Солнечная система. От планет до пыли

Вода - вещество достаточно распространенное во Вселенной, обнаруживается и в обширных рассеянных облаках, и на далеких экзопланетах. Замерзшие ледники найдены на Луне и у марсианских полюсов, и даже в вечной тени глубоких кратеров на Меркурии. Однако чтобы вода стала той несущей жизнь влагой, какой мы ее привыкли видеть на Земле, она должна быть жидкой. И в этой форме она встречается гораздо реже.

Если не считать нашей планеты, до сих пор достоверно было известно о наличии жидкого океана лишь на одном теле Солнечной системы, спутнике Юпитера Европе. Однако на этой неделе воды в окрестностях Земли прибыло: наблюдения космических аппаратов показали, что глубоко под ледяными оболочками Ганимеда и Энцелада скрываются обширные и соленые океаны.

Энцелад исследовал работающий в системе Сатурна зонд Cassini, который обнаружил на его ледяной поверхности микроскопические - даже наноразмерные, величиной от 6 до 9 нм - гранулы силикатов. На анализ этих данных астрономам потребовалось несколько лет, за которые были проведены и компьютерные симуляции, и лабораторные эксперименты, позволившие отработать разные сценарии появления этих минералов на поверхности Энцелада.

В результате этой кропотливой работы ученые показали, что наиболее вероятный сценарий требует наличия обширного океана в южном полушарии этого спутника - океана, время от времени прорывающегося на поверхность. «Мы провели методический поиск возможных объяснений происхождению наногранул, но все указывает на единственный, наиболее вероятный сценарий», -пояснил работающий с данными Cassini немецкий астрофизик Франк Постберг.

Энцелад в разрезе: жидкий океан воды пробивается сквозь десятки километров льда горячими гейзерами. Изображение: NASA / JPL

Двигаясь в мощном гравитационном поле Сатурна, Энцелад подвергается интенсивному воздействию приливных сил, которые вызывают его деформацию и создают трение, разогревающее недра до весьма значительных температур. Этот нагрев и позволяет существовать океану, скрытому под 30–40 км ледяной корки, более того, по оценке ученых, температура воды в нем должна превышать 90 °С. Кипяток растворяет придонные минералы, становится соленым и иногда пробивается сквозь ледяную кору горячими гейзерами, вынося с собой и растворенные вещества. На поверхности вода быстро замерзает, а затем и испаряется, оставляя за собой лишь мельчайшие фрагменты силикатов.

Интересно, что аналогичная гидротермальная активность известна и на Земле. Подобные гейзеры создают весьма «богатую» химию, в которой высокая температура и активное перемешивание сочетается с разнообразием минеральных веществ и контактом разных сред. Это делает их многообещающими кандидатами на роль «колыбели жизни» - и, теоретически, ту же роль они могут играть и на Энцеладе. На фоне планируемой в США сложной миссии к Европе, где можно будет провести поиски возможной жизни, новые сведения об Энцеладе могут оказаться особенно полезными.

Впрочем, не менее перспективным может стать и Ганимед - крупнейший спутник у Юпитера и во всей Солнечной системе. Указания на то, что под его ледяной корой, толщина которой составляет около 150 км, скрывается обширный океан, имелись и раньше. Однако теперь его существование подтвердил самый зоркий глаз современной оптической астрономии, космический телескоп Hubble.

Диаметр Ганимеда превышает 5200 км, поэтому недра его дифференцировались под действием собственной гравитации. Более тяжелые элементы - прежде всего, железо - сумели сформировать полужидкое ядро, которое, как и на Земле и некоторых других планетах, создает на спутнике глобальное магнитное поле. Одним из проявлений этого магнитного поля являются знакомые всем полярные сияния, возникающие при взаимодействии магнитного поля с заряженными частицами, прилетающими на Ганимед из космоса. Эти полярные сияния и наблюдали немецкие и американские ученые с помощью Hubble.

Поведение полярных сияний здесь определяется не только собственным магнитным полем спутника, но и полем соседней гигантской планеты. И если под толстой ледяной корой Ганимеда имеется океан с растворенными в нем солями, магнитное поле Юпитера должно взаимодействовать с ним, и это взаимодействие должно проявляться в подавлении движения полярных сияний.

Проведя моделирование различных сценариев, ученые сравнили эти результаты с данными наблюдений Hubble, показав, что реальная картина подтверждает существование океана, причем весьма обширного. По их расчетам, глубина его должна составлять около 100 км, и в общей сложности он содержит больше воды, чем все океаны Земли, вместе взятые.

Как колонии на других планетах будут обеспечивать свои потребности в ресурсах без помощи Земли? Как же все-таки будет происходить добыча ресурсов в космосе? На первый взгляд два простых вопроса на которые даст ответ даже школьник, скажете вы. Делов то построить шахту, взять инструмент в руки и пойти “ долбить” камни. Но не все так просто как кажется, условия на всех планетах Солнечной системы сильно отличаются от Земных. И даже если работа кажется легкой и понятной, на другой планете это может отобрать в рази больше усилий и времени. Даже на самой более-менее благоприятной для колонизации планете Марс, добыча полезных ископаемых будет радикально отличатся.

Вопрос колонизации других планет обсуждают все более интенсивней с каждым днем. По мере обсуждения появляется все больше вопросов и проблем которые нужно решить перед отправкой людей в такое долгое и опасное путешествие. Одной из главных проблем является обеспечение инопланетной колонии ресурсами. Постоянные отправки с Земли будут стоить очень дорого, да и нет гарантии что такие посылки будут всегда доходить к месту назначения. Конечно в первое время без них не обойтись ведь нужно с чего-то начать, но по мере разрастания колонии она должна будет научиться обеспечивать себя сама. Так что давайте разберемся какие полезные ископаемые можно встретить на планетах Солнечной системы и какой из этих космических объектов будет самим выгодным для постройки колонии если смотреть на природные богатства.

Меркурий

Небольшая планета которая находится ближе всех к Солнцу. Несмотря на это температура на Меркурие может падать до -200 градусов. Самый ценный ресурс на планете это почва, и это не потому что она очень плодородная. Все дело в том что в почве Меркурия находится очень много Гелия-3 который планируют использовать для получения чистой энергии без радиоактивных отходов. Также есть основания полагать что в глубине много магния, серы и залежей руды которая очень пригодится при колонизации планеты.

Венера

Планета на которой во время дождя с неба падает серная кислота вместо привычной для землян води. Вторая планета от Солнца богата на свинец и висмут. Какраз благодаря свинцу планета так ярко светится, ее всегда можно увидеть ночью в небе не вооружённым глазом. Так как планета очень близко к звезде температура порой достигает +500 градусов по цельсию. Добыча ресурсов там может быть очень не простой задачей.

Марс

Красная планета считается наиболее благоприятной для колонизации не только из-за сравнительно небольшого расстояния к нам. В далеком прошлом Марс был очень похож на Землю, поэтому есть основания полагать что под поверхностью есть большой запас жизненно необходимой воды. Также предполагают присутствие железа, меди и золота которые будут очень полезны для развития марсианской колонии.

Вывод

Кроме планет в Солнечной системе есть еще много очень богатых на ресурсы спутников, таких как Луна, Ио, Европа, Ганимед , Калисто . О полезных ископаемых на остальных планетах известно почти ничего. Пока на них не будет построена космическая колония ученые могут только гадать.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Таким образом становится очевидным, что главной задачей космонавтики является преодоление барьера удельного импульса тяги жидкостных реактивных двигателей (5-6 км/сек) для практического освоения космического пространства. Для решения всех этих проблем необходимы новые, радикальные изобретения, новые источники энергии, новые двигательные системы.

Поэтому очевидна назревшая необходимость использования неограниченной ядерной энергии для осуществления заветной мечты человечества о освоении бесконечных ресурсов Космоса. Для обеспечения безопасности при взлете и посадке наиболее целесообразно использование энергии управляемого термоядерного синтеза при отсутствии радиоактивных отходов. С этой целью автором спроектирован многоразовый космолет " Сокол " с термоядерным реактивным двигателем (ТЯРД), который позволяет развивать значительные скорости в необходимых пределах: 1000 км/сек - 150 000 км/сек и более в свободном космическом пространстве.

Освоение ресурсов Солнечной системы с помощью ТЯРД навсегда решит проблему защиты от загрязнения окружающей среды, безграничного жизненного пространства, изобильного энергообеспечения, сырья и их практического использования. За счет значительного увеличения удельного импульса тяги (более 2000км/сек) расход топлива значительно уменьшится, а это приведет к увеличению массы полезной нагрузки и значительному снижению стоимости выведения на орбиту единицы массы полезного груза.

ТЯРД решает главную проблему значительного сокращения времени межпланетных перелетов многоразовых космолетов и увеличивает их грузоподъемность. Затраты на разработку и создание экспериментального многоразового космолета с ТЯРД составят 5 млрд.долл.с последующим снижением затрат до 2млрд.долл.при серийном производстве. Для сравнения стоимость МТКК " Спейс Шаттл " свыше 2млрд.долл.Ожидаемая сверхприбыль за счет использования изобилия дешевой энергии управляемого термоядерного синтеза на реакторе " Прометей " значительно перекрывает все расходы и обеспечивает энергетическую независимость Украины (и других государств использующих эту эффективную технологию), заменяя энергоресурсы нефти и газа. Это перспективный путь развития мировой энергетики, который обеспечивает изобилие дешевой энергии. За счет многоразового использования вывод на орбиту 1кг полезной нагрузки обойдется примерно 1 долл.с последующим снижением в процессе эксплуатации.

Благодаря использованию мощного многоразового космолета специальной конструкции с ТЯРД возможно будет осуществлять регулярные пилотируемые полеты на Луну и транспортировку грузов по трассе Земля-Луна- Земля. Эти полеты будут подобны современным трансконтинентальным авиационным перелетам из Европы в США и станут экономически выгодными благодаря дешевизне таких перелетов. Луна станет межпланетной промышленной базой и экспериментальным полигоном ученых.

Транспортировка комет и астероидов из пояса между орбитами Марса и Юпитера с помощью ТЯРД позволит создавать из их вещества межпланетные базы и космические автономные системы производства (АСП) на основе роботов и компьютеров. Неизбежный вынос АСП в Космос с помощью ТЯРД диктуется необходимостью сохранить Землю от гибельного загрязнения промышленными отходами как уникальный космический заповедник, а также выгодой использования космических технологий в производстве. Космолеты с ТЯРД позволят осуществлять регулярные полеты людей на Марс вначале за несколько месяцев и создание на нем постоянных поселений вместе с АСП.

Используя безграничную энергию ТЯРД человечество сможет развить широкую астроинженерную деятельность, что дает возможность осуществить изменение климата Марса искусственным путем и преобразовать его в подобие Земли. Это позволит восстановить атмосферу и гидросферу, а также возродить жизнь на Марсе и заселить его земными растениями и животными, чтобы в дальнейшем превратить Марс в новое жилище для всего человечества. Изменение химического состава атмосферы Венеры (преобразование углекислого газа в кислород) с помощью микроорганизмов и растений позволит создать планету по природным условиям похожую на Землю и где смогут жить люди в будущем.

Создание гигантских космических поселений в околосолнечном пространстве сделает человечество практически бессмертным и безгранично могущественным при изобилии энергии Солнца и продуктов питания (которые будут выращиваться в больших оранжереях или синтезироваться на биохимических фабриках в Космосе).Таким образом в будущем люди будут жить на Марсе и Венере как на Земле, постепенно заселяя всю Солнечную систему - спутники Юпитера, Сатурна и других больших планет, а также астероиды. Спутники и кольца планет-гигантов станут легко доступны для освоения и использования. Очевидно, что Юпитер, Сатурн и другие большие планеты будут использоваться как топливные базы космолетов и источники сырья за счет химического состава их обширных атмосфер. Планеты Солнечной системы и их спутники станут надежным плацдармом человечества перед прыжком к звездам и расселением сперва по нашей Галактике, а в будущем и по всей Метагалактике.

Для этого на околоземной орбите можно будет собирать большие межзвездные звездолеты, которые с помощью ТЯРД смогут развивать релятивистскую скорость, сравнимую со скоростью света в вакууме. Гигантские богатства космических миров станут достоянием всего человечества. Таким образом ключ к Вселенной заключается в использовании энергии звезд.

Для примера приведу ряд расчетов межзвездных перелетов исходя из постоянного ускорения ракеты 20м/сек2 и Специальной теории относительности (СТО) А. Эйнштейна. Будущие космонавты смогут путешествовать не только в пространстве, но и во времени согласно СТО. Рассмотрим космический полет к ближайшей нашему Солнцу тройной системе звезд альфа Центавра (Толиман), находящейся на расстоянии 4,3 световых лет. Причем половину пути ракета ускоряется, а другую половину замедляется. К моменту достижения главной желтой звезды альфа Центавра А для космонавтов в ракете пройдет время 2,26 лет, а на Земле 5,16 лет. Эта звезда по своим параметрам (светимость, масса, размер) очень похожа на Солнце, а ее яркий оранжевый спутник альфа Центавра В имеет меньшую светимость - 0,28, тогда как третий спутник - звезда Проксима (Ближайшая) Центавра является холодным красным карликом. Согласно расчетам американского астронома С. Доула вероятно, что возле главных звезд альфы Центавра А и В существуют землеподобные планеты, на которых возможна жизнь и обитание разумных существ. А после обратного возвращения на Землю у космонавтов пройдет 4,52 года, но они убедятся в том, что на самой Земле прошло уже 10,32 года. Полет к центру нашей Галактики в созвездии Стрельца на расстоянии 10 кпк (1пк =3,263 св.лет) займет у космонавтов время 5,61 года, а на Земле пройдет 32 630 лет. На возвращение уйдет тоже время, а на весь полет для космонавтов 11,22 года, тогда как для Земли пройдет 65 260 лет.

Полет к спутникам нашей Галактики: Большому Магелланову Облаку в созвездии Тукана на расстоянии 52 кпк займет у космонавтов время 6,2 года, а на Земле пройдет время 170 000 лет. На возвращение уйдет тоже время, а на весь полет для космонавтов 12,4 года, тогда как для Земли пройдет 340 000 лет.

Полет к Малому Магелланову Облаку в созвездии Золотой Рыбки на расстоянии 71 кпк займет у космонавтов время 6,4года,а на Земле пройдет время 232 000 лет. На возвращение уйдет тоже время, а на весь полет для космонавтов 12,8 года, тогда как для Земли пройдет 464 000 лет.

Полет к знаменитой галактике-туманности Андромеды, находящейся на расстоянии 690 кпк займет по времени космонавтов 7,5 лет, а на Земле пройдет 2,26 миллионов лет. Вернувшись на Землю, космонавты по своим часам отметят 15 лет полета, а на Земле пройдет 4,52 миллионов лет с момента старта.

Соотношение двух факторов - длительность жизни и способности переносить ускорение у человека таково, что он в принципе мог бы совершить путешествие до любых, даже самых отдаленных из наблюдаемых галактик Вселенной! Так для достижения далеких скоплений галактик, расположенных на расстоянии 1000 Мпк, потребуется только 11,1 лет времени космонавтов, тогда как на Земле пройдет 3,263 миллиарда лет. Использование гидроамортизаторов и анабиоза позволит значительно увеличить ускорение, для достижения скорости света, следовательно сократит для космонавтов время межзвездных перелетов. Космические Колумбы и Магелланы на звездолетах покорят Вселенную и встретятся с братьями по разуму. Они найдут годные для обитания потомков новые прекрасные миры, когда наше Солнце исчерпает запасы ядерного топлива и неизбежно начнет угасать, а Солнечная система превратится в гибнущую пустыню.Таким образом решение проблемы межзвездных полетов обеспечивает бессмертие и бесконечное развитие человеческой цивилизации.

10. В космический полёт под солнечным парусом

Несмотря на быстрое развитие космической техники и появление все новых типов космических аппаратов, повсеместно возникают задачи, выходящие за рамки возможностей имеющихся средств. Особенно это касается таких специфических областей науки, как исследование солнечно-планетных связей, космическая астрометрия и другие. Исследование космической плазмы возможно, например, только при достаточной собственной «чистоте» КА, которая не обеспечивается на многопрофильных космических объектах. В космической астрометрии главный фактор, определяющий точность измерений,-- детерминированность собственного углового движения КА. Она достигается только при минимизации механических возмущений аппарата. В подобных случаях нужны малые и дешевые аппараты для решения задачи «одного эксперимента». Важные предпосылки создания таких космических аппаратов -- общий рост уровня техники, доступность современных конструкционных материалов, накопление опыта конструирования приборов, функционирующих в открытом космосе, развитие микроэлектроники и техники связи.

Ученые Института космических исследований АН СССР разрабатывают проект «Регата», предусматривающий создание Малой космической лаборатории, для ориентации и стабилизации которой в пространстве будет использоваться сила светового давления.

Пример КА «одного эксперимента» -- разрабатываемая в ИКИ АН СССР Малая космическая лаборатория (МКЛ). В ней для ориентации и стабилизации положения в пространстве КА используется сила давления солнечного света. Это позволило упростить служебные системы, уменьшить их массу по отношению к полезной нагрузке, повысить надежность и снизить стоимость. Полезная нагрузка МКЛ может достигать 50 % ее массы.

10.1 С истема стабилизации

Система пассивной ориентации, использующая силы светового давления, в значительной степени определяет облик КА и сферу его возможных применений. Взаимодействие со световым потоком осуществляет солнечный парус, включающий две части -- неподвижную (стабилизатор) и подвижную (рули).

Кроме паруса, в состав системы ориентации входит жидкостный демпфер нутационных колебаний. Продольная ось МКЛ ориентируется на Солнце. Остальные две оси могут оставаться неподвижными в орбитальной гелиоцентрической системе координат (постоянная солнечно-звездная ориентация) или медленно (до нескольких оборотов в сутки) вращаться вокруг направления на Солнце (постоянная солнечная ориентация). Оба режима в одинаковой степени благоприятны для поддержания постоянного теплового режима на борту и для работы системы электропитания. Со хранение солнечной ориентации обеспечивается одним стабилизатором (без помощи рулей). Изменяя геометрию паруса (при отклонении рулей), можно закручивать МКЛ с необходимой угловой скоростью. Рули используются также на участке начального успокоения, когда требуется погасить угловые скорости, полученные аппаратом при отделении от разгонного блока (РБ). Заметим, что изучение динамики космического аппарата, стабилизируемого давлением солнечного света, представляет собой самостоятельный научный интерес.

Специфика ориентации и стабилизации МКЛ позволяет использовать этот КА наиболее эффективно в областях космического пространства, где гравитационные воздействия на ориентацию МКЛ со стороны Земли и других небесных тел существенно ниже влияния давления солнечного света. В околоземном космическом пространстве такие условия надежно выполняются на расстояниях от Земли больше пяти ее радиусов.

Некоторые из планируемых на МКЛ экспериментов требуют быстрого вращения датчиков. Поэтому отдельные модификации МКЛ содержат массивную вращающуюся платформу с установленной на ней научной и служебной аппаратурой. Ось вращения платформы направлена на Солнце и совпадает с продольной осью космического аппарата. Масса полезной нагрузки на платформе составляет 35--45 кг. Скорость вращения до 15 об/мин. Действующий на КА со стороны платформы гироскопический момент компенсируется маховиком, вращающимся навстречу платформе.

10.2 « Регата-плазма »

На первом этапе использования МКЛ (1994--1997 гг.) наиболее важным будет проект «Регата-Плазма» (РП), Цель проекта -- исследование солнечно-планетных связей (солнечной активности, механизмов передачи солнечных влияний через межпланетную среду и реакций околопланетного пространства на солнечные возмущения).

Солнечная активность уже давно изучается наземными средствами, а в последние двадцать лет и с помощью космической аппаратуры, позволяющей исследовать ультрафиолетовую и рентгеновскую части спектра, непосредственно регистрировать корпускулярное излучение. Однако до сих пор неясен механизм цикличности активности Солнца, механизм солнечных вспышек и ускорения в них частиц до весьма больших энергий, не отработаны способы прогнозирования солнечных вспышек, только начинается экспериментальное изучение внутреннего строения Солнца. Немало задач предстоит решить экспериментаторам и в исследовании солнечной короны. Несмотря на крупные успехи в изучении солнечного ветра, его пространственная структура и ряд характеристик известны явно недостаточно.

Особый интерес представляют плазмофизические эксперименты для обеспечения программы исследования Марса. Необходимо, во-первых, накопить материал и создать задел для решения научных вопросов марсианской программы. Во-вторых, нужно обеспечить радиационную безопасность полетов к Марсу для будущих космонавтов.

(рис. 2) Общий вид МКЛ в проекте «Регата-Плазма» (РП). Основная особенность этого типа МКЛ -- наличие вращающейся платформы (1) и паруса (2) из отражающего «зеркального» материала. Продольная ось МКЛ направлена на Солнце солнечной панелью (3), являющейся основным источником питания. Вращающаяся платформа (15 об/мин) имеет свои солнечные панели (4). Научная и служебная аппаратура располагается на термостатированной раме (5), на которой укреплено жидкостное демпфирующее устройство (6), гасящее поперечные колебания МКЛ. Для компенсации ошибок наведения, а также для программных разворотов и вращения вокруг продольной оси МКЛ используются управляемые солнечные паруса (7), имеющие двухстороннее покрытие: «зеркальное» и «черное» (поглощающее).

Марс и Земля находятся очень близко друг от друга. Ясно, что закономерности, которые управляют солнечно-земными связями, определяют и связи Марса с Солнцем. Поэтому многие вопросы, связанные с обеспечением марсианской программы, могут быть решены в ходе экспериментов на околоземных орбитах. Нужно только, чтобы космические аппараты большую часть времени проводили вне магнитосферы Земли.

Концепция проекта «Регата-Плазма» предусматривает создание в 1994--1997 гг. экспериментальной спутниковой сети. Она будет включать 4--5 МКЛ, выстроенных вдоль линии «Земля-Солнце» (передняя точка либрации, экваториальная орбита, близкий хвост (20 R), средний хвост (60--70 R), задняя точка либрации). Эта сеть представит собой вытянутую цепочку спутников, которая обеспечит многозондовое исследование магнитосферы совместно с искусственными спутниками Земли Европейского космического агентства «КЛАСТЕР» и «СОХО», а также, возможно, и со спутниками НАСА «ПОЛЯРНЫЙ» и «ВИНД» и японским ИСЗ «ГЕОТАЙЛ». Коррекции измерений, которые будут получены на этих космических аппаратах, а также их совместный анализ, использующий одновременно наземные данные и данные низковысотных спутников, позволят существенно продвинуться в понимании природы солнечно-земных связей, физики магнитосферы и в решении физических проблем, с которыми исследователи встречаются в астрофизике, физике плазмы, термоядерных исследованиях.

10.3 « Регата-астро »

В тот же период (1994-- 1997 гг.) МКЛ предполагается использовать для реализации первого этапа проекта «Регата-Астро» (РА). Цель этого проекта -- проведение астрометрических и радиометрических космических исследований звезд и других небесных тел.

Решение астрометрических задач с космических платформ имеет ряд существенных преимуществ:

Исключается влияние земной атмосферы, вызывающей рефракцию, дисперсию и поглощение света;

Исключается влияние гравитационного поля Земли, вызывающего деформации как в конструкции КА, так и оптическом инструменте;

Появляется возможность получить все данные в единой системе координат;

Отпадает необходимость учета параметров вращения Земли, неточное знание которых ухудшает с течением времени точность опорной системы координат;

Наблюдения с КА можно вести практически непрерывно в течение многих суток, месяцев и даже лет.

Благодаря этому существенно повысится точность создаваемых звездных каталогов. Проведение прецизионных астрометрических измерений с КА позволит создать координатную основу для изучения развития кинематики и динамики Солнечной системы. Совокупность полученных данных о собственных движениях, параллаксах, радиометрических характеристиках разных типов звезд расширит наши знания в области звездной астрономии и астрофизики (уточнение шкалы расстояний во Вселенной, определение светимости и массы звезд, исследование структуры, динамики, возраста и эволюции Галактики). Проведение астрометрических измерений с точностью до тысячных долей угловой секунды (что недостижимо для наземных инструментов!) даст возможность изучить и некоторые релятивистские эффекты (в частности, релятивистское смещение перигелиев Венеры и Марса).

Прикладное значение данных космической астрометрии и радиометрии состоит, в первую очередь, в существенном повышении точности астроориентации и астронавигации космических аппаратов, а также в обеспечении прецизионного определения координат искусственных и естественных небесных объектов. В частности, при полетах к Марсу повышение точности наведения позволит эффективно использовать аэродинамическое торможение КА и увеличить вес полезной нагрузки за счет сокращения запаса горючего.

Идея использования МКЛ для размещения астрометрических инструментов базируется на следующих основных положениях:

Движение МКЛ относительно центра масс обеспечивает полный обзор звездного неба и оптимальные условия для определения годичных параллаксов и собственных движений звезд. Важно, что постоянная ориентация КА по отношению к Солнцу гарантирует постоянство теплового режима на борту и, следовательно, отсутствие тепловых деформаций измерительных инструментов.

Конструктивная схема МКЛ предусматривает модификации базовой конструкции. Благодаря выбору орбит и режима работы бортовых систем угловое движение МКЛ приобретает высокую детерминированность. Это, в свою очередь, открывает возможность использовать статистическую обработку больших массивов измерений, объединяющих далеко отстоящие по времени наблюдения одних и тех же звезд.

(рис.3) Общий вид МКЛ в проекте «Регата-Астро» В этом проекте для МКЛ необходимо обеспечить минимальные возмущающие факторы. Для этого выбираются орбиты, удаленные на несколько млн км от Земли, и вводятся некоторые конструктивные изменения. Основные паруса (1) делаются из поглощающих «черных» материалов, а в управляемых парусах (2) -- материал с двухсторонним покрытием («черным» и «зеркальным»).

На рисунке показаны: солнечная панель (3), блок телевизионных звездных камер (4), приборная рама (5), демпфирующее устройство (6). Медленное вращение МКЛ (1 об/сут) вокруг продольной оси (в направлении на Солнце) и использование четырех звездных камер (4) (установленных в плоскости, перпендикулярной направлению на Солнце) позволит получить карты звездного неба за полгода орбитального полета

При выполнении астрометрических измерений нужно точно знать положение инструмента в момент измерения или определить его в процессе обработки измерений. Традиционно в астрометрии используется первый подход. Высокая степень детерминированности углового движения МКЛ позволяет использовать второй подход, в котором положения звезд, параметры инструмента и ориентация КА определяются совместно, в едином процессе статистической обработки измерений.

Выбор орбиты МКЛ в проекте «Регата-Астро», в первую очередь, подчинен требованию минимизации возмущений в угловом движении. Учитываются, конечно, и условия организации связи с Землей. Поэтому требуется, чтобы во время своего активного существования (5 лет) КА не сближался с Землей до расстояний, меньших 1 млн км, и удалялся бы от нее более чем на 10 млн км. Выведение на рабочую орбиту с промежуточной должно осуществляться однократным включением разгонного блока, а дальнейший полет должен происходить без орбитальных коррекций. Этим и другим условиям удовлетворяют квазиспутниковые орбиты (КСО) в системе «Солнце-Земля». Они намного ближе к Земле, чем к Солнцу, но располагаются далеко за границами сферы действия Земли (движение по ним определяется в основном притяжением не к Земле, а к Солнцу). КСО в проекте «Регата-Астро» имеет малую полуось 5 млн км и наклонение к плоскости эклиптики 10°. Удаление КА от Земли меняется в пределах 2-- 10 млн км.

Основные характеристики астрометрической МКЛ, ее орбита и ориентация позволяют эффективно использовать этот тип КА для решения ряда других задач, в частности, для картографирования небесной сферы в тепловом ИК и миллиметровом диапазонах электромагнитных волн. Картографирование небесной сферы в тепловой ИК-области целесообразно провести в трех спектральных зонах (2--7, 10--12 и 15--20 мкм) с пространственным разрешением 6" с охватом звезд до 15-ой звездной величины. Составление радиояркостных карт небесной сферы может быть осуществлено на основе измерений в областях трех длин волн (1,0--1,5--3,0 мм) с пространственным разрешением не хуже 0,5."

Картографирование небесной сферы в тепловом ИК и миллиметровом диапазонах позволит обнаружить и исследовать не регистрируемые в видимой ближней ИК-области источники излучения, изучить процессы звездообразования, а также решать другие задачи астрофизики, звездной астрономии, космологии.

Для решения указанных астрофизических задач необходимы две МКЛ -- одна с радиометрической и вторая с ИК аппаратурой. Они могут функционировать на одинаковых орбитах и иметь тождественные режимы ориентации, принятые для МКЛ проекта «Регата-Астро».

10.4 П олеты к астероидам и кометам

На последующих этапах реализации проекта «Регата» (после 1997 г.) предполагается не только продолжить плазмофизические и астрометрические космические исследования, но также использовать МКЛ в качестве платформы для осуществления сближения и облета малых тел Солнечной системы и проведения их астрофизического исследования.

Для сопровождения малых тел (астероидов, ядер комет) и, тем более, посадки на них потребуется снабдить МКЛ реактивным двигателем, способным создавать импульс большой тяги. Собственно говоря, сблизить МКЛ с малым телом можно в принципе и с помощью солнечного паруса, но тогда практически исключается возможность оперативной коррекции орбиты. Поэтому осуществлять тесные сближения придется с помощью корректирующих реактивных двигателей.

Траекторию КА можно выбрать так, чтобы обеспечить в одном пуске облет нескольких малых тел. Для КА с парусным движителем их число, как правило, равно двум (старт -- облет первого астероида -- гравитационный маневр в поле Земли -- облет второго астероида). Продолжительность полета по таким траекториям составляет один-два года.

Интересно направить к малому телу космический аппарат, ранее выведенный на орбиту у границы сферы действия Земли, например, на гало-орбиту. Такая возможность впервые была продемонстрирована аппаратом ISEE-3, который с гало-орбиты был после нескольких гравитационных маневров в поле Луны переведен на траекторию полета к комете Джакобини-Циннера. Планируется в конце 1990-х годов осуществить подобные экспедиции к той же комете или к комете Хонда-Мркос-Пайдушаковой. Полет к последней из названных комет особенно привлекателен, потому что точка встречи располагается на расстоянии всего 0,18 а. е. от Земли, а на гало-орбитах в это время по программе реализации проекта РП должны находиться две МКЛ («Регата-В» и «Регата-C»). Можно будет запустить и специальную МКЛ для полета к комете. Заметим, что практически совместимы требования к участку выведения МКЛ на орбиту перехвата кометы и на орбиты МКЛ «Регата-В» и «Регата-С».

Литература

1.http://cloudland.ru

2. http://krugosvet.ru

3. http:// sunsystem.nm.ru

4. http:// kiam1.rssi.ru

5. http://evpagrad.org

6. http:// astrolab.ru

7. http://epizodsspace.testpilot.ru

Подобные документы

Общая характеристика планет Солнечной системы. Солнце-центр Солнечной системы. Внутренняя или земная группа (расположенные ближе к Солнцу)-Меркурий, Венера, Земля, Марс. Внешняя группа (планеты-гиганты)-Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Плутон.

контрольная работа , добавлен 24.10.2007

Гипотезы о происхождении солнечной системы. Современная теория происхождения солнечной системы. Солнце – центральное тело нашей планетной системы. Планеты-гиганты. Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон.

реферат , добавлен 21.03.2004

Вот уже два века проблема происхождения Солнечной системы волнует выдающихся мыслителей нашей планеты. Этой проблемой занимались, начиная от философа Канта и математика Лапласа, плеяда астрономов и физиков XIX и XX столетий.

доклад , добавлен 16.10.2002

Жидкие озера на Титане. Самый крупный спутник Нептуна. Пересечение плоскости колец Сатурна Кассини. Пылевой хвост кометы МакНота в двух полушариях. Атмосфера на двух планетах не солнечной системы. Астрономическая характеристика планет солнечной системы.

презентация , добавлен 28.06.2010

История создания и развития Солнечной Системы. Звезды и их возраст. Характеристика и строение Солнца, планет нашей системы. Астероидное кольцо и планеты Гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Ледяной шар, вращающийся вокруг Солнца – Плутон и его спутник.

реферат , добавлен 30.01.2011

Общие сведения об астероидах: понятие, изучение, гипотезы. Астероидный пояс в Солнечной системе между Марсом и Юпитером. Обломки гипотетической планеты Фаэтон или "зародыши" планеты, не сумевшей сформироваться. Крупнейшие астероиды Солнечной системы.

реферат , добавлен 20.08.2017

Строение Солнечной системы. Солнце. Солнечный спектр. Положение Солнца в нашей Галактике. Внутреннее строение Солнца. Термоядерные реакции на Солнце. Фотосфера Солнца. Хромосфера Солнца. Солнечная корона. Солнечные пятна.

реферат , добавлен 10.09.2007

Общие сведения о Солнечной системе как планетарной системе, имеющей центральную звезду и естественные космические объекты, вращающиеся вокруг неё. Характеристика планет земной группы: Меркурий, Венера, Земля, Марс и планет: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.

презентация , добавлен 21.04.2011

Планеты Солнечной системы, известные с древних времен и открытые недавно: Меркурий, Венера, Земля, Марс, планеты-гиганты Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Происхождение их названий, расстояния от Солнца, размеры и массы, периоды обращения вокруг Солнца.

реферат , добавлен 11.10.2009

Состав Солнечной системы: Солнце, окруженное девятью планетами (одна из которых Земля), спутники планет, множество малых планет (или астероидов), метеоритов и комет, чьи появления непредсказуемы. Вращение вокруг Солнца планет, их спутников и астероидов.

С околоземных орбит легко различимы следы деятельности человека, как полезной, так и вредной, засоряющей, уничтожающей биосферу. Достаточно напомнить, что сегодня каждую минуту на нужды промышленности уничтожается 50 га леса! Все это заметно с околоземных космических кораблей. Видны на снимках и места хранения отходов - хвостохранилища горно-обогатительных комбинатов. Хорошо различимы, конечно, и города, особенно крупные, и даже археологические объекты типа мегалитических руин Стоунхенджа. Словом, тот факт, что Земля обитаема, с околоземных орбит в буквальном смысле очевиден. Гораздо труднее различить следы человечества с Луны. Для этого невооруженный глаз недостаточен и требуется телескоп средних размеров. Еще труднее доказать обитаемость Земли с других планет Солнечной системы.

Лучше всего Земля видна с Венеры. Наша планета сияет оттуда как светило - 6,6 звездной величины, что в 6 раз ярче Венеры на земном небе. На черном фоне ночного звездного неба наша планета выглядит ослепительно яркой, великолепной голубой звездой. Вряд ли стоит говорить, что для изучения деталей ее поверхности потребовался бы крупный телескоп, да и с его помощью доказать реальность землян было бы нелегко. С Меркурия Земля выглядит менее яркой и не такой эффектной. Тем более это относится к Марсу, на небе которого Земля временами появляется в качестве вечерней или утренней звезды, по блеску в 5 раз уступающей Венере на небе Земли. Если бы существовали марсиане, вероятно, реальность землян для них была бы предметом многолетних дискуссий. На небе Юпитера отыскать Землю было бы нелегко - она там отходит от Солнца очень недалеко и рассмотреть в телескоп эту слабенькую звездочку 8-й звездной величины можно лишь иногда в сумерках, и то с большим трудом. Невооруженному глазу Земля с Юпитера попросту недоступна. Тем более неразличима Земля с более удаленных планет (Сатурна, Урана, Нептуна, Плутона). Даже самые современные средства исследования вряд ли были бы способны обнаружить Землю в лучах Солнца.

Никто, конечно, такие задачи и не ставит. В Солнечной системе мы, повторяем, одиноки и братьев по разуму следует искать лишь в звездном мире, т. е. в недоступной воображению удаленности от Земли. Нам, погруженным в кипучую земную жизнь, обманчиво представляется, что наши земные дела имеют чуть ли не космическое значение. Астрономия приучает нас к скромности. Но вместе с тем и к тому бесспорному факту, что наша удивительная обитаемая планета есть, по-видимому, большая редкость во Вселенной.

В последнем дореволюционном издании «Популярной астрономии» (1913 г.) К. Фламмарион о Венере писал следующее: «Единственное научное заключение, какое мы могли бы вывести из астрономических наблюдений, будет то, что этот мир отличается немного от нашего. Его растительность, животный мир и человечество должны несколько отличаться от тех же представителей органической жизни на Земле».

Радиус Венеры составляет 0,95 радиуса Земли, а масса - 0,82 земной массы. С 1761 г. благодаря М.В. Ломоносову стало известно, что Венера «окружена знатной воздушной атмосферой, таковою, если не большей, какова отливается вокруг нашего шара земного». Все эти факты надолго утвердили в астрономии представление о Венере, как двойнике Земли, где обстановка лишь несколько отличается от земной.

Исследования во второй половине XX века не оставили камня на камне от этих наивных иллюзий. Особенно помогли космические аппараты, в первую очередь советские «Венера», подробно изучающие соседнюю планету с 1961 г. Оказалось, что на Венере все необычно, начиная с ее вращения и смены суток. Ось вращения Венеры почти перпендикулярна к плоскости ее орбиты, а вращается планета не так, как Земля, а в обратном направлении, с востока на запад, завершая полный оборот за 243 земных суток. Этот промежуток времени меньше венерианского года (225 земных суток), что приводит к тому, что каждый раз, оказываясь между Землей и Солнцем, Венера повернута к нам одним и тем же полушарием. Когда-то это обстоятельство породило впечатление, что Венера вообще не вращается вокруг своей оси.

В отличие от Земли, основу венерианской атмосферы составляет углекислый газ (97 %). Есть там азот (2 %), совсем немного кислорода (0,01 %) и водяных паров (0,05 %). Эта удушающая атмосфера действительно «знатна» и очень плотна. У поверхности Венеры она в 70 раз плотнее воздуха у поверхности Земли. Давление там достигает 9,5 МПа, а температура близка к 480 °C.

Эти числа поражают наше воображение и нам трудно наглядно представить себе, ощутить условия венерианского «ада». Понятно, почему там так жарко и сухо - Венера на 43 млн. км ближе к Солнцу, чем Земля, а ее атмосфера из углекислого газа легко пропускает видимые солнечные лучи, но прочно задерживает тепло, исходящее от поверхности планеты. Иначе говоря, экзотическая атмосфера Венеры играет роль пухового одеяла и создает мощный парниковый эффект. Стоит добавить, что на высоте 50–70 км Венеру окутывает слой тумана из капелек серной кислоты.

Хотя небо Венеры постоянно покрыто облаками, освещенность на ее поверхности соответствует тому, что у нас наблюдается в заурядный облачный день. Но окраска неба необычна: так как плотная атмосфера Венеры поглощает все коротковолновое излучение, облачное венерианское небо не серое или голубоватое, а ярко-оранжевое. Добавьте к этому мощные грозовые разряды, которые совсем не редкость на Венере, сильные ветры (до 140 м/с), бегущие облака из капелек серной кислоты и хлористых соединений над головой, и тогда Вы представите, что увидел бы космонавт, высадившийся на поверхность Венеры.

Под его ногами скорее всего была бы твердая почва - океанов на Венере нет, но зато, по-видимому, есть немало действующих вулканов. Облик поверхности равнинных районов Венеры легко представить себе по тем фотографиям, которые передали на Землю автоматические станции «Венера» и другие. На них видны каменные плиты, покрытые осыпью бурого песчаника. Химический анализ показал, что грунт Венеры напоминает земные базальты. Радиолокация позволила сквозь облачный покров Венеры детально изучить ее рельеф. Оказалось, что поверхность планеты значительно сглажена по сравнению с поверхностью Земли. Однако на Венере есть горные хребты, кольцевые горы, кратеры, вулканы, а также равнины, низменности и разломы. Горные районы занимают примерно 8 % поверхности Венеры, причем высота гор не превышает 8 км. Большая часть поверхности Венеры - холмистые равнины и обширные низменности. Среди кольцевых гор как вулканы, так и кратеры метеоритного происхождения. Размеры больших кратеров заключены в пределах от 30 до 60 км при глубине несколько сотен метров. Обнаружен исполинский вулканический кратер диаметром 2600 км, правда, очень неглубокий (до 700 м). В районе экватора Венеры найден громадный разлом длиной 1500 км и шириной 150 км при глубине около 2 км. Эта деталь рельефа несомненно свидетельствует о мощных тектонических процессах в недрах Венеры.

Судя по наиболее достоверным моделям, внутренняя структура Венеры аналогична земной (рис. 13).

Рис. 13. Модели внутреннего строения планет (относительная масса оболочек, %).

а - Земля; б - Венера; в - Марс; г - Меркурий; д - Луна; 1 - литосфера; мантия; 2 - верхняя; 3 - средняя; 4 - нижняя; 5 - астеносфера; 6 - ядро.

Имеется жидкое железное ядро радиусом 2900 км. Оно создает слабое магнитное поле, в 3000 раз уступающее по напряженности геомагнитному полю. Эта малая напряженность вполне объяснима - вспомните, как медленно вращается Венера вокруг своей оси. Между литосферой Венеры толщиной около 100 км и ядром простирается мантия, которую условно делят на нижнюю и верхнюю. Судя по всему, их состав мало отличается от состава соответствующих геосфер. Сходны и тепловые потоки из недр Венеры и Земли к их поверхностям. Чем же тогда вызвано резкое различие обстановки на поверхностях этих планет? Из-за близости к Солнцу на Венере, по-видимому, всегда было слишком жарко для зарождения жизни. Поэтому там никогда не было растений, которые для своего питания «выкачивают» углекислый газ из атмосферы и насыщают ее кислородом. Именно это случилось на Земле и не могло произойти на Венере. Вместо полной жизни получился гипертрофированный вариант дантова ада. При большом внутреннем сходстве Земли и Венеры их внешние различия никак не позволяют считать эти планеты двойниками.

Когда в 1965 г. американская станция «Маринер-4» с близкого расстояния впервые получила снимки Марса, эти фотографии вызвали сенсацию. Астрономы готовы были увидеть что угодно, но только не лунный ландшафт. Один известный пулковский астроном даже звонил в редакции газет, чтобы проверить, не спутали ли газетчики Луну с Марсом. Увы, типичный лунный ландшафт принадлежал знаменитой Красной планете. Именно на Марс возлагали особые надежды те, кто хотел найти жизнь в космосе. Но эти чаяния не оправдались - Марс оказался безжизненным.

По современным данным, эта планета, вдвое по диаметру уступающая Земле, в 10 раз легче земного шара. Тем не менее ее масса все же достаточна для удержания атмосферы и это было известно уже давно. Сутки на Марсе почти равны земным (24 ч 37 мин) и наклон его оси к плоскости орбиты почти такой же, как у Земли (около 25°). Отсюда следует, что на Марсе есть смена времен года, хотя его продолжительность близка к 687 земным суткам. Это сходство заставляло предполагать, что и в остальном Марс подобен Земле и ряд выдающихся астрономов (Дж. Скиапарелли, П. Ловелл, Г.А. Тихов и др.) рисовали соблазнительные картины живого мира, зашедшего в своем развитии дальше Земли. Идеи о населенности Марса и его знаменитых каналах оказались весьма популярными и споры о марсианах растянулись почти на век.

Однако, суровая действительность внесла свои коррективы. Вместо земноподобной атмосферы оказалось, что Марс окружен удушливой разреженной газовой оболочкой, на 95 % состоящей из углекислого газа. В качестве незначительных примесей в ней присутствуют азот (2,5 %), аргон (не более 2 %), кислород (0,3 %) и водяные пары (0,1 %). Даже у поверхности Марса атмосферное давление в 160 раз меньше, чем у поверхности Земли, и в низинах оно доходит всего до 10 -5 МПа.

В отличие от Венеры, разреженная марсианская атмосфера не способна удержать дневное тепло, накопленное планетой, и потому на Марсе очень холодно. Максимальная температура на экваторе Марса в полдень близка к 25 °C, но уже к вечеру наступают сильнейшие морозы и температура падает до - 90 °C (а в полярных районах до -125 °C). Средняя годовая температура Марса близка к - 60 °C. Резкие температурные контрасты порождают сильные ветры и пылевые бури, при которых густые облака песка и пыли поднимаются до высот 20 км.

Красноватый блеск Марса вызван тем, что большая часть его поверхности покрыта красно-оранжевыми пустынями, грунт которых изобилует оксидами железа. Кроме железа (14 %), в марсианском грунте найдены кремний (20 %), кальций и магний (до 5 %), сера (до 3 %) и другие элементы. Белые полярные шапки Марса образованы смесью обычного водного инея и твердой углекислоты, знакомой всем по «сухому льду» для мороженого. На Марсе жидкой воды нет и быть не может из-за низкого атмосферного давления. Поэтому полярные шапки Марса не тают, а испаряются, минуя жидкую фазу. Подобный процесс называется сублимацией, или возгонкой. Совершенно так же в земной обстановке испаряются кристаллики йода.

Рельеф Марса носит многочисленные следы мощной водной эрозии. Сухие русла многочисленных рек, овраги и оползни - обычная картина многих районов поверхности Марса. Когда-то там шумели бурные реки и потоки. Не исключено, что весь Марс был покрыт мелким океаном глубиной от 10 до 160 м. Все это происходило сравнительно недавно (миллионы лет назад), так как следы водной эрозии сохранились очень хорошо. Ныне большие запасы воды на Марсе сохраняются в виде грунтовых вод и в слоях вечной мерзлоты, распространенной там повсеместно. Какие катаклизмы привели к резкому изменению облика Марса, пока не знаем.

На Марсе активна тектоническая и вулканическая деятельность. Есть много кратеров как вулканического, так и метеоритного происхождения. Горы на Марсе очень высоки и немало из них уходят своими вершинами в стратосферу. Известен, например, гигантский разлом марсианской коры длиной около 4000 км, шириной 120 км и глубиной 6 км. Поражает наше воображение и исполинская вулканическая гора Олимп высотой 24 км с диаметром основания 600 км. Для будущих марсианских альпинистов работа предстоит нелегкая!

У Марса есть магнитное поле примерно в 500 раз слабее, чем у Земли. Под действием солнечного ветра оно деформировано, как и у нашей планеты. Никаких следов жизни на Марсе пока обнаружить не удалось.

Теоретические модели внутреннего строения Марса рисуют нам сферически расслоенную планету, в миниатюре напоминающую Землю (см. рис. 13). Небольшое ядро радиусом 800-1400 км (оно составляет около 6 % общей массы Марса) окружено толстым слоем мантии (снаружи прикрытой литосферой) толщиной несколько сотен километров. Неопределенность в размерах оболочек вызвана недостаточной изученностью Марса. Если магнитное поле Марса целиком индуцировано магнитным полем солнечного ветра, то ядро Марса полностью затвердело. В противном случае можно говорить о жидком или полужидком ядре.

Важнее другое - как и остальные планеты земного типа, Марс по своему внутреннему строению напоминает орех с его твердой корой, четко сформировавшимся ядром и промежуточной, более мягкой оболочкой. Это означает, что расслоение планетных недр, дифференциация веществ в ходе эволюции для всех планет земного типа проходили в сходных условиях.

Из всех известных планет ближе других к Солнцу Меркурий, наиболее удален от Солнца Плутон. Обе планеты сегодня являются граничными в нашей планетной системе. Если даже в будущем эта граница расширится, вряд ли за орбитами Меркурия и Плутона удастся открыть какие-нибудь крупные тела. Из известных же основных планет Меркурий и Плутон - самые маленькие. Меркурий имеет в диаметре 4880 км (0,4 диаметра Земли), а по массе он составляет всего 0,06 массы земного шара. Плутон и того меньше - его диаметр 2500 км, а масса чуть больше 0,002 массы Земли.

Фотографии Меркурия, полученные с космических станций, поразительно похожи на лунные. Неспециалист даже не различит, где снята Луна, а где - Меркурий. Множество кратеров усеивают поверхность Меркурия. Наряду с мелкими кратерами диаметром десятки метров, есть и такие, поперечники которых измеряются сотнями километров, горные хребты в некоторых местах достигают высоты 4 км. На поверхности Меркурия заметны следы активной вулканической и тектонической деятельности. Таковы, например, застывшие лавовые потоки и эскарпы - обрывы высотой 2–3 км, тянущиеся на сотни километров.

В отличие от Луны на Меркурии есть только одно обширное «море». Эту круглую впадину поперечником около 1300 км, назвали Морем Зноя. Название очень удачное - ни на одной из планет не жарко так, как на Меркурии. Обращаясь вокруг Солнца за 88 сут, Меркурий совершает полный оборот вокруг своей оси за 58 земных дней. Из-за особенностей этих движений солнечные сутки на Меркурии длятся 176 земных суток, что составляет два меркурианских года! Иначе говоря, от восхода Солнца до его захода на Меркурии проходит год, т. е. 88 земных суток. За столь продолжительное время освещенные Солнцем местности нагреваются до 450 °C, что не мешает ночью тем же районам переносить жестокий мороз (от -90 до -180 °C). Атмосфера вокруг Меркурия практически отсутствует и потому ничто не смягчает температурные контрасты. Будущие у космонавты не должны смущаться, встретив где-нибудь на Меркурии, скажем в Море Зноя, озеро из расплавленного олова, зато встреча с ледником здесь исключена.

У Меркурия обнаружено слабое магнитное поле, примерно в 100 раз по напряженности уступающее земному. Есть у Меркурия и магнитосфера, сильно сжатая солнечным ветром со стороны Солнца. Меркурий лишен спутников и это несколько затрудняет изучение его внутреннего строения. Тем не менее есть основания считать, что Меркурий обладает сравнительно крупным и плотным ядром, радиус которого близок к 1900 км (см. рис. 13). Внешняя силикатная оболочка Меркурия очень толстая (около 550 км), так что на атмосферу остается прослойка толщиной около 70 км. Однако в целом Меркурий похож на остальные планеты земного типа - он также пережил в своей истории четкое расслоение недр на концентрические сферические оболочки.

Плутон не принадлежит к группе планет земного типа. Во-первых, он находится в другом районе Солнечной системы, на ее окраине. Во-вторых, о нем мы пока знаем очень мало. Вокруг Плутона обнаружена метановая атмосфера и не исключено, что его поверхность покрыта метановым льдом. Холод там трудно вообразимый (-220 °C). Сутки на Плутоне продолжаются чуть более 6,3 земных суток, а год - почти 248 земных лет. Средняя плотность Плутона близка к 1,7 г/см 3 , что сближает Плутон с планетами-гигантами и их спутниками. Этот темный мир, где Солнце светит лишь как очень яркая звезда, ничем не похож на нашу Землю. О его внутреннем строении ничего не известно. Не исключено, что когда-то Плутон был спутником Нептуна и тогда естественно искать сходство между ним и другими спутниками планет.

Из всех небесных тел Луна не только ближе других к Земле, но она и изучена лучше всех остальных космических объектов. На Луне побывали люди, там работали разные приборы, в том числе и сейсмографы. Сведения о Луне настолько обильны, что ей посвящено много книг. Однако правильно оценить место Луны в Солнечной системе можно лишь, сравнив ее с другими спутниками планет. Сегодня вместе с Луной их насчитывается 45, но вполне вероятно, что это немалое число в будущем возрастет. Во всяком случае, уже сейчас о других лунах пишут отдельные книги - так много мы узнали о них в последние годы. Подробности читатель узнает из этих книг, наша задача - указать сходство и различия в обширном семействе лун и связать эти различия с внутренним строением спутников планет .

Как уже отмечалось, Луна очень похожа на Меркурий, хотя и уступает ему в размерах и массе. Радиус Луны составляет 1738 км, масса в 81 раз меньше массы земного шара. Тем не менее по отношению к Земле Луна - очень крупный спутник и потому систему Земля - Луна нередко называют двойной планетой.

Луна лишена атмосферы, что обусловливает резкие температурные контрасты на ее поверхности. Днем эта поверхность нагревается до 130 °C, а ночью температура падает до - 170 °C. Почти столь же резки перепады температур на солнце и в тени. Лунная поверхность усеяна многочисленными кратерами, высокими горными цепями и темными низинами, по старой традиции именуемыми морями. В отличие от Меркурия, морей на Луне много и они обширны. Есть даже там Океан Бурь. Наиболее крупные из лунных кратеров имеют сотни километров в диаметре, самые высокие вершины возносятся вверх до 8 км. Известны многочисленные трещины и крупные сбросы. На Луне сохранилось немало следов прошлой бурной вулканической деятельности. Иногда газы извергаются из лунных недр и сегодня. Одни из лунных кратеров имеют метеоритное происхождение, другие вулканическое. Но в целом Луна - мертвый мир, где любые изменения - большая редкость.

Анализ поверхностных пород Луны показал, что они похожи на земные породы типа базальтов. Правда, в них наблюдается избыток некоторых тяжелых металлов, например хрома и титана. Любопытны лунные масконы - области лунной коры с повышенной плотностью. Они характерны местными гравитационными аномалиями. Лунная кора по толщине не превышает 50–60 км. Ниже, до глубины 1000 км расположена мантия, а в центре Луны находится силикатное, почти твердое ядро диаметром около 1500 км (см. рис. 13). Оно нагрето до температуры чуть выше 1000 °C, а потому из недр Луны наружу просачивается тепло, так что на глубине 40 км температура лунной коры достигает 300 °с.

У Луны отсутствует магнитное поле и, следовательно, магнитосфера. Однако по размерам Луна вполне могла бы считаться полноценной планетой, если бы она обращалась вокруг Солнца. Изучению внутреннего строения Луны сильно помогают редкие «лунотрясения», очаги которых располагаются на глубине от 700 до 1100 км. Все это доказывает, что тектоническая деятельность на Луне очень слаба, однако полностью не прекратилась. Есть факты, говорящие о том, что в прошлом Луна обладала магнитным полем и была вулканически и тектонически гораздо более активной. Однако жизни на Луне никогда не было.

Среди лун Солнечной системы наша Луна далеко не самая большая. По размерам ее превосходят Ганимед и Каллисто (спутники Юпитера), Титан (спутник Сатурна) и Тритон (спутник Нептуна). Таким образом, Луна среди спутников планет занимает скромное пятое место. Крупнейшая из лун - Ганимед по размеру (диаметр 5280 км) превосходит даже Меркурий. Он вдвое тяжелее Луны и его средняя плотность близка к 1,9 г/см 3 . На его поверхности различают темные и светлые облака. Заметны там также кратеры и расходящиеся от них световые лучи. Складывается впечатление, что будущие космонавты встретят на поверхности Ганимеда лед и камни. Возможно, что Ганимед окружен разреженной атмосферой из метана, аммиака и водяных паров, хотя бесспорных доказательств этому пока нет.

По одной из моделей (рис. 14) Ганимед имеет каменистое ядро размером с Луну. На него приходится половина массы всего спутника. Это ядро окружено обширной водной мантией, которая сверху прикрыта ледяной корой толщиной 500–600 км. Иначе говоря, Ганимед наполовину состоит из воды, а его огромное ядро содержит силикаты и оксиды разных металлов. Судя по фотографиям с космических аппаратов, поверхностная ледяная корка Ганимеда в отдельных местах содержит каменистые россыпи. Лед на Ганимеде покрыт толстым слоем инея, а его кратеры, по-видимому, имеют метеоритное происхождение. На поверхности Ганимеда заметны многочисленные трещины, разломы, борозды. Ганимед, видимо, богат радиоактивными веществами и это поддерживает его высокую тектоническую активность. Образование трещин, возможно, связано с движением тектонических плит на Ганимеде. Здесь многое неясно, мир Ганимеда остается таинственным и убедительной модели его внутреннего строения пока нет.

Рис. 14. Схема внутреннего строения спутников планет (R - расстояние от Юпитера).

о - Ио; б - Европа; в - Ганимед; г - Каллисто; 1 - кора; 2 - жидкая мантия; 3 - твердая мантия; 4 - ядро

Остальные три крупнейших спутника Юпитера вполне сравнимы с Ганимедом. Это Каллисто (радиус 2420 км), Ио (радиус 1820 км) и Европа (радиус 1 565 км). Поверхность наименьшего из этих спутников - Европы - испещрена причудливой сетью переплетающихся тонких линий. Вполне возможно, что эта отличительная черта Европы - трещины от ударов метеоритов о ее ледяную кору. Плотность Европы 3,1 г/см 3 , что заставляет предполагать, что эта луна имеет ядро из достаточно тяжелых элементов. Наоборот, Каллисто - наименее плотный из спутников Юпитера (1,8 г/см 3) и, следовательно, содержание льда и воды в этом спутнике достаточно велико. На Каллисто много кратеров с многоярусными уступами. Все это похоже на то, как если бы кто-то бросил камень в пруд, который тотчас же застыл. Напоминающие исполинские стадионы, эти образования очень внушительны по размерам. Диаметр крупнейшего «стадиона» на Каллисто 3000 км, другой имеет поперечник 1500 км. Мы еще далеки от понимания того, какие процессы породили на Каллисто эти громадные раны. Тяжелое ядро у Каллисто, как и у Европы, скорее всего есть, но построение их достоверных моделей - дело будущего.

Сенсационными характеристиками обладает Ио. Это самое активное в вулканическом отношении тело Солнечной системы. На нем обнаружено семь действующих вулканов и некоторые из них выбрасывают вещество на высоту до 200 км. Недра Ио разогреваются не только радиоактивными веществами. Их подогревают электрические токи, возникающие в недрах Ио при его движении в мощном магнитном поле Юпитера, а также приливные воздействия исполинской планеты. По некоторым моделям Ио имеет ядро из раствора сернистого железа с плотностью 5 г/см 3 и мантию из обычных горных пород с плотностью 3,28 г/см 3 . Поверхность Ио выглядит желтовато-красной. Судя по всему, она обильно покрыта серой. Разреженная атмосфера вокруг Ио есть, и в ней пока уверенно найден диоксид серы. На снимках Ио с космических аппаратов обнаружено более сотни кратеров диаметром около 25 км, по-видимому, временно спящие вулканы. Есть на Ио эскарпы и другие следы тектонической активности. По некоторым моделям на Ио имеются океаны серного расплава с твердым силикатным дном. Во всяком случае Ио очень богата серой и не исключено, что наряду с подпочвенным серным океаном на поверхности Ио есть серные озера и струятся серные реки. Удивительный, экзотический мир Ио еще ждет своих исследователей.

Остальные две гигантские луны - Титан и Тритон - изучены гораздо хуже главных спутников Юпитера. Вокруг Титана (диаметр 5120 км), который больше Луны по диаметру в 1,5 раза и по массе в 1,8 раза, еще в 1947 г. была обнаружена атмосфера, но только недавно выяснили ее состав. Основную ее часть составляет азот, а в качестве примесей присутствует метан СН 4 и возможно наличие таких газов, как водород, этан, ацетилен и другие. С Земли Титан виден плохо, а потому высказывания о его природе носят предположительный характер. Поверхностные слои Титана могут быть коркой обычного водяного льда с примесями затвердевших метана и аммиака. Температура на его поверхности в точности неизвестна, но если она там поднимается до 180 °C, то на поверхности Титана можно встретить жидкий метан и аммиак, растворимый в воде. По некоторым расчетам 60 % массы Титана состоит из водного раствора аммиака, а остальное приходится в основном на силикаты. Впрочем, достоверной модели Титана пока не создано.

Еще меньше известно о Тритоне. Он заведомо больше Луны (его диаметр не менее 4400 км), хотя его основные параметры нуждаются в уточнении. Не исключено, что масса Тритона по крайней мере втрое превышает лунную. Велика и средняя плотность Тритона (не менее 4 г/см 3). Впрочем, по некоторым подсчетам диаметр Тритона 6000 км, а плотность 1,2 г/см 3 . Если это так, то структура Тритона очень рыхла. В спектре этой луны присутствует метан и не исключено, что это следы газовой метановой атмосферы. Поверхность на Тритоне может быть каменной, силикатной. Конечно, эти выводы предварительны и требуют уточнения.

Остальные спутники планет значительно уступают Луне и в размерах и в массе. У наибольшего из них - Реи (спутник Сатурна) поперечник близок к 1600 км, у наименьшего - Деймоса (спутник Марса) максимальный поперечник равен всего 16 км. Все эти тела лишены атмосфер, их поверхности изрыты кратерами, а многие имеют неправильную форму. Сказанное относится не только к крошечным спутникам Марса, но даже к такому относительно крупному спутнику Юпитера, как Амальтея (размеры 130×75 км). Об их составе и тем более внутреннем строении мы знаем очень мало. По существу, изучение мира лун только начинается.

Между орбитами Марса и Юпитера вокруг Солнца обращается множество тел, названных малыми планетами, или астероидами. Последний термин в переводе означает «звездоподобные». Действительно, даже в крупные телескопы малые планеты выглядят звездочками без заметного диска и лишь собственное движение на фоне настоящих звезд выдает их истинную природу. Первые астероиды были открыты в начале прошлого века, а с середины века благодаря прогрессу телескопической техники астероиды стали открывать сотнями. К концу 1981 г. в каталогах было зарегистрировано 2474 астероида, и есть все основания считать, что этот список будет продолжен. Теоретически подсчитано, что в поясе астероидов тел с поперечником, превышающим 1 км, должно быть более миллиона! Количество же еще более мелких астероидов неисчислимо велико.

Рис. 15. Орбиты некоторых планет и астероидов.

Около 98 % всех астероидов имеют орбиты, заключенные между орбитами Марса и Юпитера (рис. 15). Остальные выходят за эти пределы. Двигаясь по сильно вытянутым эллиптическим орбитам, некоторые из мелких планет подходят к Солнцу вдвое ближе, чем Меркурий. Другие уходят за орбиту Сатурна. В 1977 г. открыт астероид, обращающийся вокруг Солнца между орбитами Сатурна и Урана. Астероиды не случайно именуются иначе малыми планетами. Только у 14 из них поперечники превосходят 250 км. Остальные лишь по форме орбит напоминают крупные планеты и большинство из них имеют неправильную, осколочную форму, роднящую астероиды с метеоритами. В сущности метеоритами мы называем те из астероидов, которые сталкиваются с Землей и падают на ее поверхность.

Самые крупные из астероидов это Церера (поперечник 1000 км), Паллада (610 км), Веста (540 км), Гигея (450 км). О них (как, впрочем, и о других астероидах) мы знаем пока очень мало. Бесспорно, однако, что их недра не имеют слоистого строения, как у крупных планет. Скорее они похожи на метеориты и по плотности, и по составу. Одни из астероидов имеют плотность около 2 г/см 3 и в этом отношении напоминают каменные метеориты, другие гораздо плотнее (7–8 г/см 3) и сходны с железо-никелевыми метеоритами . Есть и такие, которые похожи на углекислые ходриты - разновидности каменных метеоритов, весьма богатые органическими веществами.

Поверхность крупнейшего из астероидов - Цереры покрыта минералами, сходными с глиной. Она, как и другие астероиды, лишена атмосферы, но иногда из ее недр выделяются газы и Церера становится своеобразной кометой. Впрочем, сходство здесь чисто внешнее, так как твердая часть комет (их ядра) представляет собой рыхлые глыбы льдов (воды, метана и аммиака) с примесью мелких твердых частиц. Их поперечники не превосходят нескольких километров.

О недрах малых планет нам пока ничего достоверно не известно. Наиболее правильно изучать эту проблему совместно с лабораторными исследованиями метеоритов, что позволит выяснить и происхождение астероидов, которое до сих пор остается предметом дискуссий. Несомненно одно, малые планеты - это осколки более крупных тел, быть может сопоставимых по размерам с планетами земного типа, причем процесс дробления астероидов при взаимных столкновениях продолжается и поныне.

Пояс астероидов - основной поставщик мелкой твердой пыли в Солнечной системе. Эта пыль не остается постоянно в роли «микропланеток», т. е. спутников Солнца. Если поперечник пылинки меньше 10 -5 см, то она выметается прочь из Солнечной системы давлением солнечных лучей. Происходит это и с частицами с поперечником, равным 10 -5 см, но только они улетают от Солнца не по гиперболам, а по прямым. А вот частицы большего размера солнечные лучи не в силах выгнать прочь из Солнечной системы. Они лишь тормозят их полет вокруг Солнца и частицы в полном соответствии с законами небесной механики падают на Солнце.

Но общество способно накапливать информацию не только в средствах и продуктах труда, но и в системе научного знания. Познавая мир, человек обогащает себя и ноосферу научной информацией. Значит, источником накопления информации в ноосфере служит преобразовательная и познавательная активность человека. «Основной процесс накопления информации в ноосфере, - говорит А.Д. Урсул, - связан с ассимиляцией разнообразия за счет внешней, окружающей общество природы, в результате чего объем и масса ноосферы могут возрастать неограниченно» .

Расширение ноосферы в космос в настоящее время выражается и в получении научной информации о космосе с помощью космонавтов и автоматов. Нет, однако, сомнений, что со временем возникнет и космическое производство, т. е. практическое освоение небесных тел, переделка ближнего, а может быть, и дальнего космоса по воле человека. Тогда из космоса будет поступать и производственная информация, первые зачатки которой в принципе уже существуют (например, разведка лунных недр, изучение лунного грунта). Ближний космос со временем станет местом обитания и трудовой деятельности человека. Ноосфера охватит сначала ближайшие к Земле небесные тела, а затем, быть может, и всю Солнечную систему. Как это произойдет? Каковы ближние и дальние перспективы освоения космоса?

Уже сегодня около Земли обращаются тысячи спутников. На околоземных орбитах начали действовать долговременные орбитальные станции со сменным персоналом. В будущем некоторые из них, вероятно, возьмут на себя функции заправочных станций для межпланетных пилотируемых ракет. Станет возможной и сборка космических кораблей на околоземных орбитах из блоков, предварительно доставленных в район «строительства». Семейство спутников разных типов и назначений обеспечит человечество постоянной научной информацией о событиях в космосе и на Земле.

Уже три небесных тела (Луна, Венера и Марс) временно обзавелись на наших глазах своими искусственными спутниками. Создание таких спутников, по-видимому, неизбежный этап в освоении планет (наряду с предварительной посылкой зондов в окрестности изучаемого небесного тела и на его поверхность). Есть все основания думать, что эта последовательность сохранится и в будущем, так что к концу века, возможно, за большинством планет станут следить зоркие глаза их искусственных спутников.

Луноходы и марсоходы (и вообще планетоходы) наряду с автоматическими неподвижными станциями, мягко севшими на поверхность изучаемых небесных тел, станут третьей очередью автоматов (после «пролетных» зондов с жесткой посадкой), изучающих соседние миры. Несомненно, что их совершенствование приведет к появлению таких космических автоматов, которые смогут выполнить почти любую задачу в космосе, в частности, взлет с планет и возвращение на Землю (как, например, было на Луне). На таком пути нет принципиально неразрешимых трудностей, но есть огромные технические проблемы, главная из которых, пожалуй, заключается в создании компактных, легких и в то же время эффективных тяговых систем.

Преимущества космических автоматов очевидны. Они не столь чувствительны к суровой космической среде, как человек, и их использование не грозит человеческими жертвами. Межпланетные автоматические станции гораздо легче пилотируемых космических кораблей, а это дает экономические выгоды при запуске. Хотя есть и другие преимущества автоматов перед человеком, все же освоение Солнечной системы осуществится, разумеется, не только автоматами, но и людьми. И здесь можно найти немало аналогий из земного опыта.

Разведка Антарктиды началась с плаваний около ее берегов. За ними последовали кратковременные высадки на берег и экспедиции внутрь материка вплоть до Южного полюса. Наконец, на наших глазах в Антарктиде обосновались постоянные научные станции (со сменным персоналом). Возможно, что со временем начнется планомерное заселение Антарктиды, сопровождающееся изменением ее природы в сторону, благоприятную для человека.

Луна намного суровее Антарктиды. Но хотя ее отделяют от Земли более трети миллиона километров, она начала осваиваться гораздо более быстрыми темпами, чем самый южный земной материк. Сначала (с 1959 г.) космические зонды пролетали вблизи Луны. Затем вокруг Луны появились первые искусственные спутники. За ними последовали жесткие прилунения. Наконец, космические автоматы мягко опустились на лунную поверхность, предварив этой разведкой соседнего мира первые лунные экспедиции. Что будет дальше, предусмотреть нетрудно. После серии новых экспедиций луноходов и космонавтов, которые соберут достаточно обстоятельную информацию о соседнем мире, на Луне, вероятно, возникнут сначала временные, затем постоянные научные станции. Следующий же шаг в освоении Луны выразится, вероятно, в ее постепенном заселении, в создании на ее поверхности постоянных энергетических установок, в развитии лунной индустрии, в широком использовании местных ресурсов вещества и энергии.

Есть два пути приспособления человека к враждебным ему условиям космической среды. В кабинах космических кораблей системы жизнеобеспечения создают миниатюрный «филиал Земли», земной комфорт. В микромасштабе ту же функцию выполняют скафандры. На первых стадиях освоения Луны и других небесных тел эта методика и впредь останется единственно возможной. Но, «закрепившись на Луне, построив первые лунные жилища, по характеру системы жизнеобеспечения напоминающие кабины космических кораблей, человечество, возможно, приступит к реорганизации самой Луны, к искусственному созданию на ней в глобальном масштабе обстановки, пригодной для обитания. Иначе говоря, не пассивное приспособление к внешней враждебной космической среде, а ее изменение в сторону, благоприятную человеку, активная переделка внешней среды в «земноподобном» духе - вот второй путь, обеспечивающий возможность расселения человечества в космосе.

Конечно, второй путь труднее первого. В некоторых случаях он неосуществим или, выразимся осторожнее, кажется неосуществимым в рамках известной нам техники. Например, создание вокруг Луны постоянной атмосферы за счет газов, полученных искусственно из лунных пород, представляется проектом нереальным, фантастическим, главным образом из-за слабости лунной гравитации. Тяжесть на лунной поверхности в 6 раз меньше земной и искусственная лунная атмосфера должна быстро улетучиться. Но тот же проект для Марса принципиально вполне осуществим и можно думать, что когда-нибудь усилия человечества превратят Марс во вторую маленькую Землю.

Из всех планет Солнечной системы Марс, вероятно, первым подвергнется «колонизации». Как ни суров его луноподобный облик, неожиданно для астрономов раскрытый средствами космонавтики, все же по совокупности признаков Марс наиболее близок к Земле. Пилотируемые полеты к Марсу и высадка первой экспедиции на Марсе проектируются до 2000 г. Однако уже сейчас Марс обзавелся искусственными спутниками и на его поверхность мягко опустились советские автоматические станции. Это случилось всего несколько лет спустя после достижения аналогичного этапа в изучении Луны, несмотря на то, что даже при наибольшем сближении с Землей Марс почти в 150 раз дальше Луны, - факт многозначительный, снова иллюстрирующий необычайно бурный прогресс космонавтики.

Если бы мы располагали двигателем, который на протяжении всего полета к Марсу давал бы космическому кораблю ускорение 9,8 м/с 2 , то до Марса можно было бы добраться всего за неделю. Сейчас не видно даже подхода к техническому решению такой задачи, но можно ли утверждать, что в будущем средства межпланетных сообщений останутся такими же, как и сегодня? Впрочем, если речь идет о Марсе, то и при современном уровне техники его освоение вполне возможно. Вероятно, заселению Марса будут предшествовать те же стадии, что и заселению Луны. Но этот далекий мир мы знаем гораздо хуже соседнего небесного тела и нас на Марсе наверняка ждут неожиданности. По этой причине (а также из-за удаленности Марса) его разведка, вероятно, растянется на большие сроки, чем разведка Луны.

Последние данные о Венере не располагают нас ни к ее посещению, ни тем более к ее заселению. Давление 10 МПа при температуре 500 °C - вот что характерно для поверхности Венеры. Прибавьте к этому постоянную плотную пелену облаков, создающую на поверхности планеты даже в полдень полумрак, ветры в удушающей атмосфере из углекислого газа, вероятно, полное отсутствие воды и, наконец, возможно, мощнейшие вулканические извержения - такова обстановка на Венере, по сравнению с которой фантастические картины ада иллюстрируют бедность человеческого воображения. Конечно, исследования Венеры будут продолжаться, в частности зондирование ее поверхности. Но об экспедиции на Венеру, по крайней мере в обозримом будущем, не может быть и речи.

Крайние планеты Солнечной системы - Меркурий и Плутон - наглядно демонстрируют собой крайность в физической обстановке на планетах. На дневной стороне Меркурия температура в полдень может подниматься до 510 °C. Температура на плохо изученном Плутоне, по-видимому, всегда близка к абсолютному нулю. Обе планеты значительно уступают в размерах Земле. Для наблюдателя, находящегося на Меркурии, Солнце выглядит по диаметру в 2,5 раза больше, чем с Земли. На небе Плутона Солнце - лишь ярчайшая звезда, правда, в 50 раз сильнее освещающая Плутон, чем Луна Землю в полнолуние. Обе планеты, несомненно, подвергнутся изучению с помощью автоматов в сравнительно недалеком будущем. Они окажутся удобными объектами для функционирования на их поверхности долговременных автоматических научных станций. Что же касается экспедиций на Меркурий и Плутон, если они и состоятся, то скорее всего лишь в отдаленном будущем: слишком непривычна и враждебна для земных существ обстановка на этих планетах и вряд ли когда-нибудь они будут заселены человеком.

Еще более непригодны для этой цели (а лучше сказать, совсем непригодны) планеты-гиганты Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. В основном они состоят из водорода (в свободном состоянии и в соединениях с азотом и углеродом). Возможно, что у них вовсе нет твердых поверхностей в земном понимании этого слова, т. е. они целиком газообразны, хотя в недрах планет-гигантов плотности газов могут быть очень большими. Эти тела по своей физической природе занимают промежуточное положение между звездами и планетами земного типа. До звезд они несколько «недотянули» по массе и потому в их недрах недостаточно жарко для возникновения протон-протонного цикла. От планет земного типа их отличает обилие легких элементов при крайне малой доле тяжелых. Атмосферы их, состоящие из водорода, метана и аммиака, обладают огромной толщиной, а большая масса планет-гигантов обусловливает колоссальное давление в глубине их атмосфер.

Зондирование планет-гигантов пролетными космическими автоматами уже началось (полеты аппаратов «Пионер-10» и «Пионер-11»). При некотором благоприятном расположении планет-гигантов возможно послать зонд, который в сравнительно короткий срок (около девяти лет) сможет облететь все планеты-гиганты, тогда как обычный полет к одному Нептуну занял бы около 30 лет. Секрет этого проекта, получившего наименование «межпланетного бильярда», заключается в том, что зонд разгоняется в окрестностях планет-гигантов их гравитационным полем. Каждая из планет выступает в роли ускорителя, что существенно уменьшает сроки полета. По такой методике американские автоматические станции уже обследовали Сатурн и Уран. Вполне, конечно, реально и отправление автоматических зондов в атмосферы этих планет, и создание вокруг них (как вокруг Венеры, Меркурия и Плутона) искусственных спутников. Вместо физически невозможного заселения планет-гигантов человечество, может быть, использует эти тела как практически неисчерпаемые резервы топлива для будущих термоядерных реакторов.

Главные из естественных спутников планет-гигантов по размерам сравнимы с Меркурием и даже с Марсом. Некоторые из них окружены атмосферой, состоящей из метана и углекислого газа. Они более сходны с Землей, чем их планеты, и не исключено, что освоение этих тел пойдет по тому же пути, что и освоение Луны и Марса. Организация научных станций и топливо-заправочных баз на спутниках Юпитера и Сатурна, быть может, станет необходимым при освоении окраин Солнечной системы. В принципе все спутники планет доступны не только автоматам, но и космонавтам.

Малые планеты (астероиды) и кометы, вероятно, не будут обойдены человечеством. На крупнейшие астероиды и спутники планет возможна посадка и людей, и автоматов. Меньшие же тела могут представлять интерес как источники топлива для космических ракет (ядра комет состоят из замерзших льдов воды, метана и аммиака) или как ресурсы полезных ископаемых (астероиды). Вполне возможно, что будущее поставит перед человечеством и такие задачи, о которых мы не имеем ни малейшего представления.

Освоение Солнечной системы - это не только полеты на планеты и их спутники, а также заселение некоторых из них людьми и автоматами. Предстоит также переделка нашей планеты Земли по вкусу и требованиям человечества. Не все нравится нам в нашей «космической колыбели». Пока человечество находилось в «младенческом» состоянии, с этим приходилось мириться. Но сейчас человечество настолько «повзрослело», что не только вышло из своей «колыбели», но и почувствовало в себе силы заняться коренной переделкой собственной планеты.

Нет недостатка в проектах искусственного изменения климата. Например, предлагается перегородить плотиной Берингов пролив и перекачивать атомными насосами теплую воду Тихого океана в Ледовитый океан. Есть немало проектов изменения направления Гольфстрима, в частности использование его для отепления североамериканского побережья. Есть проекты «оживления» Сахары и других пустынных районов Земли. Все эти проекты объединяет один недостаток - в них слабо учитываются последствия реализации каждого проекта, между тем как они могут оказаться катастрофическими (например, поворот Гольфстрима к побережью Северной Америки вызовет оледенение Европы). Теми же пороками страдают и проекты обширных водохранилищ, новых каналов и вообще всяких крупных искусственных изменений в физической природе Земли, в том числе искусственного уменьшения облачности или обильного дождевания.

Нет сомнений, что человек переделает Землю по-своему, но этой переделке должно предшествовать тщательное научно обоснованное прогнозирование последствий вмешательства человека в установившееся равновесие природных явлений. Не умея пока что переделать собственную планету, человечество тем не менее обсуждает радикальные проекты переделки всей Солнечной системы. Нашу самоуверенность можно, пожалуй, оправдать тем, что реализация этих проектов - дело далекого будущего, дело неимоверно трудное, к которому надо готовиться загодя.

В астрономии по традиции принято называть планеты небесными землями. Условность этого термина ныне очевидна: даже в нашей Солнечной системе, строго говоря, ни одна планета не похожа на Землю. Переделка Солнечной системы, очевидно, в качестве главной цели будет преследовать исправление этого «недостатка природы». Говоря яснее, человечество, вероятно, построит вокруг Солнца искусственные, годные для жизни сооружения, максимально использующие запасы вещества планет и животворящую энергию Солнца. Истоки этой идеи мы находим у К.Э. Циолковского в его проекте создания искусственных планет земного типа или гораздо меньших «космических оранжерей». С точки зрения (чисто количественной) запаса вещества в одних планетах-гигантах вполне хватило бы на изготовление нескольких сотен «искусственных земель» или нескольких сотен тысяч «космических оранжерей». В принципе можно было бы перевести все их на более близкие к Солнцу орбиты. Беда в том, что качественно планеты-гиганты для этой цели неподходящи: нельзя же строить «искусственные земли» из водорода или других газов (если, конечно, не предварить это строительство термоядерным синтезом тяжелых элементов).

Некоторые авторы (И.Б. Бестужев-Лада и независимо от него Ф. Дайсон) предложили окружить Солнце исполинской искусственной сферой, на внутренней стороне которой разместить весьма многочисленное к тому времени человечество. Такая сфера полностью улавливала бы излучение Солнца и эта энергия стала бы одной из основных энергетических баз бывших землян («бывших» потому, что на постройку такой сферы придется, быть может, израсходовать вещество всех планет, в том числе и Земли). Несколько лет назад было показано, что сфера Дайсона динамически неустойчива, а значит, и непригодна для обитания.

В некоторых проектах предлагается, не покидая нашу «колыбель» и «не стирая ее в порошок», наращивать Землю извне за счет вещества других планет. Очевидно, при таком наращивании все новых и новых этажей прогрессивно будет возрастать сила тяжести, что сильно затруднит не только строительство «новой Земли», по и обитание на ней чрезмерно «отяжелевших» людей. В проектах профессора Г.И. Покровского взамен сферы Дайсона предлагаются устойчивые твердые динамические конструкции, которые, быть может, будут созданы вокруг Солнца из вещества планет. Во всех этих проектах, кажущихся совершенно фантастическими, безусловно, верна основная идея: освоение Солнечной системы человечеством завершится лишь тогда, когда оно полностью и наиболее удобным для себя образом использует вещество и энергию этой системы. Тогда ноосфера займет, вероятно, все околосолнечное пространство.

Для современного этапа космонавтики характерно создание поколений орбитальных станций постепенно усложняющихся конструкций. Таковы советские станции «Салют» и «Мир». Американский ученый О"Нейл разработал проекты весьма крупных обитаемых космических конструкций цилиндрического типа . Предполагается, что в таких орбитальных станциях, где должна быть создана землеподобная обстановка, смогут обитать десятки тысяч землян. Разумеется, утопичным выглядит намерение О"Нейла постепенно переселить в его «цилиндры» большую часть населения Земли, но что подобные сверхкрупные орбитальные станции появятся на околоземных орбитах, в этом вряд ли может быть сомнение. Характерно, что на таких станциях из-за их вращения будет создаваться искусственная тяжесть. Период легкомысленного увлечения невесомостью давно прошел. Стало очевидным, что невесомость - серьезное препятствие к широкому освоению Солнечной системы. При длительной невесомости количество эритроцитов в крови уменьшается, соли кальция выходят из организма, что постепенно разрушает скелет, так что борьба с невесомостью только начинается.

Для переделки Солнечной системы нужны колоссальные затраты энергии. Сегодня ясно, что эту энергию дадут внеземные орбитальные солнечные энергоустановки. За пределами атмосферы они будут постоянно освещаться Солнцем и плохая погода не будет им мешать. Возможно, что солнечную энергию будет целесообразно сначала перевести в электромагнитную энергию (микроволновое излучение), которое затем с помощью рефлектора передавать на Землю. Инженерные проекты орбитальных солнечных энергостанций показывают, что уже завтра возможно создание на орбитах таких станций, которые по своей мощности не будут уступать крупнейшим земным гидроэлектростанциям. Об этом убедительно и увлекательно рассказывает Я. Голованов в книге «Архитектура невесомости», которую автор горячо рекомендует читателю .

Таким образом, уже сегодня человечество располагает средствами, необходимыми для освоения Солнечной системы. Известно, что это освоение - часть знаменитого плана К.Э. Циолковского по освоению космоса в целом. Насколько реальны планы К.Э. Циолковского в философском отношении, рассказано в книге известного советского философа академика А.Д. Урсула . На наших глазах по логике развития космонавтики возникает индустрия в космосе. Одна из ближайших ее задач - использование богатств планетных недр.

Недра в эволюции жизни на Земле сыграли важную роль. Как уже говорилось, само возникновение жизни на нашей планете, по-видимому, вызвано извержением па поверхность содержимого земных недр (гипотезы Е.К. Мархинина и Л.М. Мухина). Когда в ходе эволюции цивилизация достигла достаточно высокого технического уровня, началось широкое использование земных недр. В наши дни для всех стало очевидным, что ресурсы Земли, увы, исчерпаемы и что, скажем, запаса топлива в земных недрах (при сохранении нынешних темпов роста добычи) хватит человечеству самое большое на 100–150 лет, а нефти - и того меньше . Правильно говорил К.Э. Циолковский, что только наше невежество заставляет нас пользоваться ископаемым топливом. Следовательно, человечеству предстоит в ближайшее столетие перейти с ископаемого топлива на другие виды энергии (например, солнечную). Обращаясь к телам Солнечной системы, мы прежде всего констатируем, что недра планет и их крупных спутников представляют собой богатейшие кладези полезных ископаемых. Промышленная разработка недр начнется, вероятно, с Луны. В различных проектах предполагается, что на Луне будут добываться прежде всего необходимые для строительства металлы: алюминий и титан, а также кремний. По проекту О"Нейла электромагнитные катапульты смогут с Луны перебрасывать добытые материалы в район строительства. По его расчетам, для отправки с Луны миллиона тонн сырья и материалов достаточно 150 человек. Предполагается, что в космосе будет построена специальная «ловушка», которая будет хватать лунные посылки, нужные для «эфирных поселений». Насколько серьезны эти проекты, свидетельствует то, что недавно проекты О"Нейла рассмотрены и одобрены специалистами НАСА, которые опубликовали официальный документ «Космическая цивилизация - проектное исследование», в котором признаны верными все расчеты О"Нейла. Не приходится сомневаться, что по примеру Луны со временем начнут разрабатываться и сырьевые ресурсы других планет. У планет земного типа богатства недр, вероятно, напоминают земные. У планет-гигантов главное богатство - обилие водорода, практически неисчерпаемого для термоядерных установок.

Среди астероидов могут найтись такие, которые содержат большие запасы железа или других металлов. Уже сегодня существуют проекты отбуксирования таких астероидов в окрестности Земли, где они подвергнутся тщательной разработке. Советский ученый А.Т. Улубеков обстоятельно исследовал вопрос о богатстве внеземных ресурсов . Эта работа показывает, что человечество, по словам К.Э. Циолковского, действительно может приобрести «бездну могущества» в ходе планомерного освоения Солнечной системы. Еще в 1905 г. К.Э. Циолковский в своей работе «Реактивный прибор как средство полета в пустоте и атмосфере» писал: «Работая над реактивными приборами, я имел мирные и высокие цели: завоевать Вселенную для блага человека, завоевать пространство и энергию, «испускаемую Солнцем». Но на пути к этому светлому будущему в наши дни встали темные силы зла, грозящие уничтожением всей жизни на нашей планете.

См. Покровский Г.И. Архитектура в космосе. - В кн.: Населенный космос. - М.: Наука, 1972, с. 345–352.

См. Зигель Ф.Ю. Города на орбитах. - М.: Детская литература, 1980.

Голованов Я.К. Архитектура невесомости. - М.: Машиностроение, 1985.

Урсул А.Д. Человечество, Земля, Вселенная. - М.: Мысль, 1977.

Улубеков А.Т. Богатства внеземных ресурсов. - М.: Знание, 1984.

Главный процесс, совершающийся в ноосфере, - неуклонное, все ускоряющееся накопление информации. Именно информация уже сегодня осознается человечеством как самое большое богатство, ему принадлежащее, как основной, непрерывно наращиваемый его капитал. Количество информации характеризует степень разнообразия данного объекта, уровень его организации. Разумно воздействуя на окружающую его природу, человек создает вторую, искусственную «природу», отличающуюся большей упорядоченностью, а стало быть, и большим количеством информации, чем естественная среда. Накопление такой производственной информации в ноосфере есть результат производственной деятельности человека, результат взаимодействия природы и общества.
Но общество способно накапливать информацию не только в средствах и продуктах труда, но и в системе научного знания. Познавая мир, человек обогащает себя и ноосферу научной информацией. Значит, источником накопления информации в ноосфере служит преобразовательная и познавательная активность человека. «Основной процесс накопления информации в ноосфере, - говорит А.Д. Урсул, - связан с ассимиляцией разнообразия за счет внешней, окружающей общество природы, в результате чего объем и масса ноосферы могут возрастать неограниченно».
Расширение ноосферы в космос в настоящее время выражается и в получении научной информации о космосе с помощью космонавтов и автоматов. Нет, однако, сомнений, что со временем возникнет и космическое производство, т. е. практическое освоение небесных тел, переделка ближнего, а может быть, и дальнего космоса по воле человека. Тогда из космоса будет поступать и производственная информация, первые зачатки которой в принципе уже существуют (например, разведка лунных недр, изучение лунного грунта). Ближний космос со временем станет местом обитания и трудовой деятельности человека. Ноосфера охватит сначала ближайшие к Земле небесные тела, а затем, быть может, и всю Солнечную систему. Как это произойдет? Каковы ближние и дальние перспективы освоения космоса?
Уже сегодня около Земли обращаются тысячи спутников. На околоземных орбитах начали действовать долговременные орбитальные станции со сменным персоналом. В будущем некоторые из них, вероятно, возьмут на себя функции заправочных станций для межпланетных пилотируемых ракет. Станет возможной и сборка космических кораблей на околоземных орбитах из блоков, предварительно доставленных в район «строительства». Семейство спутников разных типов и назначений обеспечит человечество постоянной научной информацией о событиях в космосе и на Земле.
Уже три небесных тела (Луна, Венера и Марс) временно обзавелись на наших глазах своими искусственными спутниками. Создание таких спутников, по-видимому, неизбежный этап в освоении планет (наряду с предварительной посылкой зондов в окрестности изучаемого небесного тела и на его поверхность). Есть все основания думать, что эта последовательность сохранится и в будущем, так что к концу века, возможно, за большинством планет станут следить зоркие глаза их искусственных спутников.
Луноходы и марсоходы (и вообще планетоходы) наряду с автоматическими неподвижными станциями, мягко севшими на поверхность изучаемых небесных тел, станут третьей очередью автоматов (после «пролетных» зондов с жесткой посадкой), изучающих соседние миры. Несомненно, что их совершенствование приведет к появлению таких космических автоматов, которые смогут выполнить почти любую задачу в космосе, в частности, взлет с планет и возвращение на Землю (как, например, было на Луне). На таком пути нет принципиально неразрешимых трудностей, но есть огромные технические проблемы, главная из которых, пожалуй, заключается в создании компактных, легких и в то же время эффективных тяговых систем.
Преимущества космических автоматов очевидны. Они не столь чувствительны к суровой космической среде, как человек, и их использование не грозит человеческими жертвами. Межпланетные автоматические станции гораздо легче пилотируемых космических кораблей, а это дает экономические выгоды при запуске. Хотя есть и другие преимущества автоматов перед человеком, все же освоение Солнечной системы осуществится, разумеется, не только автоматами, но и людьми. И здесь можно найти немало аналогий из земного опыта.
Разведка Антарктиды началась с плаваний около ее берегов. За ними последовали кратковременные высадки на берег и экспедиции внутрь материка вплоть до Южного полюса. Наконец, на наших глазах в Антарктиде обосновались постоянные научные станции (со сменным персоналом). Возможно, что со временем начнется планомерное заселение Антарктиды, сопровождающееся изменением ее природы в сторону, благоприятную для человека.
Луна намного суровее Антарктиды. Но хотя ее отделяют от Земли более трети миллиона километров, она начала осваиваться гораздо более быстрыми темпами, чем самый южный земной материк. Сначала (с 1959 г.) космические зонды пролетали вблизи Луны. Затем вокруг Луны появились первые искусственные спутники. За ними последовали жесткие прилунения. Наконец, космические автоматы мягко опустились на лунную поверхность, предварив этой разведкой соседнего мира первые лунные экспедиции. Что будет дальше, предусмотреть нетрудно. После серии новых экспедиций луноходов и космонавтов, которые соберут достаточно обстоятельную информацию о соседнем мире, на Луне, вероятно, возникнут сначала временные, затем постоянные научные станции. Следующий же шаг в освоении Луны выразится, вероятно, в ее постепенном заселении, в создании на ее поверхности постоянных энергетических установок, в развитии лунной индустрии, в широком использовании местных ресурсов вещества и энергии.
Есть два пути приспособления человека к враждебным ему условиям космической среды. В кабинах космических кораблей системы жизнеобеспечения создают миниатюрный «филиал Земли», земной комфорт. В микромасштабе ту же функцию выполняют скафандры. На первых стадиях освоения Луны и других небесных тел эта методика и впредь останется единственно возможной. Но, «закрепившись на Луне, построив первые лунные жилища, по характеру системы жизнеобеспечения напоминающие кабины космических кораблей, человечество, возможно, приступит к реорганизации самой Луны, к искусственному созданию на ней в глобальном масштабе обстановки, пригодной для обитания. Иначе говоря, не пассивное приспособление к внешней враждебной космической среде, а ее изменение в сторону, благоприятную человеку, активная переделка внешней среды в «земноподобном» духе - вот второй путь, обеспечивающий возможность расселения человечества в космосе.
Конечно, второй путь труднее первого. В некоторых случаях он неосуществим или, выразимся осторожнее, кажется неосуществимым в рамках известной нам техники. Например, создание вокруг Луны постоянной атмосферы за счет газов, полученных искусственно из лунных пород, представляется проектом нереальным, фантастическим, главным образом из-за слабости лунной гравитации. Тяжесть на лунной поверхности в 6 раз меньше земной и искусственная лунная атмосфера должна быстро улетучиться. Но тот же проект для Марса принципиально вполне осуществим и можно думать, что когда-нибудь усилия человечества превратят Марс во вторую маленькую Землю.
Из всех планет Солнечной системы Марс, вероятно, первым подвергнется «колонизации». Как ни суров его луноподобный облик, неожиданно для астрономов раскрытый средствами космонавтики, все же по совокупности признаков Марс наиболее близок к Земле. Пилотируемые полеты к Марсу и высадка первой экспедиции на Марсе проектируются до 2000 г. Однако уже сейчас Марс обзавелся искусственными спутниками и на его поверхность мягко опустились советские автоматические станции. Это случилось всего несколько лет спустя после достижения аналогичного этапа в изучении Луны, несмотря на то, что даже при наибольшем сближении с Землей Марс почти в 150 раз дальше Луны, - факт многозначительный, снова иллюстрирующий необычайно бурный прогресс космонавтики.
Если бы мы располагали двигателем, который на протяжении всего полета к Марсу давал бы космическому кораблю ускорение 9,8 м/с2, то до Марса можно было бы добраться всего за неделю. Сейчас не видно даже подхода к техническому решению такой задачи, но можно ли утверждать, что в будущем средства межпланетных сообщений останутся такими же, как и сегодня? Впрочем, если речь идет о Марсе, то и при современном уровне техники его освоение вполне возможно. Вероятно, заселению Марса будут предшествовать те же стадии, что и заселению Луны. Но этот далекий мир мы знаем гораздо хуже соседнего небесного тела и нас на Марсе наверняка ждут неожиданности. По этой причине (а также из-за удаленности Марса) его разведка, вероятно, растянется на большие сроки, чем разведка Луны.
Последние данные о Венере не располагают нас ни к ее посещению, ни тем более к ее заселению. Давление 10 МПа при температуре 500 °C - вот что характерно для поверхности Венеры. Прибавьте к этому постоянную плотную пелену облаков, создающую на поверхности планеты даже в полдень полумрак, ветры в удушающей атмосфере из углекислого газа, вероятно, полное отсутствие воды и, наконец, возможно, мощнейшие вулканические извержения - такова обстановка на Венере, по сравнению с которой фантастические картины ада иллюстрируют бедность человеческого воображения. Конечно, исследования Венеры будут продолжаться, в частности зондирование ее поверхности. Но об экспедиции на Венеру, по крайней мере в обозримом будущем, не может быть и речи.
Крайние планеты Солнечной системы - Меркурий и Плутон - наглядно демонстрируют собой крайность в физической обстановке на планетах. На дневной стороне Меркурия температура в полдень может подниматься до 510 °C. Температура на плохо изученном Плутоне, по-видимому, всегда близка к абсолютному нулю. Обе планеты значительно уступают в размерах Земле. Для наблюдателя, находящегося на Меркурии, Солнце выглядит по диаметру в 2,5 раза больше, чем с Земли. На небе Плутона Солнце - лишь ярчайшая звезда, правда, в 50 раз сильнее освещающая Плутон, чем Луна Землю в полнолуние. Обе планеты, несомненно, подвергнутся изучению с помощью автоматов в сравнительно недалеком будущем. Они окажутся удобными объектами для функционирования на их поверхности долговременных автоматических научных станций. Что же касается экспедиций на Меркурий и Плутон, если они и состоятся, то скорее всего лишь в отдаленном будущем: слишком непривычна и враждебна для земных существ обстановка на этих планетах и вряд ли когда-нибудь они будут заселены человеком.
Еще более непригодны для этой цели (а лучше сказать, совсем непригодны) планеты-гиганты Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. В основном они состоят из водорода (в свободном состоянии и в соединениях с азотом и углеродом). Возможно, что у них вовсе нет твердых поверхностей в земном понимании этого слова, т. е. они целиком газообразны, хотя в недрах планет-гигантов плотности газов могут быть очень большими. Эти тела по своей физической природе занимают промежуточное положение между звездами и планетами земного типа. До звезд они несколько «недотянули» по массе и потому в их недрах недостаточно жарко для возникновения протон-протонного цикла. От планет земного типа их отличает обилие легких элементов при крайне малой доле тяжелых. Атмосферы их, состоящие из водорода, метана и аммиака, обладают огромной толщиной, а большая масса планет-гигантов обусловливает колоссальное давление в глубине их атмосфер.
Зондирование планет-гигантов пролетными космическими автоматами уже началось (полеты аппаратов «Пионер-10» и «Пионер-11»). При некотором благоприятном расположении планет-гигантов возможно послать зонд, который в сравнительно короткий срок (около девяти лет) сможет облететь все планеты-гиганты, тогда как обычный полет к одному Нептуну занял бы около 30 лет. Секрет этого проекта, получившего наименование «межпланетного бильярда», заключается в том, что зонд разгоняется в окрестностях планет-гигантов их гравитационным полем. Каждая из планет выступает в роли ускорителя, что существенно уменьшает сроки полета. По такой методике американские автоматические станции уже обследовали Сатурн и Уран. Вполне, конечно, реально и отправление автоматических зондов в атмосферы этих планет, и создание вокруг них (как вокруг Венеры, Меркурия и Плутона) искусственных спутников. Вместо физически невозможного заселения планет-гигантов человечество, может быть, использует эти тела как практически неисчерпаемые резервы топлива для будущих термоядерных реакторов.
Главные из естественных спутников планет-гигантов по размерам сравнимы с Меркурием и даже с Марсом. Некоторые из них окружены атмосферой, состоящей из метана и углекислого газа. Они более сходны с Землей, чем их планеты, и не исключено, что освоение этих тел пойдет по тому же пути, что и освоение Луны и Марса. Организация научных станций и топливо-заправочных баз на спутниках Юпитера и Сатурна, быть может, станет необходимым при освоении окраин Солнечной системы. В принципе все спутники планет доступны не только автоматам, но и космонавтам.
Малые планеты (астероиды) и кометы, вероятно, не будут обойдены человечеством. На крупнейшие астероиды и спутники планет возможна посадка и людей, и автоматов. Меньшие же тела могут представлять интерес как источники топлива для космических ракет (ядра комет состоят из замерзших льдов воды, метана и аммиака) или как ресурсы полезных ископаемых (астероиды). Вполне возможно, что будущее поставит перед человечеством и такие задачи, о которых мы не имеем ни малейшего представления.
Освоение Солнечной системы - это не только полеты на планеты и их спутники, а также заселение некоторых из них людьми и автоматами. Предстоит также переделка нашей планеты Земли по вкусу и требованиям человечества. Не все нравится нам в нашей «космической колыбели». Пока человечество находилось в «младенческом» состоянии, с этим приходилось мириться. Но сейчас человечество настолько «повзрослело», что не только вышло из своей «колыбели», но и почувствовало в себе силы заняться коренной переделкой собственной планеты.
Нет недостатка в проектах искусственного изменения климата. Например, предлагается перегородить плотиной Берингов пролив и перекачивать атомными насосами теплую воду Тихого океана в Ледовитый океан. Есть немало проектов изменения направления Гольфстрима, в частности использование его для отепления североамериканского побережья. Есть проекты «оживления» Сахары и других пустынных районов Земли. Все эти проекты объединяет один недостаток - в них слабо учитываются последствия реализации каждого проекта, между тем как они могут оказаться катастрофическими (например, поворот Гольфстрима к побережью Северной Америки вызовет оледенение Европы). Теми же пороками страдают и проекты обширных водохранилищ, новых каналов и вообще всяких крупных искусственных изменений в физической природе Земли, в том числе искусственного уменьшения облачности или обильного дождевания.
Нет сомнений, что человек переделает Землю по-своему, но этой переделке должно предшествовать тщательное научно обоснованное прогнозирование последствий вмешательства человека в установившееся равновесие природных явлений. Не умея пока что переделать собственную планету, человечество тем не менее обсуждает радикальные проекты переделки всей Солнечной системы. Нашу самоуверенность можно, пожалуй, оправдать тем, что реализация этих проектов - дело далекого будущего, дело неимоверно трудное, к которому надо готовиться загодя.
В астрономии по традиции принято называть планеты небесными землями. Условность этого термина ныне очевидна: даже в нашей Солнечной системе, строго говоря, ни одна планета не похожа на Землю. Переделка Солнечной системы, очевидно, в качестве главной цели будет преследовать исправление этого «недостатка природы». Говоря яснее, человечество, вероятно, построит вокруг Солнца искусственные, годные для жизни сооружения, максимально использующие запасы вещества планет и животворящую энергию Солнца. Истоки этой идеи мы находим у К.Э. Циолковского в его проекте создания искусственных планет земного типа или гораздо меньших «космических оранжерей». С точки зрения (чисто количественной) запаса вещества в одних планетах-гигантах вполне хватило бы на изготовление нескольких сотен «искусственных земель» или нескольких сотен тысяч «космических оранжерей». В принципе можно было бы перевести все их на более близкие к Солнцу орбиты. Беда в том, что качественно планеты-гиганты для этой цели неподходящи: нельзя же строить «искусственные земли» из водорода или других газов (если, конечно, не предварить это строительство термоядерным синтезом тяжелых элементов).
Некоторые авторы (И.Б. Бестужев-Лада и независимо от него Ф. Дайсон) предложили окружить Солнце исполинской искусственной сферой, на внутренней стороне которой разместить весьма многочисленное к тому времени человечество. Такая сфера полностью улавливала бы излучение Солнца и эта энергия стала бы одной из основных энергетических баз бывших землян («бывших» потому, что на постройку такой сферы придется, быть может, израсходовать вещество всех планет, в том числе и Земли). Несколько лет назад было показано, что сфера Дайсона динамически неустойчива, а значит, и непригодна для обитания.
В некоторых проектах предлагается, не покидая нашу «колыбель» и «не стирая ее в порошок», наращивать Землю извне за счет вещества других планет. Очевидно, при таком наращивании все новых и новых этажей прогрессивно будет возрастать сила тяжести, что сильно затруднит не только строительство «новой Земли», по и обитание на ней чрезмерно «отяжелевших» людей. В проектах профессора Г.И. Покровского взамен сферы Дайсона предлагаются устойчивые твердые динамические конструкции, которые, быть может, будут созданы вокруг Солнца из вещества планет. Во всех этих проектах, кажущихся совершенно фантастическими, безусловно, верна основная идея: освоение Солнечной системы человечеством завершится лишь тогда, когда оно полностью и наиболее удобным для себя образом использует вещество и энергию этой системы. Тогда ноосфера займет, вероятно, все околосолнечное пространство.
Для современного этапа космонавтики характерно создание поколений орбитальных станций постепенно усложняющихся конструкций. Таковы советские станции «Салют» и «Мир». Американский ученый О’Нейл разработал проекты весьма крупных обитаемых космических конструкций цилиндрического типа. Предполагается, что в таких орбитальных станциях, где должна быть создана землеподобная обстановка, смогут обитать десятки тысяч землян. Разумеется, утопичным выглядит намерение О’Нейла постепенно переселить в его «цилиндры» большую часть населения Земли, но что подобные сверхкрупные орбитальные станции появятся на околоземных орбитах, в этом вряд ли может быть сомнение. Характерно, что на таких станциях из-за их вращения будет создаваться искусственная тяжесть. Период легкомысленного увлечения невесомостью давно прошел. Стало очевидным, что невесомость - серьезное препятствие к широкому освоению Солнечной системы. При длительной невесомости количество эритроцитов в крови уменьшается, соли кальция выходят из организма, что постепенно разрушает скелет, так что борьба с невесомостью только начинается.
Для переделки Солнечной системы нужны колоссальные затраты энергии. Сегодня ясно, что эту энергию дадут внеземные орбитальные солнечные энергоустановки. За пределами атмосферы они будут постоянно освещаться Солнцем и плохая погода не будет им мешать. Возможно, что солнечную энергию будет целесообразно сначала перевести в электромагнитную энергию (микроволновое излучение), которое затем с помощью рефлектора передавать на Землю. Инженерные проекты орбитальных солнечных энергостанций показывают, что уже завтра возможно создание на орбитах таких станций, которые по своей мощности не будут уступать крупнейшим земным гидроэлектростанциям. Об этом убедительно и увлекательно рассказывает Я. Голованов в книге «Архитектура невесомости», которую автор горячо рекомендует читателю.
Таким образом, уже сегодня человечество располагает средствами, необходимыми для освоения Солнечной системы. Известно, что это освоение - часть знаменитого плана К.Э. Циолковского по освоению космоса в целом. Насколько реальны планы К.Э. Циолковского в философском отношении, рассказано в книге известного советского философа академика А.Д. Урсула. На наших глазах по логике развития космонавтики возникает индустрия в космосе. Одна из ближайших ее задач - использование богатств планетных недр.