Земля как управляемый космический корабль (Д. Фроман)

Речь на банкете, состоявшемся после конференции по физике плазмы, организованной Американским физическим обществом в ноябре 1961 года в Колорадо-Спрингс.

Поскольку я не очень хорошо разбираюсь в физике плазмы и термоядерном синтезе, я буду говорить не о самих этих явлениях, а об одном их практическом применении в ближайшем будущем.

Представим себе, что нам удалось изобрести космический корабль, который движется за счет того, что выбрасывает продукты реакций D-D и D-T. На таком корабле можно стартовать в космос, поймать там несколько астероидов и отбуксировать их на Землю. (Идея, правда, не нова.) Если не очень перегружать ракету, то можно было бы доставить на Землю 1000 тонн астероидов, затратив всего около тонны дейтерия. Я, честно говоря, не знаю, из какого вещества состоят астероиды. Однако вполне может оказаться, что наполовину они состоят из никеля. Известно, что 1 фунт никеля стоит 50 центов, а 1 фунт дейтерия - около 100 долларов. Таким образом, на 1 миллион долларов мы могли бы купить 5 тонн дейтерия и, израсходовав их, доставить на Землю 2500 тонн никеля стоимостью в 2,5 миллиона долларов. Неплохо, правда? Я уже было подумывал, а не организовать ли мне Американскую Компанию по Добыче и Доставке Астероидов (АКДДА)? Оборудование такой компании будет исключительно простым. При достаточной субсидии со стороны дяди Сэма можно было бы основать весьма доходное дело. Если кто-либо из присутствующих с крупным счетом в банке пожелает войти в число учредителей, пусть подойдет ко мне после банкета.

А теперь давайте заглянем в более отдаленное будущее. Лично я вообще не могу понять, почему астронавты мечтают попасть в межзвездное пространство. В ракете ведь будет страшная теснота. Да и в питании им придется себя сильно урезать. Но это еще полбеды. Главная неприятность - что астронавт в ракете будет находиться в том же положении, что и человек, помещенный против пучка быстрых протонов из мощного ускорителя (посмотрите рисунок). Очень мне жаль бедного астронавта; о его печальной участи я даже сочинил балладу:

Баллада об астронавте

(Вольный перевод с английского В. Турчина.)

   От бета-инвертора
   И гамма-конвертора
Осталась обшивка одна. 
   А ионная пушка, 
   Как пустая хлопушка,
Торчит, ни на что не годна.
   Все распались мезоны 
   Все распались нейтроны,
Излучился весь видимый свет. 
   По закону Кулона 
   Разбежались протоны,
На лептоны ж надежды нет. 
   Поврежденный реактор 
   Тарахтит, словно трактор,
В биокамере - гниль и прель. 
   Вот сопло уж забилось, 
   Да и дно прохудилось,
И вакуум хлещет в щель... 
   Он летел к Ориону, 
   Но поток гравитонов
Пересек неожиданно путь.
   Отклонившись от курса 
   И спустив все ресурсы,
Он сумел и от них ускользнуть. 
   Сделав крюк здоровенный, 
   Облетел пол-Вселенной
И теперь на пустом корабле 
   По последней прямой 
   Возвращался домой,
Приближаясь к планете Земле. 
   Но борясь с тяготеньем 
   Сверх-сверх-сверхускореньем,
Он замедлил стрелки часов. 
   И стрелки застыли, 
   На Земле ж проходили
Тысячи тысяч веков.
   Вот родные планеты... 
   Боже! Солнце ли это? -
Темно-красный, чуть теплый шар...
   Над Землею дымится,
   Над Землею клубится
Водородный, холодный пар.
   Что же это такое?
   Где же племя людское? - 
В неизвестных, далеких мирах.
   Вырастают их дети
   Уж на новой планете, 
А Земля вся в космических льдах.
   Чертыхаясь и плача
   От такой неудачи, 
Астронавт повернул рычаг,
   И раздалось Б,
   И раздалось А,
   И раздалось Х -
   БАХ!

Но мне жаль и тех, кто останется на Земле. Ведь наше Солнце не вечно. Оно когда-нибудь потухнет, погрузив все окружающее в космический мрак и холод. Как мне рассказывал Фред (Фред Хойл то есть)^*, через пару миллиардов лет на Земле будет так холодно, что не то что о комфорте, о самой жизни на этой планете не может быть и речи. А следовательно, имеет явный смысл куда-нибудь податься. Мне кажется, что для большинства из нас самым удобным космическим кораблем все же была бы сама Земля. Поэтому если нам не нравится, что наше светило постепенно гаснет и вообще если все в Солнечной системе нам надоело, зачем здесь оставаться? Давайте полетим куда-нибудь прямо на нашей Земле. При этом все трудности, связанные с космическим полетом, отпадут сами собой. Ведь проблемы защиты от радиации не существует, на Земле есть атмосфера, да и скорость движения будет невелика. Безопасность и приятность такого путешествия очевидны (посмотрите этот рисунок).

^* (Фред Хойл - известный английский астрофизик, профессор Кембриджского университета, автор ряда работ по теоретической астрофизике, космогонии, теоретической гравитации и ... нескольких научно-фантастических романов. - Прим. ред.)

Рисунок

Однако хватит ли нам энергии? Прежде всего понадобятся тепло и свет: ведь в течение долгого времени мы будем удалены от Солнца или какой-либо другой звезды. Дейтерий, содержащийся в океанской воде, может дать нам 10³⁸ эрг, следовательно, если использовать его только для отопления и освещения, то этого хватит на три миллиона лет - срок вполне достаточный. Правда, здесь имеется небольшая загвоздка. При нашей скорости мы будем потреблять 3·10¹⁰ фунтов дейтерия в год, а стоимость его 100 долларов за фунт, следовательно, потребляемый дейтерий в 100 раз превысит годовой бюджет современных воздушных сил. Но, быть может, удастся получить дейтерий по оптовым ценам?

Однако нам понадобится еще энергия для того, чтобы оторваться от Солнца. Расчет показывает, что на это пойдет 2,4·10⁴⁰ эрг, то есть гораздо больше, чем может дать весь океанский дейтерий. Поэтому необходимо будет изыскать другие источники энергии. Я полагаю, что для решения этой проблемы нам придется обратиться к синтезу альфа-частицы из четырех протонов. При использовании этой реакции все протоны мирового океана дадут нам энергию 10⁴² эрг, то есть в сорок раз больше того, что нужно, чтобы оторваться от Солнца.

В качестве рабочего тела можно использовать песок. Выбрасывая 1000 молекул Si0₂ на каждую синтезированную альфа-частицу, мы для отрыва от Солнца должны будем истратить всего 4% массы Земли. Мне кажется, что мы можем себе это позволить. Тем более для такой цели не жалко будет израсходовать Луну: ведь вдали от Солнца от нее все равно нет никакого проку. Покинув Солнечную систему и скитаясь в космическом пространстве, мы, вероятно, сможем время от времени еще пополнять наши запасы массы и энергии, заправляясь на лету за счет встречающихся по дороге планет. На пути осуществления этих планов пока стоит одно принципиальное препятствие: мы не умеем осуществлять цепную реакцию 4 p → He⁴. Теперь вы видите, какая это важная проблема. Нам нужно удвоить свои усилия для ее решения. Время не терпит: Земля провела у Солнца уже две трети отпущенного ей срока.

Уверяю вас: в космосе нам будет отлично. Возможно, нам так понравится, что мы даже не захотим прилепиться к новой звезде.

Напечатано в журнале "Physics Today", 15, № 7 (1962).

Д. Фроман - до 1962 г. занимал должность технического директора Лосаламосской лаборатории.

- Брось сейчас же! Неизвестно, где эта штука валялась раньше

Интересный пример того, как можно использовать слова для количественного описания результатов измерений, был приведен профессором Чикагского университета Гейлом.

Профессор работал в лаборатории с одним своим студентом, и они не знали, под каким напряжением - 110 или 220 вольт - находились клеммы, к которым они должны были подключить аппаратуру. Студент собрался сбегать за вольтметром, но профессор посоветовал ему определить напряжение на ощупь. - Но ведь меня просто дернет, и все, - возразил студент. - Да, но если тут 110 вольт, то вы отскочите и воскликнете просто: "О, черт!", а если 220, то выражение будет покрепче.

Когда об этой истории я рассказал студентам, один из них заметил: "Сегодня утром я встретил одного малого, так он, наверное, как раз перед этим подключился к напряжению 440!"