Полная версия
Космические хроники, или Почему инопланетяне до сих пор нас не нашли
Нил Деграсс Тайсон
Космические хроники, или Почему инопланетяне до сих пор нас не нашли
Всем, кто не забыл, как мечтать о завтрашнем дне
Права на перевод получены соглашением с W. W. Norton & Company, Inc. (USA) при содействии литературного агентства Andrew Nurnberg (Россия).
Neil deGrasse Tyson
Space Chronicles: Facing the Ultimate Frontier
© 2012 by Neil deGrasse Tyson
© 2012 by Avis Lang
© Иоффе А., перевод на русский язык, 2021
© ООО «Издательство АСТ», 2022
Редактор Авис Лэнг
Научный редактор А. М. Красильщиков, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории Астрофизики высоких энергий Физико-техническогоинститута им. А. Ф. Иоффе.
«[Тайсон] обсуждает огромный диапазон вопросов […] с большим юмором, скромностью и, что важнее всего, гуманизмом».
Entertainment Weekly«Внушительная фигура… астроном до мозга костей».
Карл Циммер,Playboy«Одно дело – быть прославленным астрофизиком, и совсем другое – иметь талант к комедийным выступлениям. Обычно это редко сочетается в одном человеке, но Нил именно таков».
Йон Стюарт,The Daily Show«Трудно представить себе лучшую кандидатуру для перезагрузки наших представлений о космосе, чем Нил Деграсс Тайсон».
Деннис Овербай,New York Times«[Тайсон] искрится идеями».
Лиза де Морес,Washington PostЗачем нам космос?
Имя директора Нью-Йоркского планетария имени Хайдена, астрофизика и популяризатора науки Нила Деграсса Тайсона давно и хорошо известно американским читателям, а еще лучше – телезрителям, которые сразу узнают его яркий и экспрессивный стиль, вполне проявляющийся как во время публичных лекций и интервью, так и во время острых дебатов и обменов репликами с ведущими и гостями различных ток-шоу. Популярность и узнаваемость Нила Тайсона настолько высоки, что авторы комиксов о Супермене сделали его персонажем одного из выпусков.
В течение последнего десятилетия с творчеством Тайсона успели познакомиться и российские читатели, которые тоже высоко оценили и полюбили его книги. В русском переводе уже вышли не только такие бестселлеры, как «Смерть в черной дыре и другие мелкие космические неприятности», «Астрофизика с космической скоростью, или Великие тайны Вселенной для тех, кому некогда», «История всего. 14 миллиардов лет космической эволюции» и «Разговор о звездах», но также и публицистические книги «На службе у войны: негласный союз астрофизики и армии» и «Письма астрофизика».
Отдельно стоить отметить написанные Тайсоном в соавторстве с М. Строссом и Дж. Р. Готтом книги «Большое космическое путешествие» и «Добро пожаловать во Вселенную», представляющие собой своего рода учебник и задачник по астрономии для неспециалистов-любителей и основанные на курсе астрофизики для студентов-гуманитариев Принстонского университета, пользующегося большой популярностью. Подобные книги в России не писали с довоенной поры, когда были впервые изданы «Занимательная физика» и «Живая математика» Якова Исидоровича Перельмана.
Книга, которую вы держите в руках, по-своему уникальна. Несмотря на то что отдельные главы этой книги были написаны в разное время и по разному поводу, у нее есть единый стержень, одна очень важная общая мысль, которой подчинены все три части: космические исследования – не прихоть кучки высоколобых зануд и ботаников, а жизненная необходимость современного общества.
С цифрами в руках и с примерами из истории технологического развития человечества Тайсон убедительно и живо показывает, что именно космические исследования лежат в основе множества достижений нашей цивилизации во второй половине ХХ века, плоды которых мы пожинаем в последние десятилетия, даже не задумываясь о том, откуда взялась та или иная новинка. Он утверждает, что без продолжения и расширения таких исследований будет невозможно ни дальнейшее технологическое развитие человечества, ни предотвращение экзистенциальных катастроф как космического, так и рукотворного происхождения.
Надеюсь, что эта книга придется по вкусу самым разным читателям, от подростков до умудренных жизнью пенсионеров: вопросы, которые поднимает Тайсон, никого не могут оставить равнодушным, а его образный язык и яркая манера повествования заставляют с нетерпением поглощать страницу за страницей.
Александр Красильщиков,
кандидат физико-математических наук, астрофизик, сотрудник ФТИ им. А. Ф. Иоффе
От редактора
Еще в середине девяностых годов прошлого века Нил Деграсс Тайсон начал писать ставшую очень популярной колонку «Вселенная» для журнала Natural History. В те годы этот журнал издавался Американским музеем истории естествознания, к которому также относится планетарий имени Хайдена[1]. Летом 2002 года, когда Тайсон возглавил этот планетарий, сокращающийся бюджет музея и изменившиеся приоритеты привели к передаче журнала в частные руки. Именно тогда я стала старшим редактором в Natural History, а конкретнее, редактором Тайсона – и эти взаимоотношения до сих пор продолжаются, хотя оба мы, каждый по своей причине, уже покинули этот журнал.
Вряд ли можно подумать, что человек, поначалу работавший историком искусства и куратором выставок, будет идеальным редактором для Тайсона. Но вот в чем дело: Тайсон заботится о том, чтобы его слова были услышаны, заботится о воспитании научной грамотности, и если нам удается совместно произвести текст, который я могу уразуметь и который для него звучит не фальшиво, значит мы оба достигаем цели.
Прошло более полувека с тех пор, как Советский Союз запустил на орбиту маленький пищащий металлический шарик, и немногим менее полувека с тех пор, как Соединенные Штаты отправили первых астронавтов на прогулку по Луне. Сейчас состоятельный гражданин за двадцать или тридцать миллионов долларов может заказать индивидуальное путешествие в космос. Частные аэрокосмические компании в США создают корабли, способные доставлять людей и груз к МКС. Спутников становится так много, что место на геосинхронной орбите почти заканчивается. Счет обломков сходящего с орбиты космического мусора, размер которых превышает полудюйма, достигает сотен тысяч. Идут разговоры о добыче полезных ископаемых на астероидах, растет беспокойство по поводу возможной милитаризации космоса.
В первом десятилетии нынешнего века в докладах высоких комиссий звучали идеи не только о скором возвращении американских астронавтов на Луну, но и о более далеких путешествиях. Однако бюджеты НАСА оказались недостаточными для таких смелых планов, и пришлось ограничиться отправкой людей только на низкую околоземную орбиту, а на дальние дистанции отправлять роботов. В начале 2011 года НАСА предупредило Конгресс, что ни наличествующие системы запуска, ни текущий уровень финансирования не позволят США самостоятельно отправить человека в космос ранее 2016 года.
В то же время другие страны не дремали. В 2003 году Китай отправил на орбиту своего первого астронавта[2]; Индия планирует подобный запуск на 2015 год. Европейский Союз отправил свой первый зонд на Луну в 2004 году, Япония – в 2007-м, Индия – в 2008-м. Первого октября 2010 года, в день шестьдесят первой годовщины КНР, Китай осуществил безупречную посадку своего второго автоматического лунного зонда, задачей которого было исследовать возможные зоны посадки третьего зонда. Россия также планирует вернуться на Луну. Национальные космические агентства активно работают в Бразилии, Израиле, Иране, Южной Корее, Украине, Канаде, Франции, Германии, Италии и Великобритании. Около четырех десятков стран владеют собственными спутниками. Национальное космическое агентство недавно образовалось в ЮАР, возможно, вскоре будет создано панарабское космическое агентство. Международные коллаборации по исследованию космоса воспринимаются как нечто само собой разумеющееся. Как в Америке, так и вовне большинство ученых считают, что космос – это общее достояние, и это подразумевает, что совместные исследования будут продолжаться несмотря на кризисы, ограничения и неудачи.
Нил Деграсс Тайсон размышлял, писал и говорил обо всем этом и еще о многом другом. В этой книге мы собрали некоторые из его заметок об исследовании космоса, написанные за последние 15 лет, и оформили их в естественную логическую структуру из трех частей: «Зачем», «Как» и «Почему бы и нет». Почему человеческое существо задумывается о космосе и зачем мы должны исследовать его? Как нам удалось отправиться в космос и как мы сможем делать это в будущем? Что препятствует осуществлению дерзновенных мечтаний и планов, вынашиваемых энтузиастами космических исследований? Наша антология начинается с разбора космической политики и продолжается размышлениями о значении космоса. В самом конце приведены приложения: графики, иллюстрирующие космические бюджеты различных американских и иностранных агентств, а также динамику расходов НАСА на протяжении полувека в пропорции к государственным расходам и к общему объему экономики США.
В конце концов, пусть не как астронавты, а как отдельные атомы, мы будем поглощены вихрем ледяной пыли, электромагнитного излучения, безмолвия и пагубы, которые и составляют космос. А сейчас на сцену выйдет Тайсон, который в одно мгновение покажет нам катастрофические глубины, а в следующий миг заставит смеяться до упаду. Слушайте внимательно, потому что, возможно, впереди – жизнь за пределами нашей планеты.
Авис Лэнг
Часть I
Зачем
Глава первая
Космический аллюр [3]
На протяжении тысячелетий люди смотрели в ночное небо и размышляли о своем месте во вселенной. Однако только в XVII веке эти размышления приобрели форму конкретных планов по исследованию космоса. В четырнадцатой главе очаровательной книжицы «Открытие лунного мира», опубликованной в 1640 году [4], английский клирик и фанат науки Джон Уилкинс рассуждает о том, как можно было бы путешествовать в космосе:
…И все же я серьезно, имея достаточные на то основания, утверждаю, что возможно сделать летающую колесницу, в которой сможет сидеть человек, и придать ей такое движение, что она пронесет седока по воздуху; и она, вероятно, может быть сделана достаточно большой, чтобы одновременно везти нескольких людей… Мы видим, как рядом с крохотной скорлупкой идет большое судно и как орел летает по воздуху рядом с маленькой мушкой… Так что, невзирая на всю кажущуюся невозможность, достаточно вероятно, что может быть изобретено средство для путешествия на Луну; и как же счастливы должны быть те, что первыми преуспеют в этом.
Спустя 329 лет люди действительно приземлятся на Луну в колеснице под названием «Аполлон-11», созданной в результате беспрецедентных инвестиций в науку и технологии в относительно молодой стране под названием Соединенные Штаты Америки. Это предприятие послужило началом полувекового периода небывалого благополучия и процветания, которое мы сейчас воспринимаем как нечто само собой разумеющееся. И вот теперь, по мере того как угасает наш интерес к науке, Америка рискует отстать от других развитых стран во всех технологических отраслях.
В последние десятилетия большинство студентов, обучавшихся науке и инженерному делу в американских институтах, по рождению были иностранцами. Вплоть до 90-х годов ХХ века большинство из них приезжали в Соединенные Штаты, получали образование и охотно оставались здесь, потому что находили работу в высокотехнологичных компаниях. Однако теперь экономика в странах, студенты из которых чаще других получают степени в академической науке и инженерии, – в Индии, Китае и в Восточной Европе – развивается высокими темпами, и многие из этих студентов по окончании учебы возвращаются домой.
Это не утечка мозгов, потому что Америка никогда не претендовала на этих студентов, а, скорее, мозговой регресс. С точки зрения Америки пентхаусов, созданной вложениями ХХ века в науку и технологии, этот медленный спуск замаскирован самоимпортируемыми талантами. Но на следующем этапе этого регресса мы начнем терять таланты, которые сегодня учат другие таланты. Это бедствие ждет своего часа, ведь наука и технологии – величайшие двигатели экономического роста, которые только знает наш мир. Без возрождения внутреннего интереса к этим сферам, комфортной жизни, к которой привыкли американцы, настанет скорый конец.
До того как в 2002 году я побывал в Пекине, я представлял себе его широкие бульвары заполненными велосипедами – основным средством передвижения его жителей. Но я увидел совсем другое. Конечно, бульвары были, но их заполняли шикарные автомобили последних поколений; насколько хватало глаз, башенные краны вышивали по небу новый горизонт из высотных зданий. Китай построил на Янцзы плотину «Три ущелья»: это крупнейшее в мире инженерное сооружение, дающее более чем в двадцать раз больше электроэнергии, чем плотина Гувера. Китай также построил самый большой в мире аэропорт и, по состоянию на 2010 год, опередил Японию, выведя свою экономику на второе место в мире. Сейчас он на первом месте в мире по экспорту и по выбросам углекислого газа.
Запустив на орбиту первого тайконавта, в октябре 2003 года Китай стал третьей по величине космической державой (после США и России). Следующий этап – Луна. Для таких амбиций нужны не просто деньги, но и достаточно образованные специалисты, которые могут понять, как превратить деньги в реальные дела, а также лидеры-стратеги, которые управляют такими специалистами. Если вы первый из миллиона человек, в полуторамиллиардном Китае есть еще полторы тысячи таких, как вы.
В это же время Европа и Индия удваивают усилия, чтобы проводить автоматизированные исследования на космических платформах, и еще в десятке стран, в том числе в Израиле, Иране, Бразилии и Нигерии, растет интерес к космическим исследованиям. Китай строит новый космодром, расположение которого всего в девятнадцати градусах к северу от экватора делает его более привлекательной площадкой для большинства запусков, чем мыс Канаверал в США. Растущее сообщество стран, нацеленных на исследования космоса, борется за нишу на аэрокосмическом рынке. Несмотря на наше самомнение, мы, американцы, уже не лидеры, а просто одни из игроков. Мы отстали просто потому, что стояли на месте.
100 000 метров: Международная федерация аэронавтики считает, что на такой высоте над поверхностью Земли начинается космос.
23 января 2011 года 09:47
Однако же еще не все потеряно. Чтобы понять нацию на глубинном уровне, стоит обратить внимание на ее культурные достижения. Знаете, какой музей оказался самым популярным в мире за последнее десятилетие? Не Нью-Йоркский Метрополитан. Не Флорентийский Уфицци. И не Парижский Лувр. Это Вашингтонский Национальный музей воздухоплавания и астронавтики (NASM), куда ежегодно приходят девять миллионов посетителей, и где можно увидеть все: от оригинального аэроплана братьев Райт, построенного в 1903 году, до лунного посадочного модуля «Аполлона-11» и еще множества подобных экспонатов. Туристы-иностранцы с волнением разглядывают эти свидетельства покорения атмосферы и космоса, потому что это – американский вклад в мировую культуру. И что еще важнее, NASM символизирует страсть к дерзким мечтаниям и желание воплотить их. По счастью, эти фундаментальные свойства человеческой натуры и составляют основу того, что называется «быть американцем».
В странах, где такого рода амбиции не составляют часть воспитания, ощущается какая-то безнадежность. Безотносительно политики, экономики или географии, люди всего лишь заботятся о пристанище на сегодня и пище на завтра. Позорно и даже трагично, что так много людей вообще не думает о будущем. В сочетании с мудрым руководством развитые технологии не только решают вопросы дня сегодняшнего, но также позволяют мечтать о будущем. Поколение за поколением, американцы каждый день ждали чего-то нового и лучшего, чего-то такого, что сделало бы их жизнь немного радостнее и светлее. Исследования – естественный путь к такой жизни, и все, что нам нужно, – осознать это.
Величайший исследователь последних десятилетий – это даже не человек. Это космический телескоп имени Хаббла (Hubble Space Telescope, HST), который открыл каждому землянину головокружительное окно в космос. Но так было не всегда. В 1990 году, когда «Хаббл» запустили на орбиту, из-за ошибки при производстве его оптической системы телескоп получал безнадежно размытые изображения, ввергавшие всех в уныние. Прошло три года, прежде чем на «Хаббл» установили корректирующую оптику, которая позволила получать четкие изображения, теперь воспринимаемые как должное.
Что же происходило в течение тех трех лет, когда изображения получались размытыми? «Хаббл» – большой и дорогой телескоп, не очень умно было просто так крутить его по орбите. Поэтому снимки все равно делали, надеясь, что из них так или иначе можно будет извлечь какие-то научные результаты. Усердные астрофизики в штаб-квартире «Хаббла», балтиморском Институте исследований космоса с помощью космического телескопа (STScI), не сидели без дела, а создавали хитроумные программы для обработки размытых изображений, чтобы находить и идентифицировать отдельные звезды в этих расфокусированных полях. И эти новые подходы действительно позволили провести некоторые исследования, пока готовилась ремонтная миссия.
В это же время исследователи-медики из онкологического центра имени Ломбарди в Джорджтаунском университете города Вашингтон, обнаружили, что задачи, вставшие перед астрофизиками, очень похожи на задачи, которые возникают у врачей, ищущих опухоли на маммограммах. При поддержке Национального научного фонда (NSF) медики смогли адаптировать разработанные для «Хаббла» программы к своей диагностической аппаратуре и улучшить раннюю диагностику рака груди. Выходит, что множество женщин остались в живых благодаря идеям, рожденным астрофизиками в попытке преодолеть ошибку, допущенную при проектировании «Хаббла».
Подобные последствия трудно просчитать, однако же они возникают постоянно. Перекрестное опыление различных областей науки почти всегда создает ландшафты, где растут инновации и открытия. И яснее всего это видно именно в космических исследованиях, где совместно работают астрофизики, биологи, химики, инженеры, геологи и где в результате объединенных усилий различных специалистов рождается то, что потом так ценится современным обществом.
Сколько раз мы уже слышали мантру: «Зачем мы тратим миллиарды долларов на космос, когда у нас хватает проблем на Земле?» Похоже, нигде в мире не находится убедительного ответа на этот вопрос. Но давайте переформулируем более ясно, подойдя к этому вопросу с немного другой стороны: «Какую долю от каждого доллара, уплаченного в счет налогов, составляет стоимость всех космических телескопов, межпланетных зондов, марсоходов, МКС, шаттлов и еще только разрабатываемых телескопов и миссий?» Ответ: полпроцента. Полпенни. Мне кажется, это очень мало, надо хотя бы два цента на доллар. Даже в легендарную эпоху «Аполлонов», максимальные расходы НАСА составляли всего чуть более четырех центов на налоговый доллар. При таком уровне финансирования объявленная в 2004 году программа Перспективных исследований космоса (VSE) развивалась бы стремительными темпами, позволяющими нам вернуть доминирующие позиции там, где мы когда-то были пионерами. Вместо этого программа VSE движется неторопливой походкой, поскольку поддерживается на уровне, едва достаточном, чтобы оставаться в строю, и совершенно недостаточном для какого бы то ни было лидерства.
Итак, если учесть, что более чем 99 центов из 100 идут на финансирование всех остальных национальных приоритетов, космическая программа не мешает (и никогда не мешала) финансированию других сфер. В то же время, независимо от осознания нами этого факта, прошлые инвестиции Америки в аэрокосмическую деятельность сформировали нашу культуру как культуру открытий, и это очевидно всему миру. И мы достаточно состоятельная нация, чтобы продолжить такие инвестиции в наше собственное завтра, чтобы придать хода нашей экономике, нашим амбициям и главное – нашим мечтам.
Глава вторая
Экзопланета Земля[6]
Независимо от того, каким способом вы передвигаетесь – ползаете, бегаете, плаваете или просто идете из одного места в другое, – Земля не устает удивлять вас примечательными зрелищами, будь то прожилка розового известняка на стене каньона, божья коровка, поедающая тлю на стебле розы, или ракушка, выглядывающая из песка, – нужно только взглянуть.
Однако стоит сесть в реактивный самолет, способный пересечь континент, и эти поверхностные детали исчезнут. Никаких поедателей тлей. Никаких забавных моллюсков. Когда достигаешь крейсерской высоты, около одиннадцати километров над поверхностью, даже главные автомагистрали становятся едва различимы.
Детали продолжают исчезать по мере подъема в космос. Глядя в иллюминатор Международной космической станции (МКС), двигающейся по орбите в 360 километрах над Землей, в дневное время можно понять, где находится Лондон, Лос-Анджелес, Нью-Йорк или Париж, но не потому, что они видны, а потому что мы знаем, где они должны быть, из уроков географии. Ночью ярко освещенные мегаполисы видны как пятнышки света. Вопреки распространенному мнению, невооруженный глаз днем не увидит с орбиты пирамиды Гизы, и, конечно, не увидит Великую Китайскую стену. Отчасти это связано с тем, что они построены из тех же материалов – почвы и камня, которые составляют окружающий их ландшафт. И хотя Великая стена тянется на тысячи миль, ее ширина составляет всего около шести метров – гораздо меньше, чем у трансконтинентальных шоссе в Америке, которые едва видны с самолета.
Если уменьшить Землю до размеров школьного глобуса, шаттл и МКС окажутся на расстоянии /8 дюйма[7] от его поверхности.
19 апреля 2010 года 05:53
На самом деле невооруженным глазом различить с орбиты можно не так уж много следов человеческой деятельности, если не считать клубы дыма от горящих нефтяных полей Кувейта в конце первой войны в Персидском заливе в 1991 году или зелено-коричневые границы между полосами засушливых и орошенных участков земли. Однако естественные ландшафты вполне различимы: ураганы в Мексиканском заливе, ледяные поля в Северной Атлантике, извержения вулканов, где бы они ни происходили.
С поверхности Луны, удаленной от нас почти на 400 тысяч километров, Нью-Йорк, Париж и прочие сияющие города не видны даже как мерцающие точки. Однако оттуда все еще видно, как крупные атмосферные фронты проходят по земному диску. Если воспользоваться любительским телескопом, покрытые снегом массивные горные цепи и очертания земных континентов можно увидеть с Марса, когда он находится в ближайшей к Земле точке своей орбиты, на расстоянии около 56 миллионов километров. Если переместиться к Нептуну, на расстояние 4,3 миллиарда километров – по космическим меркам, это как спуститься на этаж, – само Солнце покажется позорно тусклым и будет занимать на небе в тысячу раз меньше места, чем это видится с Земли. А что сама Земля? Пятнышко не ярче, чем тусклая звездочка, почти невидимая на фоне Солнца.
На знаменитой фотографии, снятой «Вояджером-1» в 1990 году на краю Солнечной системы, видно, какой незначительной выглядит Земля из космических глубин: «бледной голубой точкой» назвал ее американский астроном Карл Саган. И это еще великодушное описание: если бы не подпись, вы бы вряд ли заметили ее на этом снимке.
Что бы произошло, если бы некие мозговитые инопланетяне из далекого далека посмотрели на небо своими от природы совершенными органами зрения, вооруженными инопланетной оптикой последнего поколения? Какие видимые характеристики планеты Земля они могли бы зарегистрировать?
В первую очередь – голубизну. Вода покрывает более двух третей земной поверхности; один только Тихий океан представляет собой целую ее сторону. Любые существа, обладающие оборудованием и квалификацией, достаточными для измерения цвета, конечно, сделали бы вывод о наличии на Земле воды, третьей по распространенности молекулы во вселенной.
Если бы их оборудование имело достаточно высокое разрешение, инопланетяне увидели бы больше, чем просто бледную голубую точку. Они увидели бы интригующие береговые линии, указывающие на то, что вода на Земле находится в жидком состоянии. И умные инопланетяне сообразили бы, что раз есть жидкая вода, то температура и давление на этой планете находятся в четко определенных диапазонах.
