Митио Каку
Будущее человечества. Колонизация Марса, путешествия к звездам и обретение бессмертия
Эпоха «Спутника»
Шок, который пережили американцы при сообщении о запуске советского «Спутника-1», нельзя недооценивать. Стало ясно: Советы опередили весь мир в ракетной науке. Унижение еще более усилилось, когда два месяца спустя созданная американским ВМФ ракета «Авангард» взорвалась на старте, и это транслировалось по телевидению. Я хорошо помню, как упрашивал маму разрешения попозже лечь спать, чтобы посмотреть запуск. Мама неохотно согласилась. Я пришел в ужас, увидев, как ракета поднялась чуть более чем на метр в воздух, затем осела, завалилась и чудовищный слепящий взрыв уничтожил стартовую площадку. Было видно, как носовой обтекатель на верхушке ракеты, где находился спутник, перевернулся и исчез в огненном шаре.
Унижение продолжилось, когда через несколько месяцев и второй пуск «Авангарда» закончился неудачей. Журналисты упражнялись в остроумии, называя незадачливую ракету «хлопушник» и «капутник». Советский делегат в ООН насмешливо предлагал оказать помощь Соединенным Штатам.
Чтобы преодолеть последствия сильнейшего психологического удара по национальному престижу, руководство США приказало фон Брауну как можно быстрее запустить спутник «Эксплорер-1» (Explorer I) на ракете Juno I. Эта ракета была построена на базе ракеты «Редстоун», которая, в свою очередь, основывалась на «Фау-2».
Но у Советов, как оказалось, в рукаве было еще несколько тузов, и следующие несколько лет в заголовках новостей доминировала целая серия исторических рекордов:
В 1961 г. выдающимся достижением советской космической программы стал успешный полет Юрия Гагарина вокруг Земли на космическом корабле.
Я отчетливо помню время, когда «Спутник-1» нагнал страху на Соединенные Штаты. Как могла страна, казалось бы отстававшая от Америки, сделать такой резкий рывок вперед и обогнать нас?
Аналитики пришли к выводу, что главной причиной фиаско стали недостатки системы образования в США. Американские студенты все больше отставали от советских сверстников. Нужно было срочно приложить усилия, выделить деньги и ресурсы, провести кампанию в средствах массовой информации, чтобы новое поколение американских ученых могло конкурировать с русскими. Статьи того времени пестрели фразами вроде «Иван умеет читать, а Джонни – нет».
Именно это беспокойное время породило «поколение Спутника» – когорту молодых американцев, студентов, которые считали своим долгом стать физиками, химиками или учеными-ракетчиками.
Президент Эйзенхауэр испытывал тогда сильнейшее давление: его убеждали передать контроль над космической программой военным, отобрав его у ни на что не способных гражданских ученых. Тем не менее он сумел настоять на продолжении гражданской программы и создал НАСА – Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (National Aeronautics and Space Administration, NASA). Затем президент Джон Кеннеди, в ответ на орбитальный полет Гагарина, призвал ускорить работы и доставить человека на Луну к концу десятилетия.
Этот призыв буквально наэлектризовал всю страну. К 1966 г. на лунную программу расходовались беспрецедентные средства – 5,5 % федерального бюджета США. Как всегда, руководство НАСА продвигалось вперед с осторожностью. Технологии, необходимые для высадки на Луну, отрабатывались в последовательной серии пусков. Сначала был создан одноместный корабль «Меркьюри» (Mercury), затем двухместный «Джемини» (Gemini) и, наконец, трехместный «Аполлон» (Apollo). В НАСА тщательно прорабатывали каждый шаг, каждый этап космических экспедиций. Сначала астронавты учились покидать безопасное убежище корабля и совершали первые прогулки в открытом космосе. Затем они овладели сложным искусством стыковки своего корабля с другим кораблем. Потом астронавты облетели вокруг Луны, не высаживаясь на ее поверхность. Только после этого руководители программы, наконец, были готовы запустить астронавтов на Луну.
Фон Брауна пригласили помочь в строительстве ракеты «Сатурн-5», которой предстояло стать крупнейшей в истории. Это был поистине шедевр инженерного искусства. Ракета была на 18 м выше статуи Свободы. Она могла поднять на околоземную орбиту 14,5 т полезного груза. А самое главное, она способна была разогнать значительный полезный груз до 11,2 км/с – скорости убегания для Земли.
Естественно, в НАСА ни на минуту не забывали о вероятности фатальной катастрофы. Для выступления президента Ричарда Никсона по телевидению о результатах полета на корабле «Аполлон-11» было подготовлено два варианта речи. В одном он должен был объявить, что предприятие закончилось неудачей, а американские астронавты на Луне погибли. И надо сказать, что этот сценарий едва не реализовался. В последние секунды перед посадкой на Луну в посадочной капсуле сработал компьютерный сигнал тревоги. Нил Армстронг взял управление модулем на себя и вручную мягко посадил его на поверхность Луны. Позже анализ показал, что топлива оставалось всего лишь на 50 с работы двигателя; посадочная капсула вполне могла разбиться.
К счастью, 20 июля 1969 г. президент Никсон произнес вторую из подготовленных для него речей и поздравил астронавтов с успешной посадкой. Даже сегодня «Сатурн-5» остается единственной ракетой, которая когда-либо уносила людей за пределы околоземной орбиты. Как ни удивительно, отработала она безупречно. Из 15 построенных «Сатурнов» 13 были успешно запущены. Всего с декабря 1968 г. по декабрь 1972 г. ракета «Сатурн-5» доставила на Луну либо в окрестности Луны 24 астронавта. Астронавты программы «Аполлон» были вполне заслуженно объявлены героями – ведь они восстановили нашу национальную репутацию.
Русские тоже принимали в лунной гонке активное участие. Однако они столкнулись со множеством трудностей. В 1966 г. умер Сергей Королев, руководивший советской ракетной программой. А ракета «Н-1», которая должна была доставить советских космонавтов на Луну, потерпела четыре неудачных пуска подряд. Но, возможно, решающим фактором здесь стало то, что советская экономика, и без того перегруженная в результате холодной войны, была не в состоянии конкурировать с экономикой США, превосходившей ее по объему более чем вдвое.
Погибшие в космосе
Я помню тот момент, когда Нил Армстронг и Базз Олдрин ступили на поверхность Луны. Тогда, в июле 1969 г., я служил в армии США, проходил подготовку в пехотной части в Форт-Льюисе (штат Вашингтон) и гадал, не отправят ли меня воевать во Вьетнам. Я испытывал волнение, сознавая, что на наших глазах творится история освоения космоса, и думал, что если я погибну на поле боя, то не смогу рассказать об исторической высадке на Луну своим будущим детям.
После последнего запуска ракеты «Сатурн-5» в 1972 г. американская публика начала терять интерес к космическим делам. Общественное сознание захватили другие проблемы. Полным ходом шла война с бедностью, да и Вьетнамская война отнимала все больше и больше денег и жизней. Полеты на Луну казались излишней роскошью в то время, когда американцы голодали где-то по соседству и умирали на другом конце света.
Астрономическая стоимость космической программы США оказалась непосильной ношей. Пришла пора строить планы на постаполлоновскую эпоху. Предложений было несколько. Одно из них объявляло приоритетом запуск в космос непилотируемых ракет: этот процесс должны были возглавить военные, коммерческие и научные группы, которых доставка ценного полезного груза волновала больше, чем героические достижения. Второе предложение делало акцент на отправке в космос людей. Суровая реальность состояла в том, что убедить конгресс и налогоплательщиков дать деньги на полет астронавтов всегда проще, чем на запуск безымянного космического зонда. Как выразился один из конгрессменов, «нет героя, нет и долларов».
Обе группы мечтали о быстром и дешевом выходе в космическое пространство – в противовес дорогостоящим проектам, на подготовку которых уходили годы. Но закончилась дискуссия странным компромиссом, который не понравился никому. Было решено посылать астронавтов в космос вместе с полезным грузом.
Компромиссное решение материализовалась в виде «Спейс шаттла», космического челнока, который начал действовать в 1981 г. Этот корабль стал инженерным чудом, воплотившим все знания и продвинутые технологии, наработанные за несколько десятилетий. Он был способен доставить на орбиту около 27,5 т полезного груза и состыковаться с Международной космической станцией. В отличие от космических модулей «Аполлон», которых после использования топили в океане, космический челнок разрабатывался как частично многоразовый корабль. Он мог доставить на орбиту семерых астронавтов, а затем вернуть их домой, как самолет. И со временем космические путешествия начали казаться рутинным занятием. Американцы привыкли видеть, как астронавты машут им руками во время очередного визита на Международную космическую станцию, которая сама по себе тоже была компромиссным решением, позволившим распределить расходы на множество стран.
Шло время, и у космических челноков выявились проблемы. Первоначально предполагалось, что «Спейс шаттл» позволит экономить средства, однако стоимость полетов стала резко расти: каждый пуск обходился примерно в $1 млрд. Доставка одного килограмма груза «шаттлом» на околоземную орбиту стоила примерно $60 000, что почти вчетверо превышало стоимость доставки другими системами. Компании-заказчики жаловались, что спутники намного дешевле выводить на орбиту обычными ракетами. С другой стороны, «Спейс шаттлы» летали нечасто, между пусками проходил не один месяц. Даже ВВС США были разочарованы и недовольны этими ограничениями; со временем они отказались от некоторых запланированных запусков космического челнока в пользу других вариантов.
У физика Фримена Дайсона из Института перспективных исследований в Принстоне (штат Нью-Джерси) имеется собственное мнение о том, почему космический челнок не оправдал ожиданий. Если обратиться к истории железных дорог, то можно увидеть, что первоначально это был перевозчик всего на свете – от коммерческих грузов до людей. У грузового и пассажирского транспорта были разные приоритеты и проблемы, и со временем они разделились на две отрасли, повысив эффективность перевозок и снизив их стоимость. В случае с космическим челноком такого разделения не произошло – он так и остался точкой конфликта грузовых и пассажирских интересов. В итоге он оказался никому не нужен, особенно с учетом высокой цены и долгого ожидания запуска.
Ситуация еще более ухудшилась после трагедий многоразовых космических кораблей «Челленджер» и «Колумбия», унесших жизни 14 отважных астронавтов. Эти катастрофы сильно ослабили общественную, частную и правительственную поддержку космической программы. Как писали физики Джеймс и Грегори Бенфорды, «конгресс начал рассматривать НАСА в первую очередь как производственную программу, а не как исследовательское агентство». Они отмечали также, что «на космической станции осуществлялось очень немного полезных научных программ… Станция обеспечивала и исследовала временное пребывание, а не жизнь в космосе»[10].
Ветер холодной войны перестал дуть в паруса космической программы, и она быстро потеряла и финансирование, и темп. Когда-то, в золотую пору программы «Аполлон», ходила шутка о том, что люди из НАСА могли явиться в конгресс и произнести всего одно слово: «Россия!» – и конгрессмены тут же вытащили бы чековую книжку и спросили: «Сколько?» Но дни эти давно миновали. Как заметил Айзек Азимов, мы вели в счете, но вдруг собрали вещички и пошли домой.
В 2011 г. события вступили в решающую стадию. Президент Барак Обама одним широким жестом ликвидировал программу «Созвездие» (Constellation), готовившую замену космических челноков, а заодно лунную и марсианскую программы НАСА. Чтобы облегчить налоговую нагрузку на избирателей, он прекратил финансирование этих программ в надежде на то, что эстафету примет частный сектор. 20 000 ветеранов НАСА во Флориде, лучшие умы космической программы, в одночасье оказались не у дел. Величайшим унижением стало то, что американские астронавты, несколько десятилетий шагавшие вровень с русскими космонавтами, теперь вынуждены были летать пассажирами на российских ракетах-носителях. Расцвет исследований космоса, казалось, был позади, дела шли хуже некуда.
Основную проблему можно было выразить одним коротким словом: цена. Доставка 0,5 кг груза на околоземную орбиту стоит более $10 000. Представьте себе, что ваше тело сделано из чистого золота – примерно столько стоило бы доставить вас на орбиту. Доставка полукилограмма груза на Луну вполне может стоить $100 000, а на Марс – уже более $1 млн. Доставка астронавтов на Марс, по оценкам, обойдется в $400–500 млрд.
Я живу в Нью-Йорке. Для меня день, когда по улицам моего города провезли космический челнок, был печальным. Хотя толпы любопытных стояли вдоль всего маршрута и радостно приветствовали «Спейс шаттл», его появление знаменовало конец целой эпохи. Многоразовый космический корабль поставили на вечный прикол на Сорок второй улице. Замены ему на тот момент не было, и это рождало чувство, что мы отказываемся от науки, а значит, и от будущего.
Оглядываясь сегодня на эти мрачные дни, я думаю о том, что произошло в XV в. с великим морским флотом Китая. В те времена китайцы были бесспорными мировыми лидерами в науке и изобретениях. Это они изобрели порох, компас и печатный станок. Никто не смог бы соперничать с их военной мощью и уровнем технического развития. Европу тогда раздирали религиозные войны, она вязла в трясине инквизиции, суеверий и судов над ведьмами, а великие ученые и мечтатели вроде Джордано Бруно или Галилея могли попасть на костер либо под домашний арест, их труды запрещались. Европа в то время заимствовала технологии у других, она не была источником инноваций.
Тогда по приказу китайского императора была предпринята крупнейшая в истории морская экспедиция под руководством адмирала Чжэн Хэ. В ней приняли участие 28 000 моряков на 317 огромных кораблях, каждый из которых был впятеро длиннее кораблей Колумба. В последующие четыре сотни лет мир не увидел ничего даже отдаленно похожего на эту армаду. Не один, а семь раз с 1405 по 1433 г. адмирал Чжэн Хэ плавал по всему известному в те времена китайцам океану, обходил страны Юго-Восточной Азии и Ближнего Востока и доходил до Восточной Африки. Сохранились древние китайские гравюры на дереве, на которых странных животных, таких как жирафы, которых адмирал привез из своих путешествий, проводят перед императорским двором.
Но, когда император умер, новые правители Поднебесной решили, что им не нужны исследования и открытия. Они даже издали закон, согласно которому житель Китая не имел права владеть лодкой. Огромный флот был частью сожжен, частью оставлен гнить в забвении, а записи о великих плаваниях адмирала Чжэн Хэ засекречены и запрещены. Последующие императоры оборвали всякие контакты Китая с внешним миром. Империя замкнулась в себе, и со временем эта политика привела к катастрофическим результатам – к упадку, полному краху, хаосу, гражданской войне и революции.
Иногда я думаю о том, как легко страна может попасть в ловушку благодушия и самодовольства, успокоиться – и всего через несколько десятилетий рухнуть. Наука – двигатель процветания, и государства, которые поворачиваются спиной к науке и технике, со временем попадают в порочный круг, выхода из которого нет.
Так и космическая программа США закономерно пришла в упадок. Но сегодня политические и экономические обстоятельства меняются. На передний план выходят новые действующие лица, отважных астронавтов сменяют энергичные предприниматели. Двигатели этого возрождения – новые идеи, новая энергия и новое финансирование. Но сможет ли союз частных капиталов и правительственного финансирования замостить для нас путь в небеса?
Свет, которым рожден мой дух, – это твой свет. Ты – мое солнце, моя луна и все мои звезды.
Эдвард Каммингс
2. Новый золотой век космических путешествий
В отличие от морского флота Китая, упадок которого продолжался несколько столетий, пилотируемая космическая программа США переживает возрождение. Этому способствуют несколько факторов.
Один из них – приток финансовых ресурсов от предпринимателей Кремниевой долины. Редкая комбинация частных средств и государственного финансирования сделала возможным создание нового поколения ракет. В то же время снижение стоимости полетов позволяет реализовать различные космические проекты. Общественная поддержка космических путешествий также возрастает: американцы вновь с удовольствием смотрят голливудские фильмы и документальные телефильмы о космических исследованиях.
И что самое важное, у НАСА наконец вновь имеется цель. 8 октября 2015 г., после многих лет путаницы, неопределенности и нерешительности, объявлено о долгосрочном проекте– отправить астронавтов на Марс. В НАСА составлен примерный список промежуточных задач, и первым пунктом в нем стоит возвращение на Луну. На этот раз, однако, спутник Земли должен стать не конечным пунктом путешествия, а ступенькой к более амбициозной цели – к Марсу. Оставшееся на некоторое время без руля и ветрил космическое агентство внезапно получило маршрут движения. Аналитики приветствовали это решение и сделали вывод: НАСА вновь претендует на лидерство в исследовании космоса.
Так что поговорим для начала о нашей ближайшей небесной соседке – Луне, а затем двинемся дальше в открытый космос.
Возвращение на Луну
Планы НАСА по возвращению на Луну связаны с комплексом, состоящим из тяжелой ракеты-носителя СЛС (SLS) и корабля «Орион». В начале 2010-х гг. президент Обама урезал бюджет космического агентства, и программа «Созвездие» была закрыта. Однако в НАСА сумели сохранить «Орион» и СЛС, тогда существовавшие только в планах. Эти две разработки, изначально предназначавшиеся для разных проектов, стали основой новой системы запуска.
Предполагается, что в середине 2020-х гг. ракета СЛС с кораблем «Орион» совершит пилотируемый облет Луны.
Первое, что замечаешь, взглянув на проект системы СЛС/«Орион»: она совершенно не похожа на своего предшественника – «Спейс шаттл». Зато весьма напоминает ракету «Сатурн-5», которая около 45 лет пребывала в статусе музейного экспоната, но сейчас, в определенном смысле, возрождается под именем СЛС. Даже вид системы СЛС/«Орион» вызывает ощущение дежавю.
Ракета СЛС способна нести 130 т полезного груза. Ее высота – 117 м – также вполне сравнима с высотой «Сатурна-5». Астронавты находятся не в корабле на боку ракеты-носителя, как это было на «Спейс шаттлах», а в капсуле, помещенной на верхушке ракеты-носителя, подобно кораблю «Аполлон» на «Сатурн-5». Система СЛС/«Орион», в отличие от челнока, предназначена для доставки преимущественно астронавтов, а не груза. Кроме того, эта система разработана не просто для выхода на околоземную орбиту – она, как и «Сатурн-5», разработана для достижения второй космической скорости – скорости убегания.
Корабль «Орион» рассчитан на экипаж из 4–6 астронавтов, тогда как его предшественник «Аполлон» на «Сатурне-5» вмещал только троих. И все же внутри нового космического корабля НАСА по-прежнему тесно: диаметр – около 4,88 м, высота – около 3,35 м. Весит «Орион» почти 26 т. (Полеты в космос – дело дорогое, и в астронавты всегда отбирали людей небольшого роста. Рост Юрия Гагарина, к примеру, составлял всего 157 см.)
Зато, в отличие от ракеты «Сатурн-5», которую сконструировали специально для полета на Луну, СЛС сможет доставить нас почти куда угодно – на Луну, на астероиды и даже на Марс.
А еще у нас есть миллиардеры, которым надоел неспешный темп работы бюрократии НАСА и которые хотят отправить астронавтов к Луне и к Марсу весьма быстро. Этих молодых предпринимателей привлекла идея бывшего президента Обамы, который предложил частному капиталу взяться за пилотируемую космическую программу.
Защитники НАСА утверждают, что неторопливость и осторожность космического агентства диктуются соображениями безопасности. По итогам слушаний в конгрессе США, которые состоялись после двух катастроф космического челнока и вызванного этим сильного общественного недовольства, космическая программа едва не была закрыта полностью. Еще одна катастрофа сравнимого масштаба могла бы положить ей конец. Сторонники агентства также напоминают, что в 1990-е гг. руководство НАСА пыталось взять на вооружение девиз «Быстрее, лучше, дешевле». Однако, когда в 1993 г. перед выходом на околомарсианскую орбиту из-за трещины в топливной системе была потеряна автоматическая межпланетная станция Mars Observer, многие считали, что НАСА, возможно, поспешило с запуском. После этого лозунг «Быстрее, лучше, дешевле» был благополучно забыт.
Так что приходится искать тонкое равновесие между горячими головами, которые стремятся к ускорению темпов, и бюрократами, которых больше всего заботит безопасность и цена неудачи.
Тем не менее дело борьбы за скоростные методы в реализации космической программы возглавили два миллиардера: Джефф Безос, основатель компании Amazon и владелец газеты The Washington Post, и Илон Маск, основатель PayPal, Tesla и SpaceX.
Пресса уже окрестила этот процесс «битвой миллиардеров».
И Безос, и Маск хотели бы вывести человечество в космические просторы. Если Маск думает о дальней перспективе и нацеливается на Марс, то Безос выбрал себе более близкую во времени цель – полет на Луну.
