№3.2024. Владимир Чакин. Нужен ли человеку дальний космос?

Сразу определимся с терминологией. Дальним космосом, как правило, называют космическое пространство за пределами Солнечной системы. Хотя, оказывается, само понятие Солнечной системы сегодня довольно-таки расплывчато. Судите сами. Долгое время считалось, что вокруг Солнца вращаются девять планет, наиболее удаленная из которых носит имя бога подземного царства и смерти Плутона, она была открыта в 1930 году американским астрономом Клайдом Томбо. Однако в двадцатом веке позднее были открыты и другие малые планеты за орбитой Нептуна, получившие общее название транснептуновые объекты (ТНО), с размерами несколько меньшими Плутона, но все же сопоставимыми с ним. Это малые планеты Эрида, Хаумеа, Гун-гун, Макемаке и другие. Всего их уже известно 3555 штук по состоянию на 2021 год. Таким образом, в Солнечной системе сегодня осталось всего восемь крупных планет, из которых самая близкая к Солнцу – Меркурий, самая дальняя – Нептун.

Малые планеты за орбитой Нептуна группируются в околосолнечном пространстве по-разному, образуя скопления, – пояс Койпера, рассеянный диск, группу Плутино. Однако в астрономии сегодня бытует понятие, такое как облако Оорта, внешние границы которого располагаются от Солнца на расстоянии 50–100 тысяч астрономических единиц (а. е.). Астрономическая единица – это среднее расстояние от Солнца до Земли, 148,5 миллионов км, то есть около одного светового года (расстояние, которое преодолевает свет за календарный год). А это уже четверть расстояния до Проксимы Центавра, ближайшей к Солнцу звезды. Пояс Койпера и рассеянный диск по диаметру в тысячу раз меньше облака Оорта. За внешней границей облака Оорта находится гравитационная граница Солнечной системы, так называемая сфера Хилла, диаметр которой, соответственно, 2 световых года. Существование облака Оорта еще не доказано, но все указывает на присутствие этой очень протяженной области, являющейся источником комет, вращающихся вокруг Солнца с огромным периодом от нескольких десятков тысяч до миллионов лет. Кроме того, до сих пор анализируется возможность существования на внутренней границе облака Оорта (30 тыс. а. е.) планеты – газового гиганта Тюхе, а за внешними границами облака – звезды – спутника Солнца Немезиды.

Вот и судите сами, что такое дальний космос, если даже на гигантском радиусе два световых года космическое пространство заполнено веществом в виде комет, астероидов, малых или даже больших планет и прочих каменных или металлических объектов, движущихся по сверхдальним орбитам вокруг Солнца.

Конечно, мы понимаем, очень громко сказано, что пространство там заполнено материальными объектами, с которыми во время путешествия на космическом корабле можно случайно столкнуться. Элементарные оценки показывают, что вероятность подобного столкновения практически равна нулю. На самом деле это все же пустое пространство, чистый вакуум, в котором в разных направлениях блуждают солнечные и звездные фотоны в виде электромагнитных излучений, то есть космических лучей. Ну а при выходе за пределы облака Оорта вероятность встречи космического корабля с блуждающим межзвездным камнем или через много лет с какой-нибудь звездой уже точно нулевая. Вечное движение в пустоте, вот реальная судьба двух автоматических аппаратов «Вояджер», которые, являясь чудесным творением рук человеческих, именно сейчас удаляются от нас с гигантской скоростью 17 км/сек. И до сих пор оба «Вояджера» еще не достигли внутренних границ облака Оорта, на это потребуется еще 300 лет. А покинут облако Оорта эти удивительные аппараты через 30 тысяч лет!

Кому как, а во мне подобные временные масштабы вызывают, как бы выразиться поточнее, некую сакральную или даже метафизическую внутреннюю духовную дрожь. Дрожь от подступающего осознания ничтожности окружающих нас макромасштабов пространства и времени, в которых обитают люди, по сравнению с гигантскими масштабами дальнего космоса. Земля с людьми и всем остальным содержимым это в реальности, безо всякого преувеличения, геометрическая (то есть по определению, не имеющая размеров) точка в мегамасштабах окружающей Вселенной. И тем не менее люди, эти космические нанокарлики, шевелятся, суетятся и продвигаются все дальше в космос, пытаются понять, что творится в той откровенно враждебной биологическим формам жизни космической среде. Зачем, что люди там забыли? И первое, что приходит в голову, – безмерное людское любопытство. Сунуть нос в мышеловку, чтоб его понадежнее защелкнуло. Вроде шутка, а с другой стороны, не забываем про ядерное оружие, а сегодня еще и искусственный интеллект, который, вероятно, даже опаснее. Человек ходит по тончайшей грани добра и зла и может мгновенно рухнуть в бездну, если переступит порог со своим неуемным любопытством беспредельного познания окружающего мира.

Но это так, к слову. Вернемся все же к «Вояджерам». Их запустили в 1977 году и до сего дня с космическими аппаратами поддерживают периодически связь, получая пусть ограниченную информацию с части еще функционирующих приборов. И это немыслимое достижение: аппараты были рассчитаны функционировать максимум до начала нулевых, а они всё коптят помаленьку и приносят людям новые, порой сенсационные открытия.

Возможно, главное открытие – это торможение космических аппаратов в казалось бы пустом пространстве. Оказывается, существует граница, до которой доходит солнечный ветер, то есть излучение Солнца во всех диапазонах электромагнитных волн. Далее заряженные частицы типа электронов не в состоянии преодолевать солнечное притяжение, к тому же навстречу веет довольно мощный межгалактический ветер излучений, который зафиксировали приборы «Вояджеров». Мало того, кроме встречного межгалактического ветра, поверхность аппаратов, оказывается, постоянно бомбардируют мелкие твердые частицы льда, пыли, камешков размером до 10 микрон. И их значительно больше, чем в ближайших окрестностях Солнечной системы, поскольку околосолнечные частицы уже были задействованы в прошлом в процессах образования планет и астероидов. Помню середину десятых годов, когда в СМИ прозвучала сенсационная версия, что некая таинственная сила не выпускает «Вояджеры» за пределы Солнечной, поскольку аппараты тормозятся по неизвестной науке причине! Если помните фильм «Шоу Трумана», где описывается шоу, когда человека с рождения держали в искусственном ограниченном в пространстве мире. А здесь типа инопланетяне похожую шутку сотворили с человечеством, и, когда люди начали приближаться к границам дозволенного мира своим рукотворным аппаратом, им щелкнули по носу, дальше нельзя, знайте свое место во Вселенной. Однако позже выяснилось, что причина торможения как раз межгалактический ветер и встречный поток мельчайших частиц пыли. А теперь поразмышляем о том, что случится в далеком будущем, когда человек запустит межзвездный космический корабль, который будет лететь с гораздо большей скоростью, возможно даже околосветовой. И что произойдет с его наружной обшивкой, когда в него будет бить эта мельчайшая межгалактическая пыль с огромной скоростью и, соответственно, силой. Изрешетит обшивку в мгновение ока, если к тому времени не удастся изобрести сверхпрочный и сверхлегкий конструкционный материал, что в принципе возможно, но пока даже идей нет, как его произвести. Существующие сегодня материалы однозначно не выстоят против столь интенсивной бомбардировки частицами межгалактического вещества.

Итак, «Вояджер-1» и «Вояджер-2» в космосе уже сорок шесть лет, то есть почти полвека, они побили все мыслимые рекорды работы земных приборов в космосе и продолжают функционировать, как пишут в НАСА, по крайней мере, до 2025 года.

На борту они несут послание инопланетянам, золотые пластины с изображениями, призванными объяснить будущим читателям, что такое человек и где он обитает во Вселенной. Красиво и символично выглядит, но несколько наивно. Ведь этот аппарат уже не просто точка, а даже меньше любой самой малой элементарной частицы в космических мегамасштабах, то есть того же кварка. Кому он нужен в бесконечной Вселенной этот остывший, мертвый фрагментик человеческой цивилизации? Хотя нам, конечно приятно, как же, послание уважаемым инопланетянам, чтобы знали, что мы есть на белом свете, где-то там, в бесконечной пустоте. Мол, человек – это звучит гордо!

Выше мы обсудили прямые методы исследования Вселенной с использованием автоматических межпланетных станций. Теперь поговорим о косвенных методах исследования дальнего космоса путем наблюдений звездного неба в телескопы. Первые зрительные трубы были изобретены в начале XVII века голландскими мастерами, а первым астрономом, который направил телескоп в небо и совершил ряд открытий в небесной сфере, стал Галилео Галилей. Он обнаружил четыре спутника планеты Юпитер, фазы Венеры, горы на Луне, а главное – открыл страницу будущих астрономических открытий.

В настоящее время существуют два вида оптических телескопов – это рефракторы и рефлекторы. В рефракторе для увеличения изображения используются линзы, в рефлекторе – зеркала. Самый крупный современный рефрактор имеет диаметр линз более метра, он расположен в Йеркской обсерватории Чикагского университета, США. Недостаток рефракторов – значительная хроматическая аберрация, приводящая к искажению изображения. Поэтому сегодня более широко используются рефлекторы с гигантскими зеркалами, достигающими десяти и более метров. В ближайшие годы будут введены огромные рефлекторы с диаметрами зеркал от двадцати до сорока метров, такие как Гигантский Магелланов телескоп (американо-австралийский) и Чрезвычайно большой телескоп (европейский), оба в пустыне Атакама в Чили, где идеальная чистота атмосферы, то есть это одно из лучших мест на Земле для долговременных дальних астрономических наблюдений.

Однако наибольший вклад в прогресс небесных исследований последние тридцать лет внесли космические телескопы, размещенные на искусственных спутниках Земли. Принципиальное их преимущество – отсутствие искажений изображений, вызванных атмосферой. Остановимся на двух телескопах, внесших наибольший вклад в развитие представлений человека об устройстве космического пространства. Это оптические космические телескопы Hubble Space Telescope (диаметр зеркала 2,4 м) и James Webb Space Telescope (диаметр зеркала 6,5 м), запущенные НАСА, соответственно, в 1990 и 2021 годах.

Например, на телескопе «Хаббл» получены снимки далеких галактик, квазаров и черных дыр, по результатам анализа которых подтверждена теория о сверхмассивных черных дырах, расположенных в центрах галактик, которая связывает массу черных дыр и свойства галактики. По результатам наблюдений квазаров подтверждена космологическая модель Вселенной, расширяющейся с ускорением и заполненной темной энергией. На основе этих данных уточнен возраст Вселенной, который составляет 13,7 млрд лет. Наблюдения различных участков неба размером в одну тридцатимиллионную площади неба, содержащих несколько тысяч галактик в каждом, подтвердило гипотезу об изотропности Вселенной. Как видим, эти исследования носят принципиально новый характер и, вероятно, не могли быть получены на имеющихся земных телескопах. Возможно, введение в эксплуатацию новых гигантских земных рефлекторов позволит уточнить данные, полученные на космических телескопах, но остаются сомнения в их принципиальной конкурентоспособности по сравнению с новыми космическими обсерваториями, которые, безусловно, будут запущены в космос в ближайшие годы.

Однако подлинно революционными оказались первые результаты, полученные на недавно запущенном космическом телескопе «Джеймс Уэбб», который ведет наблюдения в инфракрасном диапазоне, что позволяет рассмотреть внутренние области галактик, скрытые в видимом свете космической пылью. Телескоп смог сделать снимки чрезвычайно удаленных участков Вселенной, например, скопление галактик в 13 млрд световых лет от Солнца. Уже открыты множество экзопланет, вращающихся вокруг далеких звезд, в том числе имеющие атмосферу, содержащую водяные пары или углекислый газ. Но самое фантастическое открытие на данный момент это снимки галактик, образовавшихся всего через 250 млн лет после Большого взрыва. Согласно современным представлениям через такое короткое время после образования Вселенной галактики еще не могли существовать, поскольку образовавшаяся материя не успела эволюционировать до этой стадии. По времени это даже раньше, чем так называемые Темные века (период от 380 тысяч до 550 миллионов лет после Большого взрыва, когда Вселенная была заполнена атомами водорода и гелия и больше ничего не было). Постепенно большая часть водорода реионизировалась – превратилась в протоны и электроны, что позволило свету распространяться в космосе. Астрономы называют это событие, произошедшее примерно через 250 миллионов лет после Большого взрыва, космической зарей, когда даже звезды еще не сформировались, не то что галактики. А оказывается, в это время галактики уже существовали! Есть от чего астрофизикам прийти в тихий ужас: общепринятая теория Большого взрыва ставится под сомнение. Но тут в голове возникает крамольная мысль: с чего мы решили, что время во время эволюции Вселенной после Большого взрыва линейно? Это предположение ни из чего не следует. В процессе формирования пространства и материальных объектов, таких как звезд, время вполне может изменяться с переменной скоростью, например, ускоренно. В этом случае галактики вполне могли принять законченный вид за более короткое, чем ожидалось, время в случае параллельной высокой скорости изменения времени.

Какие еще сенсационные открытия принесет новый космический телескоп, который только начал свою работу в космосе! Все мы в нетерпеливом ожидании.

Давайте теперь попробуем изложенное выше обобщить и ответить на вопрос, вынесенный в заголовок. Это факт, между человечеством и дальним космосом распростерлась пространственно-временная бесконечность. Пренебрежимо малая длительность человеческой жизни, с одной стороны, и миллиарды световых лет до звезд и галактик, с другой. В сознании никак не укладывается подобная дикая разность масштабов. Это факт, что люди до сих пор не понимают, кто они, как и зачем появились в абсолютно враждебной окружающей космической среде. Это факт, что жизнь на планете Земля чрезвычайно уязвима перед любым космическим или земным масштабным катаклизмом. Это факт, что человечество в любом случае обречено на гибель после выгорания всех элементов Солнца, увеличения его размеров до орбиты Венеры и превращения в красного гиганта. Правда, произойдет это не так скоро, примерно через четыре с половиной миллиарда лет, что несколько утешает. Поэтому единственным оправданием безрассудного расходования денег налогоплательщиков на зондаж дальнего космоса и утешением, что не все напрасно в этом мире, является цель спасения человечества, если из космоса беда вдруг нагрянет ранее времен образования солнечного красного гиганта. Действительно, вот так шарит человек своим заскорузлым взглядом в дальних уголках Вселенной и вдруг обнаружит беду, от которой можно попытаться спастись, пока осталось время до ее критического приближения.   

Взглянув на трезвую голову на все эти факты, начинаешь сомневаться, а туда ли мы идем в своем астрофизическом копании? Если в материальном мире все так бескомпромиссно жестоко и человечество явным образом обречено, может, все-таки обратить больше внимания на феномен сознания? Вдруг там окажется больше просветов и поводов для оптимизма в отношении будущего человечества? Но об этом нужен отдельный серьезный разговор, который не за горами.