы понимаете), ОНА не сможет даже всплакнуть по прошедшей любви. То есть всплакнуть-то ОНА сможет, а вот слёзы по щекам течь не будут. Вместо этого они будут надоедливо летать вокруг в виде капелек и мешать романтической сцене грусти.

На десерт у космонавтов падает зрение, наблюдается деградация сердечно-сосудистой системы, уменьшается масса эритроцитов в крови, нарушается водно-солевой и кислородный гомеостаз, меняется обмен веществ с преимущественно углеводного потребления на жировое, изменяется афферентация (например, космонавты не раз говорили, что еда на орбите теряет ярко выраженный вкус) и происходит ещё много весёлых вещей. Собственно, именно поэтому системы отбора жёстко отсеивают кандидатов — космонавт должен иметь лошадиное здоровье. No exceptions.

Отдельно стоит упомянуть искусственную гравитацию. Если вы начнёте ходить внутри вращающегося корабля-бублика, действующая на ваше тело тяжесть будет меняться в зависимости от направлении движения. На Земле тот же эффект создаёт циклоны и течения, но Земля слишком велика и вращается слишком медленно, чтобы грубый хомо сапиенс мог ощутить это. А вот в корабле-бублике они будут более заметны.

Если не вдаваться в линейную алгебру и теоретическую механику, то суть в следующем: создаваемая вращением искусственная грацитация зависит от угловой скорости, т. е. от числа оборотов в минуту. Двигающийся ПО направлению движения человек прибавляет к скорости обода свою собственную, так что он совершает чуть больше оборотов в минуту, чем обод, а следовательно, испытывает и большую тяжесть. В обратном направлении, соответственно, всё наоборот — он становится легче.

Попытки найти серьёзные эксперименты касательно именно такого воздействия на человека провалились, но можно прикинуть влияние силы Кориолиса для маленьких бубликов, например, диаметром 200 метров. Если вооружиться мозгомкалькулятором и посчитать, выяснится, что в случае такого бублика для обеспечения земной тяжести требуется примерно три оборота в минуту. Скорость пешехода — 5 км/ч, тогда при движении гравитация будет меняться для него на 0,85 м/с^2, или на 9 %. Для сравнения — в первые секунды движения лифта панельной девятиэтажки это изменение равно примерно 5 %.

Это достаточно заметные цифры, однако лично я не вижу ничего сверхъестественного в привыкании в к ним. В конце концов, качка на море оказывает не меньшее влияние, да ещё и нестабильное, но привыкают же к ней, а тут изменения полностью контролируются человеком — вы заранее знаете, что сейчас шагнёте и испытаете тяжесть или лёгкость, что облегчает адаптацию. Конечно, морская болезнь может и будет преследовать слабых здоровьем космонавтов, но это не идёт ни в какое сравнение с воздействием невесомости.

Радиация.

Одна из главных страшилок в отношении межпланетных перелётов. Её на полном серьёзе приводят как довод к невозможности экспедиции на Марс — типа, космонавты по пути окочурятся от радиации. Естественно, в реальности всё несколько иначе, хотя, к сожалению, не намного.

Сначала небольшое отступление и пояснение для любителей сталкерщины. Воздействие радиации на живое существо трудно поддаётся измерению, в основном потому, что радиации этой три типа (а ещё есть нейтронное излучение), и каждый работает по-своему. Например, измерение дозы в рентгенах касается только рентгеновского и гамма-излучения. Раньше использовался ещё биологический эквивалент рентгена — бэр, который конвертировал рентген с учётом воздействия альфа- и бета-частиц. Один бэр — это такая доза любого ионизирующего излучения, которая производит тот же биологический эффект, что и доза в один рентген. Сейчас в системе СИ используются две основных величины: грей, который определяет чистую энергию поглощённого излучения, и зиверт, который определяет биологическое воздействие этой энергии. Один зиверт эквивалентен одному грею при условии коэффициента качества излучения, равного единице. Коэффициент качества, в свою очередь, определяет опасность каждого типа радиации: для альфа-частиц он равен 20, для гамма-излучения — 1, для нейтронов — 5, 10, 20 в зависимости от скорости и прочих факторов. Тут сам чёрт ногу сломит, так что дальше я попытаюсь использовать наглядные сравнения.

Раз радиации три типа, надо посмотреть на составляющие получаемой экипажем дозы. Она состоит из двух факторов: солнечной радиации и космических лучей, первое — это в основном альфа и бета-частицы, второе — гамма-излучение. В нормальном режиме, разумеется, потому что во время вспышек солнечная радиация резко усиливается, так что экипажу МКС приходится укрываться возле бочек с водой, которая служит естественным щитом от протонного ливня.

Человек на МКС, где защита атмосферы куда ниже, чем на уровне моря, получает в среднем примерно 0,5–0,9 мЗв в день в зависимости от солнечной активности. Много это или мало? Для сравнения, годовая доза сотрудника АЭС — 20 мЗв, а обычного анонимуса — 1 (один). Для ликвидаторов аварий годовая доза установлена в 200 мЗв, т. е. чуть больше того, что получает в год космонавт на МКС. Ещё более простое сравнение — один час на Луне в скафандре примерно равен двум рентгеновским снимкам грудной клетки, а одни сутки на МКС — 5–6 таким снимкам. Любопытно, но космонавты на МКС сообщали о вспышках, которые иногда появляются при закрытых глазах, и о таком же эффекте, только более ярко выраженном, сообщали экипажи «Аполлонов». Считается, что это результат взаимодействия частиц высоких энергий с сетчаткой глаза, однако доподлинно пока неизвестно, так ли это.

Дальше — хуже, но ненамного. Единственные корабли, летавшие во внешний космос с людьми на борту — американские «Аполлоны» — защищались от радиации в первую очередь скоростью, вся программа при этом была той ещё авантюрой: случись в это время мощная солнечная вспышка, и экипажу пришёл бы каюк. «Аполлон-16», например, разминулся с такой всего на несколько месяцев, однако нормальный радиационный фон космоса позволял пробыть на Луне несколько дней без особых последствий. Ну как без особых — дозы колеблются в районе 0,3–1 рад (приблизительно 8-12 мЗв), это немало. Но и не смертельно. При этом эффективная радиационная защита МКС в три раза выше, чем у лунного модуля.

Но вот полёт на Марс будет длиться значительно дольше, даже при полёте по гиперболической траектории за 40 дней. Средняя суточная доза, измеренная миссией MSL во время полёта к Марсу, составляла примерно 1,8 мЗв в день — столько, сколько вы бы получили за два года на Земле. Девяносто пять процентов этой дозы — гамма-излучение, так как обшивка КК неплохо задерживает альфа- и бета-частицы. Однако солнечные вспышки меняют картину: во время них доза резко возрастает, иногда в несколько раз. Вспышка класса X, наиболее мощного, вполне может убить экипаж. Радует только то, что такие вспышки — большая редкость.

Однако если мы говорим о регулярных полётах в космосе, возникают проблемы. Во-первых, совершенно очевидно, что ползти к Марсу 500 дней по гомановской траектории бесполезно и бессмысленно — пассажиры как раз успеют получить максимально допустимую дозу в 1000 мЗв. Максимально допустимую за всю жизнь, если что, причём это всё равно значительно увеличит риск раковых заболеваний, повредит структуру ДНК и добавит ещё много-много радости будущим марсианам. Полёт же по гиперболической траектории за 40 дней хоть и выглядит более привлекательным в плане радиационной безопасности, требует мощных двигателей с высоким удельным импульсом, а с ними пока что туговато.

Негативные последствия от облучения бывают самыми разными. Первое и самое очевидное — возникновение хромосомных аберраций, мутации и вообще стерилизация. Например, медицинские исследования космонавтов МКС показывают значительное увеличение количества эпигенетических маркеров в организме. Второе — увеличение риска развития рака. Дальше — катаракта, нарушения обмена веществ, и так далее. Много всего.

Какие могут быть способы защиты от всего этого? Их, по сути, два — изоляция организма (об этом я уже писал ранее) и медикаментозная поддержка, то есть радиопротекторы. В будущем, вероятно, появится третий — генетическая модификация человека, повышающая его устойчивость к гамма-излучению. Но пока об этом можно только мечтать.

Что там в фантастике? Радиация там упоминается очень редко и обычно фоном. Из немногих случаев, когда она реально влияет на сюжет — Хайнлайн, «Пасынки вселенной». Ну и заклёпочники часто упоминают радиационную защиту в самых разных формах. На этом всё и заканчивается.

Перегрузки.

В 99.99 % они описываются примерно так: «навалились перегрузки». В лучшем случае ещё напишут, как они вдавливают космонавта в кресло. И всё.

По большей части, собственно, описывать что-то ещё не нужно, потому что сцена взлёта-посадки несёт исключительно утилитарную функцию отделения одной сцены мочилова с сексом от другой, и что там написано, дело десятое. Однако иногда всё-таки нужно понимание, что же такое перегрузки и как они влияют на человека, а это нечто куда большее, чем простое «вдавило в кресло».

Один из главных факторов влияния — это, конечно, увеличение веса крови, которую качает сердце. При поперечных перегрузках это не столь опасно, так как естественный ток крови почти не нарушается, а вот при продольных она может приливать к ногам или к голове, вызывая потерю сознания, рвоту, тошноту, инсульты и ещё множество весёлых вещей. Именно поэтому космонавты при взлёте находятся в положении «лёжа».

Лётчикам-истребителям, увы, не так повезло.

Страдает зрение. Если не сопротивляться перегрузкам, примерно на 4 g периферийное зрение исчезает, превращаясь в мутную пелену, а на 6–7 g отключается полностью. Человек находится в сознании, может думать, говорить (хотя это ещё постараться надо), но слепнет. Если же сбросить перегрузку, зрение тут же возвращается. Более второстепенная, но не менее важная деталь — отяжеление рук и ног. И если на ноги, в сущности, пофиг, то вот поднять руку при 5–6 g уже проблематично.

Страдает мозг — отток крови к ногам вызывает кислородное голодание, и рано или поздно человек отключается (при 10 g — через несколько секунд). Поэтому, собственно, в истребители обычно берут людей небольшого роста — они лучше переносят продольные перегрузки. Двухметровый гигант-лётчик-истребитель не то чтобы нонсенс, но вызывает вопросы.

При катапультировании из самолёта кратковременные перегрузки могут достигать 25 g, что приводит к повреждениям опорно-двигательного аппарата и прочим весёлым последствиям. После определённого количества таких катапультирований лётчик обычно комиссуется.

Ну и наконец, страдает тот самый опорно-двигательный аппарат. Если лётчик весит 70 кг, то при 6 g он будет весить 420 кг — несколько минут в таком виде заменяют неделю спортзала. Необратимых последствий, по-видимому, оно не привносит, но ломить мышцы после полёта будет.

Всё это верно не только в отношении самолётов, но и в отношении космических истребителей — в манёвренном бою перегрузки вполне могут достигать аналогичных для атмосферных машин. Как с этим бороться? Существуют противоперегрузочные костюмы, суть которых заключена в наличии специальных ремней на бёдрах и в других жизненно важных зонах. При перегрузках эти ремни пережимают кровоток и позволяют выдержать более высокую тяжесть, не строя из себя диснеевскую принцессу. Космонавты таких не носят, так как испытывают менее опасные поперечные перегрузки, а в космосе на истребителях не летают, а вот Люку Скайуокеру такой не помешал бы.

Автопилот.

Или о роли кожаного мешка, служащего прослойкой между пультом и сидением в кабине пилота.

Так уж вышло, что в технике сейчас всё больше действий выполняет автоматика. В особенности в авиации, где препятствий на пути нет, не считая погодных, и программа проще. Ну и в космонавтике, естественно. Теоретически самолёт сейчас может взлететь, перелететь через Атлантику и сесть на аэродроме вообще без людей на борту, ориентируясь только на показания GPS и приборов навигации. Даже в штатном режиме, когда машиной управляет жалкий биологический разум, значительную долю берёт на себя всё та же автоматика. Это, конечно, не F-117, который без помощи компьютера летать вообще не мог ввиду аэродинамики, недалеко ушедшей от аэродинамики утюга, но тем не менее. На всех современных самолётах вроде F-22 компьютер — полноправный участник полёта, так сказать, второй пилот, и может даже взять управление на себя, если кожаный мешок не выдержит слабеньких перегрузок в 8G и потеряет сознание. Случаи уже были.

Встаёт очевидный вопрос, а зачем тогда вообще нужны убогие куски мяса на борту какого-нибудь космического грузовика будущего? Чтобы дать ответ, сначала нужно определиться, насколько мощным будет ИИ в этом самом будущем. Современные компьютерные системы обладают одним существенным недостатком — они неспособны принять решение в нестандартной ситуации. Даже нейросети обучаются на каком-то материале и следуют алгоритмам. У человека в башке тоже расположен компьютер, пусть и аналоговый, вот только алгоритмы в нём гораздо более сложны (хоть и не у всех людей), а обилие багов превращается в фичу и даёт способность к творчеству — и, судя по всему, именно она в свою очередь позволяет придумать выход из ситуации, не предусмотренной правилами и стандартами.

Машины этого лишены.

Таким образом, кусок мяса в кресле пилота потребуется как минимум для одного: принять решение в случае нестандартного ЧП. Тут нужно обратиться уже к целесообразности. Нестандартное ЧП в 99.99 % случаев приведёт к потере корабля. Подавляющее большинство утерянных АМС и пилотируемых кораблей — это следствие одной-единственной ошибки в ПО или одного отказавшего датчика, что повышает риски по сравнению, к примеру, с химической промышленностью. Напомню, меметичное «Хьюстон, у нас проблема» — следствие отказа какого-то вонючего третьесортного термостата, о существовании которого на борту, скорее всего, никто из астронавтов вообще не знал.

Сколько стоит космический грузовик, его груз и одна миссия по перевозу из точки А в точку Б? Мне думается, что даже в будущем это будут значительные цифры. Гораздо более значительные, чем устройство системы жизнеобеспечения и зарплата космического дальнобойщика. Да, аварии на борту будут случаться в 0,1 % случаев — но суммарно, скорее всего, расходы на дальнобойщика и СЖО будут меньше потерь от аварий за то же время. Короче, это уже число экономический расчёт, который будет выполняться специалистами на основе реальных, подчёркиваю — реальных данных. Иными словами, тезис «человек на борту в будущем не будет нужен» возможен только если автор задекларировал существование сильного ИИ, способного к творческому подходу. Нет такого ИИ — извините, претензия неуместна.

Тот же подход применим и в случае нестандартных миссий, например спасательных, как у меня в «Когнитивной симфонии», или исследовательских, где заранее неизвестно дерево решений и его придётся строить по ходу дела. Про пассажирские перевозки и говорить нечего. Там в любом случае придётся обеспечивать комфорт на борту, и наличие ещё одного кожаного мешка с навыками пилота не сильно повысит эксплуатационные расходы.

Яблони на Марсе

Может показаться, что терраформирование — очень популярная тема в научной фантастике, но это раньше, а сейчас как-то не очень — все больше любят космооперы, мочилово, секс и прочие радости жизни, а НФ про терраформирование не в тренде. Впрочем, неудивительно: производственные романы писать куда трудней, чем боевики.

Чтобы посадить яблони на планете, изначально непригодной для жизни, нужно привести в норму все её астрофизические параметры — так, чтобы получившиеся в итоге условия позволили человеку жить на ней без особых мучений. Норма при этом, как я уже писал ранее, относительно общего диапазона очень узкая, что удручает.

Главное препятствие — это, разумеется, масштаб. Фактически именно он разваливает все романтические мечты фантастов и сбивает их с небес в суровую реальность.

Которая таки да, бессердечная сука. Чуть ли не более жестокая, чем даже в случае с межзвёздными перелётами.

Гравитация.

Известно, что силу тяжести на планете определяют две вещи: её размер и средняя плотность. Ни с тем, ни с другим человек совладать сейчас не может даже гипотетически — если для, скажем, выравнивания оси вращения есть монструозные проекты вроде бомбардирования планеты астероидами, то относительно силы тяжести остаётся только сосать лапу. Проще найти новую планету, чем пытаться выкопать или досыпать негодную.

Вспоминая проекты терраформирования Марса, хочется задать их авторам логичный вопрос — ребята, а как вы там жить будете при 0,38g? Насколько быстро ваши дети станут смуглыми и золотоглазыми, только не такими красивыми, как у Брэдбери, а вытянутыми худыми существами, мало похожими на людей? Есть и ещё одно коварство низкой гравитации: такие люди не смогут вернуться на Землю без специальной аппаратуры и коронарных шунтов. Тянет задать логичный вопрос, а останутся ли они тогда людьми?

От гравитации зависит в том числе и плотность атмосферы, и как следствие уровень радиации на поверхности. В общем, тут всё просто — либо искать подходящую планету, либо строить Мир-Кольцо. Последний вариант КОЛЬЦО НЕСТАБИЛЬНО как по мне, нереален в рамках более-менее адекватных представлений о прочности материалов и вообще механике.

Температура.

Как несложно догадаться, она зависит от расстояния до звезды и её светимости. Существует понятие обитаемой зоны — промежутка, в котором температура на планете будет более-менее соответствовать земной, однако не всё так просто. Например, Венера находится от Солнца дальше, чем Меркурий, а температура на ней даже выше из-за очень плотной атмосферы. Поэтому свою роль тут играют ещё и другие параметры.

Как можно изменить среднюю температуру планеты? Лично я, когда продумывал процесс терраформирования Клэр из «Когнитивной симфонии», обнаружил только один более-менее приемлемый способ — это парниковый эффект. Венера такая горячая именно из-за него, и задача создать этот эффект вполне по силам человеку, хотя и потребует немало времени и сил. Естественно, речь не идёт о постройке множества заводов, которые выдували бы в атмосферу углекислый газ: на мой взгляд, куда эффективнее в этом плане будет генная инженерия. Засеять поля какими-нибудь грибками, которые гибнут при определённой концентрации нужного газа (СО2 или других), а до того работают живыми синтезаторами — это более чем осуществимо.

Что там у нас с Марсом? Его атмосфера почти целиком состоит из углекислого газа, однако на поверхности всё равно холодно из-за очевидной причины — давление там составляет всего 1 % от земного, и парниковый эффект минимален. Если же сделать нормальный плотный воздух, вполне возможно обогреть марсианские равнины до приемлемой температуры.

Если отринуть законы физики и включить воображение, появляются другие варианты. Например, охладить планету можно с помощью экрана, установленного в точке Лагранжа между ней и звездой. Точка Лагранжа — это место, где тело будет находиться в равновесии относительно всей системы. Однако просто повесить экран туда и забыть не выйдет — постепенно он будет улетать оттуда под действием возмущений со стороны остальных планет, так что потребуется постоянная корректировка.

Кроме того, при попытке задуматься, сколько же материала нужно для его постройки и какие требуют физико-механические характеристики, волосы встают дыбом. Ведь чем больше постройка, тем проще ей поломаться и тем меньше у неё собственная жёсткость. Стальная проволока сечением 1 мм и длиной 1 см достаточно жёсткая, однако та же проволока длиной 1 м очень легко сгибается. Другими словами, экран надо постоянно поддерживать в равновесии, предотвращая изгиб. Для этого потребуется огромное количество энергии — можно, конечно, превратить экран в огромную СЭС, но это не решит проблему полностью. Кроме того, это не слишком-то очевидно, но эффективность фотоэлементов СЭС падает с повышением температуры. А на орбите нашего солнечного экрана будет очень жарко.

А вот Венера не сильно нуждается в охлаждении. Средняя температура атмосферы Земли — всего 15 С, средняя же температура терраформированной Венеры — 26 С. Скорее всего, жить у экватора там не смог бы никто, но вот в умеренных поясах и выше — вполне. Конечно, для достижения такой температуры сперва надо заменить атмосферу на земную, но об этом позже.

Разогреть же планету, например, Марс, можно с помощью астероидов. Но тут возникает множество нюансов, например, сопутствующий ущерб. Астероид диаметром всего 9 м высвободит энергию, эквивалентную примерно 400 килотоннам тротила, или восьми Хиросимам, а вот нагрев от такого удара будет не очень велик. Как вариант, можно использовать ледяные астероиды, благо что мы одновременно решаем задачу доставки воды и создаём парниковый эффект с помощью водяного пара — однако проблема тут та же, нагрев слабый, а разрушений много. Кроме того, большие астроиды надо как-то раскалывать на куски не больше 50 метров в диаметре.

Более реалистичный вариант возможен при наличии на планете залежей гидратов, то есть соединений с водой. Термоядерные взрывы в этих местах приведут к испарению воды и созданию всё того же парникового эффекта. Сколько времени займёт разогрев?

Много. Очень много. Но другого мы как бы и не ждали.

Продолжительность дня и ночи.

Если не вдаваться в чистую фантастику вроде бомбардирования планеты астероидами (что вполне может привести к превращению её в венерианское пекло), то изменить длительность суток никак нельзя.

Однако можно уменьшить негативные эффекты от слишком медленного вращения вокруг своей оси. Например, моя Клэр — спутник газового гиганта и находится в приливном захвате относительно него, а значит, её сутки равны сидерическому периоду, «году» — в моём случае это примерно 14 дней. Само собой разумеется, что за такой долгий день Клэр будет перегреваться, а за долгую ночь — замерзать. Этот эффект будет сглажен перемещением воздушных масс, но всё же останется.

За решением стоит опять обратиться к Венере. Её сутки равны 246 дням, что даже длиннее её же года, однако разница температур между дневной и ночной стороной составляет всего 4 градуса — в основном потому, что солнцу тяжело светить сквозь облака из серной кислоты и находящийся в сверхкритическом состоянии при 90 атмосферах углекислый газ. Понятное дело, при средней температуре в 467 С вам в случае попадания на Венеру будет глубоко пофиг, жарче там на четыре градуса или нет, однако в случае Клэр умеренный парниковый эффект позволяет сгладить температурные колебания и улучшить условия жизни. Правда, для этой цели пришлось включить демиурга и отнести её дальше от звезды (изначально она располагалась на расстоянии 2,77 астрономических единиц от Проциона — тогда Клэр получала бы столько же тепла и света, сколько и Земля). Ну да чего только не сделаешь ради искусства.

Но вы следите за руками, да? Влиять на большинство астрофизических параметров планеты практически невозможно, если мы говорим о более-менее реалистичных проектах. В воображении — сколько угодно.

В воображении можно всё-таки включить Разрушителя и обрушить на ту же Венеру дождь из астероидов, каждый под точно заданным углом. Тогда планета раскрутится и всем станет хорошо. Правда, остывать после этого Венера будет очень долго, её кора будет разрушена, но это так, детали. Другая, ещё более прозаическая причина — таких астероидов потребуется очень много, и энергозатраты на этот проект выходят за рамки фантастики.

Магнитное поле и радиация.

Доподлинно неизвестно, есть ли зависимость между длиной суток и силой магнитного поля — у нас тупо нет статистики. У Венеры, например, поля нет, но его нет и у Марса, хотя его сутки сравнимы с земными. В случае с Клэр я прикрыл её магнитосферой газового гиганта, однако если обратиться к Марсу, там всё несколько сложнее. С одной стороны, отсутствие магнитного поля не сильно повредит живущим на поверхности людишкам: нужна лишь плотная атмосфера, которая и вносит основной вклад в защиту от радиации. С другой — магнитное поле защищает эту атмосферу, улавливая тяжёлые частицы и образуя радиационные пояса: например, на Венере из-за его отсутствия водяной пар расщепляется, а получающийся в результате лёгкий водород улетает в космос. Процесс этот, конечно, занимает не одну тысячу лет, но он всё же присутствует.

Во всяком случае, это не та беда, ради которой стоит ломать голову в первую очередь.

Атмосфера.

Предположим, мы всё-таки нашли планету с подходящими гравитацией температурой, магнитным полем, длительностью суток — может, проще таки найти другую, где ещё и атмосфера нормальная? Ну ладно, положим, все уже заняты и целесообразно всё-таки переделать эту. Вот и вопрос, как?

Легче всего эту задачу оказалось решить от обратного — то есть не определить, как из атмосферы планеты N сделать земную, а понять, какие вообще типы атмосфер пригодны для переработки.

Ответ, я думаю, вы знаете: почти никакие.

Что нужно получить в конце процесса? Нормальный состав земного воздуха: 21 % кислорода, 78 % азота, остальное — углекислый газ и всякие примеси, давление — одна атмосфера. Теоретически кислорода может быть и больше, но это уже детали. Его ещё надо откуда-то взять.

Первое, что приходит на ум — разумеется, фотосинтез. Причём наиболее эффективны в этом плане вовсе не «зелёные лёгкие планеты», то есть деревья, а хлорелла — одноклеточные водоросли. Для процесса ей нужна вода, углекислый газ и свет. Тогда задача переходит уже в чисто инженерную плоскость: нужно вооружиться генной инженерией и вылепить специальный вид хлореллы, неприхотливый, быстро размножающийся, эффективно выделяющий кислород — и начать засевать им планету. Если воды мало, для тех же целей можно использовать отдельные виды архей — бесхлорофильный фотосинтез менее эффективен, но не требует воды.

Собственно, больше на ум не приходит ничего. Другие способы получения кислорода требуют специфических соединений вроде пероксида натрия, и для проекта в масштабах планеты непригодны.

Как следствие — если в атмосфере планеты нет углекислого газа, насытить её кислородом будет ну очень трудно. Можно сказать, невозможно. Спасает разве только то, что всё-таки именно из него состоят атмосферы планет земной группы, в том числе земная несколько миллиардов лет назад. Думается, что экзопланеты последуют этому правилу.

Остальное зависит от состава атмосферы конкретной планеты. Например, аммиак можно разлагать на азот и воду, сам азот не трогать. Однако так или иначе кардинально изменить атмосферу очень трудно, читай — невозможно. Например, что делать с венерианской атмосферой? Даже если она остынет, потребуется откуда-то взять азот или гелий. Химическим преобразованием с помощью биологических процессов можно сделать многое, но не всё.

В конечном итоге я пришёл к газовой смеси из азота, углекислого газа, небольшого количества кислорода, метана и аммиака. Других вариаций, собственно, особо и не видно-то. Да и эта смотрится слишком уж подозрительно. Знаете, почему? Внезапная догадка заставила меня влезть в гугл — и таки да, примерно такой же газовый состав имела атмосфера молодой Земли.

Такие дела.

И ведь всё это касается чистого превращения одной атмосферы в другую. Если, как на Марсе, её тупо мало, проблема оказывается куда серьёзнее. Например, там нужно не просто преобразовать газы, но откуда-то их взять — четыре квинтиллиона килограмм в случае Красной планеты. Четыре квинтиллиона — это 4 000 000 000 000 000 000. Вопрос риторический.

Один из вариантов решения проблемы хотя бы локально — это создание атмосферных стаканов. То есть берётся самое глубокое место на планете, выкапывается ещё глубже, и там-то и живут люди. Более того, будут образовываться кислородные оазисы, из которых живительный газ распространяется в остальную атмосферу с помощью диффузии. Теоретически это реально, хотя масштабы работ, разумеется, по-прежнему циклопические.

Но где наша не пропадала.

Вода.

Если на планете воды примерно как на Марсе, то есть кот наплакал, у нас большие проблемы. Вариантов водоснабжения имеется два: либо получить воду химическим путём с помощью наших многострадальных грибков или бактерий, либо привезти её из космоса.

Однако если мы говорим о фантастике, то тут вопрос в том, что пишет автор. Если производственный роман, то эти детали, несомненно, важны. А если рассказ о конфликте интересов, как Джек Вэнс в рассказе «Ничья планета», то уже не очень.

Может показаться, что вариант с доставкой воды извне более реалистичен, но это только на первый взгляд (в общем-то, на первый взгляд и химический синтез тоже вполне реализуем). В принципе, теоретически возможно установить двигатели прямо на каком-нибудь ледяном астероиде и с помощью коррекции орбиты вывести его к нужной нам планете. Однако дальше возникает вопрос, как слить эту воду на поверхность. Просто бухнуть астероид вниз — не слишком хорошая мысль: удар такой мощи причинит чудовищные разрушения, а водяной пар улетит в атмосферу и добавится к парниковому эффекту. Можно, разумеется, совместить приятное с полезным, но в любом случае стоит разрезать астероид на куски помельче, что является далеко не тривиальной задачей.

Вариант, впрочем, не самый худший.

А что с химическим синтезом? В клетках расселённых на планете существ может происходить следующее:

CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O

2CH4 + H2O + O2 = 5H2 + CO + CO2

4H2 + CO2 = CH4 + 2H2O

На выходе получается вода, немного водорода, углекислого и угарного газа. Угарный газ можно сразу окислять:

2CO + O2 = 2CO2

На всё это тратится много энергии, вода и кислород участвуют в цикле, но в конечном итоге идёт постоянный прирост.

Однако дьявол кроется в цифрах. Масса атмосферы Земли — примерно 5,1е18 кг, из них 23 % — кислород. Масса гидросферы Земли — примерно 1,4е21 кг, однако немалая её часть — это глубины океана, без которых вполне можно обойтись. Если сделать на это поправку и снизить необходимое количество воды до 2,55е19 кг (это примерно равносильно покрытию 10 % поверхности Земли со средней глубиной в 300 метров), выяснится, что в воду придётся переработать весь кислород, метан и водород в атмосфере, оставив планету без газовой оболочки вообще, причём даже этого количества всё равно не хватит и на пятую часть наших океанов.

В результате остаётся только включить демиурга и написать, что на планете уже имеется незначительное количество воды — хотя бы 8-10 % от земной. Для существования цивилизации хватит. Да и реальности не особо противоречит.

Биосфера.

На фоне всего вышеперечисленного задача создания биосферы выглядит почти что элементарной. Но если вы надеялись быстро высадить деревья, остыньте. Грунт нашей безжизненной планеты ещё надо превратить в почву, то есть высадить в него микроорганизмы и хорошенько удобрить, чтобы будущие деревья не померли без питания. Потом можно запустить зверей, насекомых, грибов и так далее, причём потребуется тщательно просчитать экологию всего этого зоопарка и следить, чтобы не было как в Австралии, где законы сейчас вообще запрещают ввозить в страну любую живность без разрешения. Всё потому, что австралийцы не раз уже обжигались на всяких кроликах — экосистема их изолированного материка работает сама по себе, и внешний фактор легко может её нарушить. Так и тут.

Мало того, многое ещё зависит от степени ядовитости бывшего состояния нашей планеты. Например, в грунте Марса были обнаружены перхлораты, которые уничтожили бы картошку Мэтта Дэймона, оставив его без еды. А всякие кислоты, щёлочи, ядовитые газы и тому подобное ещё долго будут радовать животных своими эффектами.

Под куполом.

Альтернативный вариант, гораздо более реалистичный, чем почти всё вышеописанное — это не менять планету, а построить на ней поселения с собственной замкнутой средой. Естественно, определённые параметры — гравитация, например — всё равно должны быть подходящими для человека, однако найти планету с приемлемой силой тяжести несравненно проще, чем найти таковую со всеми нужными параметрами.

Преимущества такого подхода очевидны. Создать нужные условия в объёме 100–200 кубических километров куда проще, чем в объёме целой планеты. Это ликвидирует главное препятствие, упомянутое выше — то есть масштаб. Правда, точно так же снижается и вероятная экологическая ниша: в купола миллиарды человек не расселить. Но это уже вопрос цели, а не методов.

Итак, предположим, мы нашли на какой-нибудь планете крупные залежи хреноптаниума. Настолько крупные, а главное, настолько уникальные, что даже меланж по сравнению с хреноптаниумом — какашка (впрочем, он ведь и есть…). И их добыча в условиях враждебной среды — рентабельна. Ну или просто кучка изгоев угнала Звезду смерти и решила скрыться от бывших врагов на необитаемой планете. Варианты есть разные. Как им обустроить родной дом?

Если условия на планете не настолько адские, как на Венере, то решение первой задачи — изоляции от внешнего мира — оказывается не таким уж сложным. Автоматическим системам глубоко пофиг, из углекислого газа там атмосфера или нет, лишь бы она не была сильно агрессивной и не разъедала их структуры. Работать в атмосфере из фтора как-то некомфортно, согласитесь. Что до купола, то возникает очевидный вопрос о его размерах: возможности конструкционных материалов небезграничны. Наиболее эффективной структурой предполагается этакий потолок, опирающийся на мощные колонны, а лучше — сразу на жилые здания, которые этими колоннами и выступают. Покрыть этим целый город вполне возможно, при условии наличия рядом сырья, разумеется, и заводов по производству стекла и стали.

Ещё один вариант — это поселиться под землёй, но тогда возникают логичные проблемы в виде отсутствия солнечного света, который необходим для слишком многих процессов. Устраивать филиал Метро, когда есть возможность жить наверху, явно не стоит.

И тут всё упирается в уже упоминавшуюся выше экологию. Организовать замкнутый цикл в объёме 600 кубических метров — совсем не то же самое, что организовать то же самое в масштабах целого города. Причины очевидны: количество факторов увеличивается, равно как и размеры системы, и контролировать всё это становится гораздо сложнее, хотя и проще, чем для австралийцев с их материком. Все выпускаемые внутрь виды должны проходить тщательную проверку, все они должны иметь заранее запланированные возможности для стерилизации и так далее. О том, что все это — ГМО, не стоит даже и упоминать.

Почему провалился грандиозный эксперимент по созданию искусственной биосферы, он же «Биосфера-2»? Потому что сделан он был кое-как. На площадь в полтора гектара создатели высадили аж 3000 видов растений и 4000 — животных, создав несколько экосфер, которые, вообще говоря, плохо работают друг с другом. Естественно, всё это вступило в конфликт, лишившиеся естественных врагов организмы начали бурно размножаться, а другие хиреть, и всё пошло под откос.

Подробно разбирать провалы «Биосферы-2» здесь нет смысла, но я остановлюсь лишь на одном моменте: снижение уровня кислорода. Как выяснилось, он исчезал из-за того, что колонисты взяли для фермы плодородный чернозём, который — вот сюрприз! — богат бактериями, потребляющими кислород. В результате его пришлось закачивать извне, чтобы господа учёные не задохнулись.

Поэтому замкнутая биосфера искусственной колонии не должна быть разнообразной, как бы ни печалились по этому поводу защитники редких видов животных. Всё очень просто: больше видов — сложнее всё это рассчитать и контролировать. Яркий пример у нас уже есть.

Визуальные красоты.

Это не относится к терраформированию, но упомянуть всё же хочется — тема слишком популярная, чтобы оставить её в стороне.

Речь, разумеется, идёт о небесах на чужих планетах. Очень часто их рисуют примерно так:

Однако в реальности если сделать Землю спутником Юпитера и поместить её на орбиту Каллисто, где вращается моя Клэр и где радиационные пояса не будут досаждать жителям, то выглядеть это будет всего лишь так:

Естественно, я задался вопросом, насколько можно без вреда для реальности увеличить Юпитер, чтобы он смотрелся более величественно. К сожалению, жестокое насилие над маткадом (а потом над фотошопом) не позволило достичь желаемого: выяснилось, что изображение на первой картинке не вписывается вообще ни в какие рамки. Планета находится слишком близко к гиганту и была бы разрушена приливными силами. Максимум, на что хватило моих сил, это вот это:

За основу взята планета HAT-P-32b, которая в два раза больше Юпитера, но при этом более-менее равна ему по массе. Здесь её угловой размер — 10 градусов, т. е. в 20 раз больше Луны. До вида с первой картинки, как видите, далеко.

Итог.

Надо понимать, что найти планету-двойника Земли почти нереально, то есть человеку всё равно придётся подстраиваться над изменённые параметры.

Как может выглядеть подгонка более-менее пригодной к терраформированию планеты? Сперва рассеиваются колонии архей, бактерий и одноклеточных водорослей, продуцирующих из метана, азота и углекислого газа кислород, воду и связанный азот для подготовки почвы. Затем, когда почва более-менее насыщается удобрениями, планету постепенно засевают растениями. Состав атмосферы на текущий момент крайне неоднородный — дышать можно лишь в ограниченных зонах высокой концентрации растений и атмосферных стаканов, причём зоны должны быть защищены от ветров. Колонисты, скорее всего, живут именно в таком месте.

Дальше формируется животный мир.

Понятное дело, что в случае Клэр я выбрал не самый простой вариант — планету у газового гиганта, однако обратите внимание, сколько раз мне пришлось активировать режим бога из машины и править те параметры, которые оказались не под силу человеческим возможностям. Собственно после всех итераций люди лишь создали парниковый эффект, поменяли состав атмосферы и удобрили почву (точнее, собирались начать это делать на момент событий книги) — всё остальное добрый автор сделал сам, да и то пришлось натягивать сову на глобус. Разумеется, Клэр — всего лишь декорации для разворачивающегося сюжета, и в сущности весь этот процесс в книге лишь упоминается, но в целом ситуация удручает. Не будет никаких яблонь на Марсе.

В первую очередь потому, что на Марсе они попросту не нужны.

Словарь космических терминов

Аберрация — искажение чего-либо, в основном это применяется к явлениям. Например, если Солнце вдруг станет зелёным — это будет аберрация.

Абсолютная звёздная величина — мера истинной яркости звезды — та видимая звёздная величина, которую имела бы звезда с расстояния 10 парсек. Шкала логарифмическая и обратная, т. е. чем ярче объект, тем меньше его звёздная величина. Очень яркие объекты могут иметь отрицательное значение звёздной величины.

Абляция — явление «сдувания» с поверхности тела части его вещества высокоскоростным потоком горячего газа. На принципе абляции построена теплозащита многих возвращаемых космических аппаратов, например, «Восток-1», на котором летал Гагарин.

Аккреционный диск — диск вещества, вращающийся вокруг чёрной дыры или тесной двойной звезды.

Аналемма — кривая, которую описывает Солнце на небе в течение года, если фиксировать его положение ежедневно в одно и тоже время суток.

Апекс — точка на небесной сфере, определяющая направление движения космического объекта.

Апоцентр — наиболее удалённая от центрального тела точка орбиты. В случае, если центральное тело — Солнце, эта точка называется афелием, если Земля — апогеем, если звезда — апоастром. Наиболее близкая точка орбиты, соответственно, называется перицентром (перигелием, перигеем, периастром).

Аппроксимация — упрощение чего-либо, например, замена длинной громоздкой формулы менее точной, но гораздо более простой, или сложной кривой линии ломаной.

Барстер — вспыхивающие космические рентгеновские источники, представляющие собой аккрецирующие нейтронные звёзды с орбитальными периодами от нескольких часов до нескольких дней.

Блазар — мощный источник электромагнитного излучения вокруг сверхмассивных черных дыр в ядрах некоторых галактик. Они характеризуются непрерывным спектром во всех его диапазонах и очень слабыми спектральными линиями.

Болид — очень яркий метеор, возникающий при входе в земную атмосферу достаточно крупных метеороидов. Например, взрыв Тунгусского метеорита — это болид.

Возмущение (пертурбация) — малое отклонение от нормального состояния, вызванное внешними причинами. Чаще всего применяется к искривлениям орбиты вследствие влияния гравитации других тел.

Геодезическая линия — кратчайший путь между двумя точками в искривлённом пространстве-времени. В плоском пространстве-времени геодезическая — это прямая линия.

Геосинхронная орбита — орбита, при движении по которой объект находится всё время над одной и той же точкой Земли. Геостационарная — это когда он ещё и над экватором.

Главная последовательность — совокупность звёзд на диаграмме Герцшпрунга — Рассела, которые используют в качестве источника энергии термоядерную реакцию синтеза гелия из водорода. Звёзды вне главной последовательности — это, как правило, гиганты, живущие недолго по меркам астрофизики. Понятие «звезда сходит с главной последовательности» означает, что звезда исчерпала запасы водорода и превращается в красного гиганта.

Горизонт событий — совокупность тех мест в пространстве-времени вокруг чёрной дыры, где с точки зрения наблюдателя время останавливается.

Гравитационная линза — искажение изображения объекта под действием сильного гравитационного поля.

Гравитационное красное смещение — эффект изменения частоты электромагнитных волн при удалении от массивных объектов. Благодаря ему можно вычислить их собственную скорость.

Гравитационный манёвр — увеличение или уменьшение скорости космического аппарата при его пролёте вблизи массивного космического тела. Именно на гравитационных манёврах построены полёты многих космических аппаратов для исследования дальнего космоса.

Диссипация — процесс рассеивания чего-либо, например, энергии или газов из атмосфер космических объектов.

Звёздный ветер — поток частиц, постоянно испускаемых звездой.

Ионный двигатель — двигатель, использующий разгон ионизированного газа в электрическом поле для создания тяги. Характеризуется малой тягой, но очень высоким удельным импульсом (т. е. малым расходом топлива).

Квазар — класс звёздоподобных и очень ярких объектов. Предположительно являются ядрами галактик на ранних этапах развития.

Магнетар — нейтронная звезда, обладающая мощнейшим магнитным полем напряжённостью иногда до сотен триллионов Гс (для сравнения, магнитное поле Земли имеет напряжённость 0,25-0,65 Гс).

Магнитопауза — граница магнитосферы небесного тела, на которой давление магнитного поля равно давлению окружающей магнитосферу плазмы.

Магнитосфера — область космического пространства вокруг больших планет, где солнечный ветер и космические лучи взаимодействуют с их магнитными полями.

Маневровый двигатель — вспомогательный двигатель для управления космическим аппаратом.

Металли чность — относительная концентрация элементов тяжелее водорода и гелия в звёздах или иных астрономических объектах. Влияет на возможность образования у такого тела планет — например, низкая металличность не позволит образоваться землеподобным планетам.

Нейтронная звезда — звезда, состоящая в основном из нейтронов. Обладают очень большой плотностью.

Низкая опорная орбита — орбита космического аппарата, на которую он выходит перед переходом на более высокую (или перед отлётом в дальний космос).

Новая звезда — звезда, проходящая стадию резкого выброса вещества и временно увеличившая свою светимость в сотни или тысячи раз.

Параллакс — кажущийся сдвиг объекта при движении наблюдателя.

Полость Роша — область вокруг звезды в двойной системе, границей которой служит эквипотенциальная поверхность, содержащая первую точку Лагранжа. Говоря по-простому, для тела в полости Роша преобладает притяжение звезды, которой эта полость принадлежит.

Предел Роша — предельный радиус круговой орбиты спутника, обращающегося вокруг небесного тела, при уменьшении которого он будет уничтожен приливными силами.

Предельная поверхность Роша — поверхность, которая окружает звёзды в двойной системе и указывает эффективные границы гравитационного воздействия каждой из них. См. Полость Роша.

Предел Чандрасекара — верхний предел величины массы белого карлика, равный примерно 1,5 массы Солнца. Если это значение превышено, звезда превращается в нейтронную.

Пульсар — импульсный источник радиоизлучения, разновидность нейтронной звезды.

Событие — точка в пространстве-времени.

Сфера Хилла — пространство вокруг космического тела, в котором оно способно удерживать свой спутник, несмотря на притяжение объекта, вокруг которого обращается само.

Тесная двойная система — такая система из двух звёзд, компоненты которой движутся настолько близко друг к другу, что могут обмениваться массой.

Точки Лагранжа, точки либрации или L-точки — точки в системе из двух тел, в которых третье тело с пренебрежимо малой массой, не испытывающее воздействия никаких других сил, кроме гравитационных, со стороны двух первых тел, может оставаться неподвижным относительно этих тел.

Туманность — облако межзвёздного газа или пыли, испускающее свет (или наоборот, поглощающее свет расположенных за ним звёзд).

Удельный импульс — характеристика, определяющая эффективность ракетного двигателя. Чем он выше, тем меньшее количество топлива тратит двигатель для достижения определённой скорости.

Химический ракетный двигатель — двигатель, работающий на химическом топливе. Чаще всего под этим подразумеваются жидкостные реактивные двигатели — на сегодня это единственный реальный способ выводить космические аппараты на орбиту.

Эксцентрисите т — числовая характеристика орбиты небесного тела (или космического аппарата), которая характеризует её вытянутость. Чем выше эксцентриситет, тем по более вытянутому эллипсу летает небесное тело. Если он равен нулю, то орбита — круговая. Как правило, орбиты крупных спутников и планет обычно имеют низкое значение эксцентриситета, например, из всех планет Солнечной системы только у Меркурия он достаточно велик, чтобы эллиптичность его орбиты была легко заметна на глаз.

Оглавление

Где жить

Как взлететь

Как летать близко

Как летать далеко

Как воевать

Как оно устроено

Человек и кошка… то есть космос

Яблони на Марсе

Словарь космических терминов Fueled by Johannes Gensfleisch zur Laden zum Gutenberg