этом случае солнечный свет окажется на задней поверхности паруса – аппарат должен ускориться, увеличить высоту своей орбиты и отправиться по направлению к внешней Солнечной системе. Чтобы максимизировать тягу, получаемую от нашей звезды, солнечные паруса изготавливаются из высокоотражающих материалов, обычно – тонкой пленки из майлара или полиимида, покрытой слоем алюминия.
Космический лифт
Представьте себе кабель, устремляющийся от поверхности Земли в космос, который можно использовать для доставки полезных грузов с Земли на орбиту. Это так называемый космический лифт – его концепцию еще в конце XIX века предложил российский ученый Константин Циолковский. Немного похоже на индийский трюк с веревкой. Но на самом деле кабель заякорен на поверхности Земли, а на противоположном его конце находится большой противовес, благодаря которому центр тяжести располагается на геостационарной орбите вокруг экватора нашей планеты на высоте 35 786 км. Всю конструкцию поддерживает центробежная сила вращающегося противовеса. Почему же ни один лифт до сих пор не построен? Проблема в том, что кабель будет настолько тяжелым, что не сможет выдержать собственный вес. Даже будучи сделанным из углеродных нанотрубок, самого прочного и легкого материала, который у нас имеется, он сломается, как только его длина превысит 10 200 км.
Космический лифт будет построен через пятьдесят лет после того, как все перестанут смеяться.
Артур Кларк (1984)
Приводимые в действие светом, самой быстрой сущностью во Вселенной, солнечные паруса немного похожи на ракету, которая выпускает самую быструю струю выхлопных газов, возможную в соответствии с законами физики. Это означает, что их постепенное ускорение, действующее в течение длительного времени, в конечном итоге может разогнать их до невероятно высоких скоростей, составляющих значительную часть от скорости света. Это одна из причин, почему солнечные паруса являются одной из технологий, способных привести нас к звездам.
09. Нет места лучше космоса
Сначала придется жить в куполе, но со временем появится возможность терраформировать Марс, чтобы он выглядел как Земля, и в конце концов мы будем ходить по его поверхности без каких-либо приспособлений… Так что это только начало.
Илон Маск (2012)
МКС вращается вокруг Земли над нашими головами с 1998 года и дает представление о том, к чему в конечном итоге может привести человеческое присутствие в космосе. По мере того как мы становимся более искусными в преодолении проблем, с которыми сталкиваемся в рамках космических путешествий, мы можем ожидать, что космические станции будут располагаться все дальше и дальше. В седьмой главе речь шла о проекте NASA, предполагающем строительство станции «Лунные врата» на окололунной орбите. Если все пойдет по графику, он стартует уже в конце 2020-х годов. Имеются также планы по созданию обитаемых баз на поверхности Луны и даже, в 2030–2040-х годах, на других планетах, например на Марсе, где постоянное присутствие людей позволит проводить научные исследования в масштабе, который до сих пор был невозможен.
На МКС экипажи меняются примерно каждые шесть месяцев, чтобы минимизировать физический и психологический ущерб, который наносит пребывание в космосе. Но поскольку космические станции и базы с экипажем будут появляться во все более отдаленных уголках Солнечной системы, визиты с родной планеты станут менее частыми. Такие объекты уже не будут просто аванпостами и вместо этого превратятся в нечто похожее на поселения и колонии – самодостаточные сообщества первопроходцев, которые прибудут сюда с Земли, чтобы создать новый дом, а возможно и новое государство, далеко за пределами своей планеты.
Уже существуют планы по созданию обитаемых баз на Луне и Марсе, предполагающих использование перерабатывающих заводов, которые будут производить кислород и ракетное топливо из залежей воды и атмосферных газов. С таким подходом «прикладной химии» можно пойти даже дальше – к идее терраформирования, которое позволит поселенцам сделать среду другого мира более похожей на привычную им земную. Еще одна концепция гласит, что люди будут жить в глубинах межпланетного пространства в гигантских вращающихся станциях – колониях О'Нила.
Мы должны быть в состоянии воссоздать в космическое среде места, которые так же красивы, как земные, самые красивые уголки планеты Земля, и мы можем это сделать.
Джерард О'Нил. Высокий фронтир (1976)
И все же жизнь в космосе неизбежно порождает массу новых проблем, которые необходимо решать. Удовлетворение ежедневных потребностей космонавтов во время их относительно короткого пребывания на МКС уже обнажило ряд трудностей – и для преодоления некоторых из них мы нашли гениальные решения, однако над другими инженеры и ученые работают до сих пор.
Жизнеобеспечение в космосе
После воздуха для дыхания – который, как вы помните из четвертой главы, производится на станции путем пропускания электрического тока через воду и разделения ее на водород и кислород – следующее, что требуется космическому путешественнику, – это вода. Вода чрезвычайно тяжелая: один кубический метр воды весит тонну, так что доставлять бесконечные запасы с поверхности Земли на МКС нецелесообразно. Однако только питьевой воды для экипажа из шести человек, каждый из которых потребляет рекомендуемые два литра в день, в год необходимо почти 4,5 тонны.
Если нужно выйти…
Из всех естественных потребностей посещение туалета в условиях отсутствия гравитации, которая способствует этому процессу, является одним из наиболее интересных аспектов жизни в космосе. Современные туалеты в невесомости используют поток воздуха от вентиляторов для направления отходов. Фекалии сушат и прессуют для последующей утилизации. Моча же – по крайней мере на МКС, где вода драгоценна, – поступает в систему очистки, которая сделает ее пригодной для повторного использования. Нулевая гравитация также означает, что космонавтам часто приходится планировать свои посещения туалета, чтобы избежать проблем. Но и в этом случае нельзя быть уверенным, что система сработает идеально: плавающие капли мочи, а также остатки экскрементов могут попасть в жилые отсеки – и периодически так и происходит. Даже на Марсе и на Луне, где сила притяжения слабее земной в три и шесть раз соответственно, справлять естественные потребности придется иначе, чем на Земле.
Вместо этого на станции, как и в любой другой постоянно обитаемой космической среде, есть система очистки замкнутого цикла для рециркуляции около 93 % воды, используемой космонавтами. Она включает в себя сточную воду, атмосферную влагу и мочу. Вода восстанавливается из мочи с помощью дистилляции, которая отделяет воду от других химических веществ, кипящих при различных температурах, а затем происходит центрифугирование – разделение воды и газов. Вода, полученная таким способом, объединяется с другими сточными водами – все это происходит в аппарате для удаления твердых загрязняющих веществ, – а
