Если бы некто вдохновенный с блестящими глазами подошёл к вам на улице и сказал, что Солнце можно сдвинуть с места и вместе с ним, родимым, пуститься бороздить просторы Вселенной, — вы бы прониклись? Вряд ли. Скорее, начали бы вспоминать адреса ближайших клиник, откуда он мог сбежать. Но вопрос-то, согласитесь, интересный. Безумцы задаются такими мастерски. Действительно, можно ли передвинуть звезду? Например, ту что по имени Солнце.

Сказка — ложь

Когда чересчур смелые идеи появляются на страницах научно-фантастических романов, они будоражат умы, становясь причиной затяжной полемики и идейных разбирательств. Когда чересчур смелые идеи выдвигают физики, они вызывают истерику.
Взять хотя бы незабвенного Жюля Верна. То ли истинный пророк, то ли неиссякаемый источник вдохновения для творцов прогресса, мсье Верн внёс неоценимый вклад не только в литературу, но и в инженерию. Десятки, если не сотни описанных им изобретений перекочевали с пахнущих пьянящим авантюризмом страниц в реальную жизнь. Всяческих ляпсусов в его произведениях тоже предостаточно, но в этом вопросе критика молчит. Дескать, Викторианская эпоха, наивные люди, паровые машины в голове — что с них взять? Область новая, экспериментальная, а не ошибается только тот, кто ничего не делает. Да и мудрость поколений у нас вроде как принято уважать. А вот современников обычно не щадят — критикуют на чём свет стоит.
Такая судьба ждала и философа Олафа Стэплдона, создавшего непревзойдённое по размаху описание эволюции разума в книге «Создатель звёзд», и фантаста Ларри Нивена, написавшего знаменитый «Мир-Кольцо», достояние научной фантастики, и физика-теоретика Фримена Дайсона — отца квантовой электродинамики, более известного обывателям своим экстравагантным проектом передовой энергетики. Почему именно эти имена и эти заслуги? Всех их объединяет одна и та же идея. Идея, почерпнутая из трудов основоположника космонавтики Константина Циолковского. Идея использования нашего светила в качестве чистого неисчерпаемого источника энергии. И речь тут не о будничных солнечных батареях — берите выше! Суть концепции в создании колоссального сооружения, которое будет собирать всю излучаемую энергию звезды (или большую её часть) прямо в космосе. В космосе нет ни ночи, ни пасмурной погоды — Солнце светит всегда, и оно вхолостую дарит пространству невообразимые тераватты энергии, которые можно было бы пустить на благо человечества сейчас и сотни поколений спустя. «Счастье для всех даром. И пусть никто не уйдёт обиженным!» — только не так, как в «Пикнике на обочине» Стругацких, а в самом что ни на есть гуманистическом смысле. Циолковский предвосхищал такую конструкцию в виде «цепи и колец космических поселений» вокруг Солнца. Стэплдон в 1930-х годах переосмыслил исходную форму, замкнув её в тор — закольцованный цилиндр, «бублик». Дайсон же, познакомившийся с «Создателем звёзд» после окончания Кембриджского университета в 1945-м, в корне пересмотрел смелую идею, придав ей форму сферы.
Изначально Сфера Дайсона представляла собой тонкую гипотетическую конструкцию размера, сопоставимого с планетарными орбитами (не менее 1 астрономической единицы, то есть расстояния от Земли до Солнца), внутренняя поверхность которой способна накапливать энергию звезды. Физик предположил, что достаточно развитая в технологическом плане цивилизация могла бы применять подобное сооружение для максимального использования энергии центральной звезды и для решения проблемы жизненного пространства. Однако расчёты показали, что такую конструкцию попросту разорвало бы центробежной силой. Но тут на помощь пришли энтузиасты, предложившие несколько относительно защищённых от саморазрежения модификаций Сферы. «Сферой» они уже, конечно, не были, но историческое название менять не стали. Одним из таких энтузиастов был Нивен — писатель-фантаст, в 1970 году воплотивший на страницах своих романов идею замкнутого в жёсткое кольцо мира, выполняющего функции Сферы Дайсона. Критиковали Дайсона безжалостно. Но всё-таки от теории не отказались. До сегодняшнего дня Сфера Дайсона остаётся одним из главных ориентиров программы по поиску внеземных цивилизаций — SETI. Учёные полагают, что создать подобную инженерную конструкцию астрономических масштабов вполне реально, но для этого потребуется объём строительного материала как минимум с Юпитер.

Цивилизация Сферы

К чему весь этот круиз по волнам фантастики? Чтобы подвести разговор к идеям выдающегося советского и российского астрофизика Николая Кардашёва. Будучи молодым и смелым радиоастрономом, Кардашёв предложил новый метод измерения технологического развития цивилизации, основанный на количестве энергии, которое цивилизация может использовать для своих нужд. Суть метода он изложил в статье «Передача информации внеземными цивилизациями», опубликованной в 1964 году в «Астрономическом журнале» (самом престижном астрономическом издании СССР). По Кардашёву, уровень развития цивилизации можно разделить на три категории: цивилизации I типа используют все доступные энергетические ресурсы родной планеты; цивилизации II типа — используют всю энергию своей звезды; III типа — осваивают энергию галактики. За неимением практических доказательств, шкалу посчитали однобокой, но её изящный потенциал не остался незамеченным. Американский астроном Карл Саган, выдающаяся фигура своего времени, предложил для полноты картины дополнить шкалу показателем контролируемой цивилизациями информации.
Любопытно, как эти идеи перекликаются с гипотетической Сферой. Даже на нынешнем уровне развития технологий человечество едва дотянулось до установленной Кардашёвым планки I типа, так как она подразумевает освоение «всей доступной» энергии планеты. Создание конструкции, аналогичной Сфере, автоматически выведет землян на качественно новый уровень. Освоение энергии звезды даст необходимые ресурсы для космических путешествий, а наличие астроинженерной базы в виде дайсоновской структуры для производства пригодной к использованию энергии из света может превратить в космический корабль… саму Солнечную систему! Солнце же — колоссальный термоядерный реактор. Если обуздать его силу, можно будет целенаправленно бороздить просторы Вселенной, буквально не выходя из дома.
Помечтали? Помечтали. А теперь пора подумать о бренном. О том, можно ли вообще передвинуть звезду? — без участия другой звезды или чёрной дыры, разумеется. Мы ведь хотим жить долго и счастливо, а не весело, но страшно.

Солнечный ветер надул паруса

Удивительно, но можно. Вспоминаем азы физики. Конкретнее, третий закон Ньютона, который пока никто не отменял. На каждое действие всегда есть равное по силе противодействие. Даже если это действие совершает нечто, что мы и за силу не привыкли считать. Что случится, если космонавт в открытом космосе включит фонарик (самый обыкновенный, как тот, что припрятан у вас на чёрный день) и начнёт светить им в одном направлении? — вскоре он почувствует, что его очень медленно начинает относить в противоположную сторону. В космосе нет сопротивления воздуха (точнее, имеющимся сопротивлением можно пренебречь), поэтому сообщённые телу импульсы будут накапливаться, а скорость — нарастать. Ничтожно малой силы летящих фотонов достаточно, чтобы сдвинуть с места массивный объект. Тот же эффект можно применить к Солнцу, использовав в качестве «волшебного пинка» его собственный свет.
Ещё в далёком 1987 году конструкцию подобного двигателя предложил один из ведущих советских специалистов в области космоса и авиации Леонид Шкадов. Двигатель Шкадова прост, как всё гениальное. Основа его конструкции — параболическое зеркало достаточно больших размеров. Собственно, это и есть весь двигатель. В теории, световое давление на зеркальный солнечный парус уравновешивается гравитационным притяжением звезды. За счёт отражения лучей, в одном направлении энергии излучается больше, разница в давлении создаёт тягу, и звезда приходит в движение. Двигать каждую планету отдельно не придётся: они неизбежно потянутся вслед за звездой на том же расстоянии, что и прежде — куда им ещё деваться от гравитационного поводка?
За первый миллион лет всепланетного путешествия мы сможем продвинуться на 3 млрд. км. По космическим меркам это ничтожно мало — всего пара световых часов. Но учёные предрекают Солнцу ещё по меньшей мере 5 млрд. лет жизни, так что спешить человечеству особо некуда.

Ускоримся?

Позже американский астрофизик из Университета Иллинойса Мэттью Каплан предложил усовершенствовать звёздный двигатель. Проект Каплана подразумевает размещение в непосредственной близости от звезды установки на гелиево-водородном топливе. Гелий пойдёт на создание струи радиоактивного кислорода, который будет толкать всю систему вперёд, а водород — сохранит дистанцию между двигателем и Солнцем. Поскольку один только солнечный ветер не сможет обеспечить достаточное количество вещества, дополнительно потребуется задействовать астроконструкцию со свойствами Сферы Дайсона и зеркала Шкадова, которая должна будет концентрировать солнечный свет в определённой точке, чтобы повысить температуру и выход энергии.
Если двигатель Шкадова позволит системе преодолеть расстояние в 100 св. лет (примерно тысячная часть расстояния до края галактического диска) за 230 млн. лет, система Каплана обещает покрыть то же расстояние всего за 2 млн. лет.
Затраты на подобные проекты будут поистине астрономические. Что называется, «все деньги Земли». И даже больше. Но и придумываются они не из праздного любопытства. Конструкция, способная передвинуть Солнце, очень пригодится, когда Земля окажется на пути вспышки сверхновой (в пределах 1000 св. лет от нас по меньшей мере 15 звёзд готовятся окончить свой жизненный путь грандиозным взрывом) или когда через 4 млрд. лет Млечный Путь столкнётся с галактикой Андромеда. Не говоря уже о том, что запас прочности Земли не вечен.
Землянам ради выживания неизбежно придётся колонизировать иные миры, не зря же астрономов так заботит поиск пригодных к жизни экзопланет. Превращение всей Земли, всей Солнечной системы в управляемый космический корабль избавит человечество от мук решения массы этических вопросов. Например, кто достоит стать колонистом, а кого оставить пропадать на погибающей планете.Автор: К.Рогачёв
Источник: "Тайны вселенной" №2, 2020 г.