От Бетельгейзе до Тау за восемь часов

О способах перемещения в космическом пространстве

А мы летим орбитами,

Путями неизбитыми,

Прошит метеоритами простор.

("Земляне", Земля в иллюминаторе)

И факелы плавили серый бетон,

И грохот разбил тишину, как стекло,

И озарился космос огнем

Громад кораблей, уходящих в ничто...

(А. Дроботов, Ключ на старт)

Космические путешествия — новшество в туристической индустрии, и транспорт для таких путешествий нужен соответствующий. Несмотря на опасения подрядчиков, здесь недостатка в выборе не будет — конструкторы, писатели-фантасты и технические консультанты кинематографических студий позаботились о разнообразии: субсветовые корабли, гигантские дрейфующие холодильники с анабиозными камерами на борту, оснащенные гипердрайвом лайнеры, фотонные звездолеты и изящные яхты на солнечных парусах. Другое дело: какой из предложенных способов перебраться из точки А в точку В наиболее комфортный, безопасный и... оправдан с точки зрения науки? Фантастической науки.

1. Из пушки на Луну и прочие "шары"

Многотонный корабль на многопарсековом маршруте.

Должно быть, теория единого поля Эйнштейна не нашла должного воплощения лишь потому, что в ней не было учтено самое сильное взаимодействие — небесное тяготение. Практически все политеистические религии построены на вере в существовании божеств, способных перемещаться по тверди небесной — и в этом суть неосознанного стремления к звездам. В античных мифах древнегреческий Пегас стал первой земной "ласточкой", вознесшейся выше небесного купола и занявшей среди созвездий почетное место. Несмотря на столь ранние изыски, идея ступить на путь богов, заручившись поддержкой науки и техники, посетила человека намного позже, когда религиозные верования отошли на второй план, поступившись местом в пользу изворотливости конструкторской мысли.

В третьей четверти девятнадцатого века, когда 90% населения Земли не смели предполагать, что планета их не плоская, не стоит на четырех слонах и черепахе, а спокойно поворачивается в космическом пространстве, родоначальник жанра географического романа Жюль Верн смело размышлял о возможностях путешествия к ближайшим небесным телам. В его романе "Из пушки на Луну" тройка отважных героев решается на рискованное предприятие — переправиться на поверхность естественного спутника Земли внутри снаряда, приводимого в движение пороховым взрывом в длинноствольной пушке. Фантастическая пушка бабахает, выносит снаряд за пределы атмосферы, и тот благополучно прилуняется, являя лунатикам путешественников во всей красе — не погибших от перегрузок и декомпрессии.

Первым из летательных аппаратов стал пушечный снаряд.

Жюль Верн намеренно пренебрегает физическими законами, чтобы послужить основной задаче географических романов — сблизить все известные человеку "края света", поместив на одну карту. В другом его романе "Комета Галлея" группа англичан, странным образом очутившаяся со всеми их пожитками на поверхности кометы, срикошетившей от острова Великобритания, находит способ перебраться на родную планету в корзине реостата.

Вроде бы метод устарел до безобразия: каждый современный школьник знает, что за пределами земной атмосферы — невесомость и вакуум, и на воздушных шарах там особо не налетаешься... Ан нет! Уже в девяностых годах нашего столетия знаменитый фантаст Боб Шоу пишет трилогию о двойной планете с единой атмосферой ("Космонавты в лохмотьях", "Деревянные космолеты", "Беглые миры"), обитатели которой, застрявшие в раннем средневековье, переправляются с одного мира на другой при помощи... реостатов и усовершенствованных пороховых бочек!

В начале минувшего столетия подстегнутая мировыми войнами авиация породила космонавтику, а космонавтика впоследствии развилась в передовую индустрию. Но не обошлось здесь и без философов-литераторов... Академик Циолковский первым подал идею многоступенчатой ракеты, представив ее в виде "космического поезда". Несмотря на то, что на дальнейшее развитие космоплавания люди творческие повлияли мало (основной задачей ученых было подыскать лучшие материалы для обшивки кораблей, позаботиться о точной авионике и создать более совершенное жидкое топливо), фантастические пророчества продолжались. Известно, что Артур Кларк опубликовал статью о возможности вывода на геостационарную орбиту телекоммуникационных спутников, и если бы в свое время ее запатентовал, господину Гейтсу пришлось бы изрядно попотеть, переплевывая суммы, заработанные Кларком на пользовании землянами телевидением и радио. Не говоря уже о глобальных компьютерных сетях.

2. Ноев Ковчег на ракетной тяге

В пятидесятых годах, когда зеркальные телескопы и автоматические спутники доказали видимую непригодность планет Солнечной системы к освоению, писатели-фантасты в основном переключились с худых соседних перспектив на отдаленные и многообещающие звездные системы. Ближайшая к Солнцу звезда Проксима Центавра надолго поселилась на страницах фантастических сочинений, распаляя воображение людей, еще не сумевших выбраться к соседней планете, но уже посягающих на расстояние в четыре световых года.

Самой удачной находкой этого времени стал Корабль Роберта Хайнлайна — грандиозная конструкция со сбалансированной биосферой, движущаяся к планетам Проксимы Центавра (на этом Корабле и разворачиваются события повести "Пасынки Вселенной"). Многовековое путешествие затянулось, и обитатели ковчега — колонисты в энном поколении — с трудом представляют себе его цель; сама идея поиска нового мира кажется абсурдной: у колонистов уже есть родной мир — Корабль. Место, где родились они и где жили поколения их предков.

Внешний вид хайнлайновского Корабля.

Гарри Гаррисон со всей свойственной его романам-катастрофам (пожалуй, самая сильная сторона творчества автора) обстоятельностью предлагает в своей "Плененной Вселенной" детальную конструкцию корабля такого типа.

По его словам, достаточно взять астероид побольше (к примеру, конкурент Проксимы в фантастических рейтингах — кирпичеобразный Эрос), высверлить внутри полость для сотворения мира, прошить каменную глыбу автоматикой, установить двигатели и заставить астероид вертеться вокруг своей оси. Вращение создаст гравитацию на внутренних стенках полости, что позволит живым существам нормально перемещаться по ним. Отделить твердь земную от тверди небесной грядой скал в месте, где они соприкасаются — чтобы обитатели звездного ковчега не разрушали хрупкую свою психику, расхаживая друг над другом и подглядывая в некрытые раздевалки с высоты птичьего полета. На условной "земле" посадить деревья, пустить реку, развести животных. На условном "небе" — проложить рельсы, по которым будет двигаться дневное светило, а в темное время искусственных суток на поверхности "неба" будут подрагивать лампочки созвездий.

Прозорливый Гаррисон заселяет свой странствующий мирок не архиразумными колонистами, а двумя скудоумными ацтекскими племенами, на которые наложено табу — не создавать межплеменных браков, ибо в этом случае (евгенический эксперимент) потомок вырастет гением, а такие будут нужны только через пятьсот лет, когда Плененная Вселенная достигнет обитаемых планет Проксимы — отстраивать цивилизацию заново. За состоянием астероида следят операторы-долгожители — на их плечи возложены задачи "менять воду в аквариуме", "отлавливать драчливых рыбок" и всячески контролировать поведение ацтекских племен, якобы отделенных от внешнего мира грядой неприступных скал.

Внутреннее устройство "Плененной Вселенной" на базе астероида Эрос-Инсайд.

Проработка проекта потрясает. Единственное, что прописано слабым пунктиром — это расход топлива. Четыре световых года — это не то расстояние, где можно "выехать" за счет инерции, а заправочных станций, как известно, в межзвездном пространстве нет. А если астероид еще и раскручивать, на что уйдет немало топлива... Андрей Ливадный в своем "Ковчеге" тоже не дает на это вразумительного ответа, хотя роман хорош другим — описанием "полости" и взаимоотношений между ее обитателями.

Дальше в странствие отправятся луны и целые планеты (обычно это цирки или гладиаторские арены, как в "Мире-Цирке" Барри Лонгйера), а в 1960 году американский писатель-фантаст Ларри Нивен заставит двигаться сквозь космическое пространство звездные системы! Причем в разных модификациях: Розетта кукольников — сбалансированная система пяти солнц и примыкающих к ним планет — и Мир-Кольцо, гигантское сверхпрочное сооружение в форме обода на расстоянии приблизительно астроединицы от звезды, поверхность которой может вместить жителей с сотни Земель. Но оперирует Нивен уже не столько научными, сколько гипотетическими категориями: дно Кольца — едва ли не единая макромолекула, неясно только, в какой пробирке ее синтезировали...

К этому моменту (шестидесятые годы) научная фантастика как таковая отходит на второй план, уступив место молодой ненаучной подруге — "космической опере".

3. Метеоры преткновения

А отошла научная фантастика потому, что столкнулась с неприятными, не сулящими сколько-то успешного будущего научными постулатами. Сработал тот самый грустный принцип: "Породил — убью!", и фантастика, несомая прежде на гребне волны научно-технической революции, пала жертвой этой самой волны, схлестнувшейся с берегом формальных законов.

Вот некоторые из них:

Улитки на небосклоне

Звезда Смерти даст оторваться любому кораблю, равно как и любой планете.

Как уже оговаривалось, на ракетном топливе далеко не улетишь. Есть у него замечательное свойство — заканчиваться. Да и для экологии космоса выхлопные газы вредны, что ни говори...

Альтернативный метод, красочно описанный тем же Гаррисоном во "Враче космического корабля" (опять роман-катастрофа), таков: в кормовую часть корабля помещается ядерный реактор, разгоняющий частицы и выбрасывающий их за пределы корабля. И это верно, так как корабль в космосе движется за счет реактивности — потери сколь угодно малой массы со сколь угодно большой скоростью. Наглядный пример: когда лейтенант Рипли в конце первого "Чужого" включает двигатель челнока, монстр, попавший в сопло, не сгорает, а уносится прочь в потоке нежно-голубых песчинок. Вот она, относительность движения во всей красе!

Но и такой двигатель немногим лучше ракетного. Он экономней, но лететь до ближайшей звезды пятьсот лет, когда через два дня нужно быть на Всегалактическом Конгрессе по проблемам Возвышения Младших Рас — такой роскоши фантасты себе позволить не могли.

Проблема ускорения, или "малиновый джем"

Не лучший вариант завершения путешествия.

Пришлось ускоряться. Причем ускоряться до световых скоростей. Простой читатель крайне смутно представляет себе процесс ускорения, считая его делом пустяковым в сравнении с посадкой на планету (этой теме "Мир фантастики" еще посвятит отдельную статью "Рожденный ползать сумеет приземлиться"), потому не замечает многочисленных ляпов в произведениях порой именитых фантастов.

Сказать, что ускорение в той же степени, что и замедление, негативно сказывается на человеке — значит, ничего не сказать. Самый близкий пример здесь: падение с большой высоты. Человек разбивается только потому, что вынужден за доли секунды погасить развитую в процессе "полета" скорость. Хрупкое тело человека такой перегрузки не выдерживает. Это при замедлении.

При ускорении — та же малина: недаром космонавты проводят большую часть тренировочного времени не в релаксационных ваннах, а в перегрузочных центрифугах.

Один из самых скрупулезных авторов "научной" космооперы, Дэн Симмонс (см. рубрику "Врата миров" в "МФ" за декабрь 2003), изобрел любопытный термин для обозначения последствий перегрузки в 600g при спин-прыжке скоростного "факельщика": "малиновый джем". Во что-то похожее превращается человек, когда клетки человеческого организма раздавливаются, растекаясь в красненькую протоплазму. А когда в отлично декорированном и режиссированном фильме о похождениях звездного таксиста Корбана Далласа после предупреждения стюардессы по интеркому: "Переходим на субсветовую скорость" пассажиров лишь слегка шатает, хочется поговорить с научным консультантом картины по этим самым "понятиям"...

Скоростные столбы малого калибра

Неудачная попытка представить четырехмерный куб.

Что фантастам стоит придумать противоперегрузочную (обычно стазисную) ванну, а читателям — поверить в чудодейственность ее целительных "вод"? А почему не придумать и не поверить? Идея-то вполне трезвая, а главное, вписывается в границы жанра. Часть внутреннего пространства корабля под воздействием силового поля превращается в инерциальную систему, не реагирующую на изменения скорости. Не звездные рессоры, но абсолютно мягкие кресла, если сравнивать с вещами нам знакомыми. А вот с подвесками в космосе действительно проблема.

Во время последнего посещения Леонидами, потоком микрометеоров, окрестностей нашей планеты возникла серьезная проблема "обороны" геостационарных спутников и автоматических станций. Маленькие камушки, движущиеся с огромной скоростью, могли бы запросто изрешетить сравнительно тонкие металлические стенки.

А теперь представьте, что скорость движение звездолета субсветовая — а ему навстречу пара таких камушков! В лучшем случае корабль просто обзаведется сквозным отверстием по всей протяженности. В худшем, если фантасты изобретут еще и "силовые поля" (это невесомость, и мы снова вспоминаем про относительность движения), произойдет миниавария, сродни удару гипотетического титанового бампера о столб линии электропередачи. А учитывая то, что на отрезке пути таких столбов будет не один миллион, путь космопроходцев и впрямь станет опасным и тернистым.

Первый замечательный предел

Наконец, самый остроугольный астероид: движение со скоростью света. Из формул Эйнштейна следует, что при приближении к скорости света масса движущегося объекта стремится к бесконечности, размер уменьшается, а время — замедляется. Как было сказано у того же Хайнлайна, если корабль и разовьет при безопасном ускорении нужную скорость за год пути, перейти через барьер ему не удастся, ибо скорость света — это скорость протекания всех физических процессов во Вселенной, и "нельзя плыть по течению быстрее течения".

Скажите, за какие такие грехи Эйнштейн подарил нам свою теорию относительности? Летали бы себе за девять часов с Бетельгейзе на Тау Кита, как в поезде с Москвы до Питера, не зная субсветовых скоростей. И на Конгресс бы успели, и помолодели бы вдобавок.

Но наука есть наука, и ничего тут не попишешь.

4. Прыжки на сверхсветовых скоростях

Брэйнсейвер — заставка от выгорания мозгов в гиперпрыжке.

Ничего, кроме космических опер. Жанр, кстати, получил название от одноименного романа Джека Вэнса (Space Opera), под влияние которого, как правильно заметил легендарный редактор НФ-изданий Гарднер Дозуа, попадает большинство авторов, пишущих звездную фантастику. Под несколько дурное влияние...

Существенное отличие научной фантастики от космооперы проявляется в том, что последняя полностью или частично пренебрегает перечисленными законами — в пользу масштабности, многоплановости, колоритности. Ярчайший и самый наглядный пример космической оперы: "Звездные короли" Эдмонда Гамильтона. Написанные полстолетия назад, они не утратили былого очарования, чего нельзя сказать о "твердых" НФ-романах того времени. А все потому, что на первый план вынесены проблемы ненаучные — судьба единственного человека и целой империи. Ненадежные места, такие как временной перенос и невнятно истолкованное действие Разрушителя, традиционно прописаны пунктиром. Словно пособие по размножению для младших классов, в котором автор снисходительно заявляет, что принцип действия нам так или иначе понятен не будет, но представление о процессе мы получим. Ровно такое его количество, которое необходимо, чтобылихорадочно переворачивать страницы и вникать в грандиозность повествования.

Вообще, жанр космооперы можно образно назвать "шаттлом к Магеллановым облакам". Это тот же географический роман, только сближаются не континенты, а целые звездные скопления — чтобы стать ареной для общечеловеческих страстей, не изменившихся со времен Жюля Верна.

Фиолетовый космоворот.

Здесь можно летать с любой скоростью, если а) превышение скорости не запрещено местной Дорожной Космоинспекцией, б) у вас достаточно денег на покупку быстрого корабля, в) вы обещаете не врезаться в какое-нибудь придорожное солнце. И от Бетельгейзе до Тау вы можете добраться за восемь, а то и за семь часов, если срежете в Секторе Охотников за головами и проскочите все фаст-фуды и заправочные станции.

Чтобы космоопера окончательно не утрировалась до вышеописанных банальностей, фантасты усиленно работают над атрибутикой жанра. Одним из самых приятных достижений является смещение бортового времени относительно адекватного (следствие теории относительности). В романе Аркадия и Бориса Стругацких "Полдень, XXII век" главный герой возвращается из космического вояжа на Землю и узнает, что время непоправимо ушло вперед. То же самое в известном кинофильме "Отроки во Вселенной". И в повести "Вспоминая Сири" Дэна Симмонса, где разрыв в возрасте двух влюбленных с каждым годом увеличивался на десятилетие — и это, поверьте, очень печально. Куда печальней земных историй про моряка и морячку.

5. Гип-гип гиперпространство!

Неевклидовая геометрия Лобачевского подарила фантастике самый спорный — но самый безопасный по отношению к научным доктринам — способ перемещения: искривление пространства. Для того, чтобы понять принцип действия любого гипердрайва (двигатель), нужно заручиться хорошим пространственным воображением и детально проработать поданный ниже материал:

Жил-был Евклид, или Параллельные прямые пересекаются

Древнегреческий математик Евклид однажды (до нашей эры, это точно) решил описать все сведения о планиметрии в своих "постулатах" (описательных законах). Среди расплывчатых толкований, типа "Точка — это линия без длины", были и те, которые хорошо известны нам из школьного курса геометрии: "Параллельные прямые не пересекаются" и "Сумма углов треугольника равна 180^о". Великий математик XIX века Карл Гаусс оспорил некоторые постулатов Евклида, представив плоскость в виде сферической поверхности, то есть искривив относительно общего центра.

В физике линейной бесконечности в определенном смысле не существует. Прямая линия в принципе конечна, а вот окружность, которая получается соединением концов линий, — бесконечна. Тело (точка) может двигаться по ней бесконечно долго в любом из двух направлений, не замечая искривленности, так как понятия "угловой радиус" для нее не существует. В данном случае линия (одномерное пространство) искривлена относительно плоскости (двухмерное), на которой она изображена.

Бесконечно замкнутую плоскость (двухмерное пространство) можно представить в виде поверхности сферы. Тело перемещается по ней в любом направлении, кроме "вверх" и "вниз", не замечая искривления — как жук, ползающий по дну эмалированного таза.

Параллельные прямые, совпадающие с меридианами сферы, на таких плоскостях пересекаются в точках полюсов, а сумма углов треугольника, сторонами которого являются линия экватора и два меридиана, больше 180^о (два угла при основании уже перпендикулярны)!

В это же время другой выдающийся математик Бернгард Риман поднимает вопрос о возможной искривленности реального пространства. Так появляется геометрия многомерных пространств.

Куда рисовать четвертую ось?

Как представить себе четвертое измерение, если мы живем в трехмерном мире? Образно — никак. Можно попытаться подобраться к четырехмерному пространству логически, по следующим шагам:

Установить искривленность пространства возможно, не покидая его границ, но проводя измерения внутри него. Например, подсчитывая избыток в сумме углов треугольника, вершинами которого являются Земля и две отдаленные звезды (так называемая Гауссова кривизна). Похожим методом в 1919 году было проведено первое практическое наблюдение в пользу общей теории относительности.

Пойнтоид: объем "поверхности" четырехмерной сферы

Таким образом, можно считать, что наша Вселенная — это трехмерный куб, натянутый на гиперсферу. Назовем его вполне фантастическим термином: пойнтоид. Такая фигура бесконечна, но существует в пределах четких границ. Если долго лететь в одном направлении по такому пойнтоиду, мы рано или поздно вернемся в отправную точку.

Но надо ли долго лететь, если можно срезать через пространство, находящееся "под"?

Проколы и эффект "дрейфующего листа"

В этом и есть суть гиперпространственных переходов, какие повсеместно используют фантасты. Берутся две точки в пространстве пойнтоида (не забываем, что это у нас — форма Вселенной), и как бы сближаются за счет подпространства. Словно стенки плохо надутого воздушного шарика. Происходит прокол — и корабль за короткое время оказывается в другой точке! Единственная проблема в том, что Вселенная-то наша хорошо "надута", и для такого прокола, пожалуй, потребуется энергия, близкая по мощности к Большому Взрыву.

Потому и ученые-мечтатели, и писатели-фантасты обращаются к путешествию в подпространстве, где они могут сократить путь если не в миллион, то, по крайней мере, в полтора раза. Если представить такое путешествие на бумаге, где окружность — наша Вселенная, то дуга будет обычным путем корабля, а отсекающая ее хорда — подпространственным.

К сожалению, тут появляется еще одна проблема: как будет корабль путешествовать в четвертом измерении, если все его двигатели созданы для перемещения в трех? Тут есть один вариант...

Обратимся к сфере. Допустим, что наш корабль — это сегмент поверхности сферы, края которого немного закруглены. Если двигатели расположены на этих самых краях, то они смогут толкать корабль в пространстве. Только такой полет будет более похож на бессистемный дрейф падающего листа, и на 4D-разворот экипаж нашего корабля потратит пару миллионов лет.

6. Тоннели, порталы и... и прочие "шары"

Как говорится, возможны варианты. Если мы не можем нормально путешествовать в гиперпространстве, мы изобретем то, что сделает путешествие комфортабельным, безопасным... но не научным.

Чтобы не потеряться в конечной бесконечности подпространства, фантасты изобрели тоннели. В некоторых фильмах (и "Вавилон-5" тому пример) вход в тоннель обозначается специальными конструкциями — этакими вратами в вакуум. Когда приходит время врата открыть, внутри конструкции появляется воронка "водоворота" (обычно фиолетовая — этот цвет красиво гармонирует с чернотой космоса и корабельных обшивок): туда-то и ныряет корабль-вояжер.

Лукьяненко в своих произведениях тщательно придерживается "тоннельного" курса (джамп не в счет!), регулярно усложняя жизнь персонажей многоэтапной коррекцией курса, обреченным аутентизмом "мозгов в бутылках" и дискриминацией женщин по игрек-хромосоме.

С начала девяностых стало модно обращаться к нуль-Т-порталам и ПМ — передатчикам материи.

Нуль-Т — идея изначально ненаучная, но, безусловно, красивая. Вспомните, как плавилась поверхность разделительной мембраны в арке "Звездных врат", прежде чем поглотить путников и переправить их на далекую пустынную планету. Живописно и практично. Наличие таких порталов в "Гиперионе" помогло Симмонсу построить Великую Сеть и пустить через порталы реку Тетис. Только шагать в такой портал не рекомендуется.

Создатель портала, наверное, никогда не сканировал собственной руки. Или же не клал ее на стекло ксерокса. Достаточно одного малейшего движения, чтобы картинка смазалась. А теперь представьте себе, что человек переступает порог портала! Через переносящую плоскость он переходит не сразу, потому как бы становится разрезанным на миллионы плоскостей — этакий сыр в терке Борнера. Поскольку частота переноса совпадает с частотой колебания Вселенной, толщина такого "слоя" не превысит одного атома. Сложные молекулы распадутся — и уже не соединятся, а если толщина меньше атома — произойдет ядерный взрыв.

Потому выигрывает здесь передатчик материи, который переносит сразу часть пространства, находящуюся внутри него, меняя местами содержимое приемника и передатчика. Планетарные передатчики зачастую передают информацию о содержимом (как в фильме Кроненберга "Муха"), чтобы потом его синтезировать, а межпланетные и межзвездные — само содержимое, переносимое через подпространство (как в "Спектре" Лукьяненко).

Есть еще один вариант, самый, пожалуй, умный из всех. Вернор Виндж в романе "Пламя над Бездной" создал "теорию зон", на которые в концентрическом порядке разделена наша галактика. Ближе к ядру — Безмысленная Бездна, дальше — Медленная Зона, где мы и находимся, потом Край, потом — Переход. В Медленной Зоне невозможно двигаться со скоростью света (от этого мы и страдаем), а на Краю — можно перемещаться сколь угодно быстро, тут уж и впрямь все зависит от двигателя. Чем не ход конем? А вдруг Виндж прав, и наше субсветовое заточение — временное?

7. А звезды, тем не менее...

"... а звезды, тем не менее, чуть ближе, но все так же холодны..."

Пламя воображаемых дюз не греет, разве что осыпает тысячами бредовых идей, по принципу относительности движения все дальше и дальше отталкивающих нас от нашей сокровенной мечты — понежиться в свете чужих звезд и посадить маки на отдаленной планете...

Грустно? Так давайте переведем тему разговора!

Где вы предпочитаете срезать: на стопарсековой Аллее Фаст-фудов — или в Секторе Охотников за головами?

И как там дела на Всегалактическом Конгрессе?