Смерть с небес

Толчковая скорость

Вероятно, вы уже сообразили, что, может быть, бомба нам и не нужна. От удара астероида о Землю выделяется энергия, как при взрыве бомбы, так почему бы не попробовать атаковать сам астероид? Если толкнуть его достаточно сильно каким-нибудь снарядом, нам не понадобится ядерная бомба.

У этого метода есть очень большое преимущество: мы уже так делали. 4 июля 2005 г. (в День независимости, что вполне уместно) зонд NASA под названием «Проникающий удар» (Deep Impact) врезался в комету Темпеля-1, и вспышку от столкновения зарегистрировали сотни научных приборов во всем мире. Роль тарана сыграл медный снаряд массой 360 кг, направленный к комете со скоростью более 9 км/с. Мощность взрыва при столкновении составила примерно 5 т в тротиловом эквиваленте. Размеры образовавшегося кратера неизвестны; яркая вспышка и обломки скрыли место удара от камеры космического аппарата.

То, что инженерам удалось направить зонд к объекту, движущемуся со скоростью несколько километров в секунду, – настоящий триумф. Второго шанса у них не было, а пока зонд не приблизился к комете, даже точная форма ее ядра была неизвестна.

С другой стороны, сама комета была достаточно крупной, размером 5×8 км. Если бы это был небольшой астероид, неизвестно, смогли бы инженеры NASA попасть по нему. Тем не менее это была первая попытка, и попытка успешная. Она позволила нам многое узнать, и этот подход можно использовать для удара по потенциально опасному астероиду.

Но необходимо отметить, что у сценария такого удара имеются те же проблемы, что и у взрыва астероида бомбой: астероид может раздробиться на множество более мелких опасных фрагментов, а если он пористый, то попросту поглотит таранящий снаряд. Опять же, мы не можем контролировать изменения орбиты, поэтому, возможно, просто создадим новую опасность столкновения в будущем. Орбита может измениться так, что астероид не попадет в Землю, но насколько именно она изменится, предсказать невозможно, а в этой игре важны даже сантиметры.

Виртуальный буксир

И все же, может быть, есть и другие способы избавиться от потенциального разрушителя планеты. Возможно, вместо того чтобы взрывать астероид, мы можем вежливо убедить его изменить свою траекторию.

Фонд В-612, названный по имени астероида, на котором жил герой Антуана де Сент-Экзюпери Маленький принц, это, за неимением лучшего определения, что-то вроде «мозгового центра Судного дня» с десятками ученых, инженеров и астронавтов, единственная цель которых – найти способ избавить человечество от угрозы катастрофических столкновений. Фонд проводит совещания, публикует исследования, а его члены (например, астронавт из команды «Аполлона-9» Расти Швайкарт) докладывают Конгрессу об астероидах Судного дня.

Их веб-сайт читается как фантастический роман с массой описаний способов не допустить столкновения с астероидом. Но акцент делается на науку. Несмотря на то что некоторые методы сложно реализовать и они определенно находятся на самых ранних стадиях разработки, в других используются уже освоенные технологии.

Например, в одном методе предлагается посадить ракету на астероид, закрепить ее там вверх ногами и запустить двигатели. Постепенно, благодаря тяге двигателей, астероид сместится на новую орбиту и пройдет мимо нас.

Возможно, это самый безопасный метод, и он, несомненно, вполне разумен, но реализовать его на деле было бы очень сложно. Прежде всего, не до конца понятно, как закрепить ракету на поверхности астероида. Что, если поверхность астероида покрыта слоем пыли, или он представляет собой кучу камней, или состоит из металла? Далее, все астероиды вращаются, и это означает, что запускать двигатели ракеты можно будет лишь на короткое время, когда она направлена в нужную сторону. Это означает, что нам потребуется большее упредительное время, а во многих случаях время играет критическую роль. Хуже того, некоторые астероиды крутятся хаотически, и в таких случаях ракета была бы практически бесполезна.

Члены Фонда В-612 постоянно размышляли над этими проблемами… и нашли довольно удивительное решение. Что, если вовсе не сажать ракету?

Да, астероиды маленькие по сравнению с планетами, но все равно имеют определенную массу. А согласно Исааку Ньютону, любой объект, имеющий массу, обладает силами тяготения. Ракета тоже имеет массу и, следовательно, оказывает гравитационное воздействие. Итак, представьте следующее: мы «паркуем» ракету на орбите рядом с астероидом, но без физического контакта между ними. Гравитация астероида будет притягивать ракету, заставляя ее падать в его направлении. Точно так же масса ракеты будет притягивать астероид. Далее, запускаем ракетные двигатели, но по чуть-чуть, чтобы лишь противодействовать ее падению на поверхность. И так будем буксировать астероид. Но, в отличие от баржи или катера-буксира на Земле, которые тянут другие суда за привязанный канат, ракета будет виртуально связана с астероидом гравитацией. Со временем, благодаря гравитационному воздействию, ракета отведет астероид на безопасную орбиту.

Но, разумеется, с этим методом также сопряжены технические трудности; они всегда существуют. Двигатели ракеты нельзя направлять строго вниз, на астероид, потому что они будут отталкивать его, аннулируя эффект тяги. Следовательно, ракету придется наклонить так, чтобы тяга двигателей была направлена под углом от поверхности астероида. Это означает, что нам потребуется пара ракет для того, чтобы они уравновешивали друг друга и не допускали неконтролируемых изменений направления тяги.

В этом методе удивительно то, что в некоторых случаях для тяги не требуется такой уж большой массы. Например, в случае астероида (99942) Апофис буксир с массой всего одна тонна сможет увести астероид от замочной скважины, даже если доберется до него лишь за два года до столкновения. Справедливости ради нужно сказать, что этот метод потребует больше времени на то, чтобы увести астероид с траектории столкновения. В случае Апофиса нам понадобится сдвинуть его лишь так, чтобы он не попал в небольшую область в пространстве, но в случае траектории прямого столкновения нужно, чтобы астероид прошел мимо целой планеты. Это означает, что его орбиту придется смещать на тысячи километров, что, в свою очередь, означает большее упредительное время (или более сильную тягу). Одна идея, выдвинутая Швайкартом, является гибридным решением: использовать «кинетический молоток» (буквально запустить в астероид другим камнем) или ядерный снаряд, чтобы выбить астероид из зоны прямой угрозы, после чего подкорректировать его орбиту гравитационной тягой так, чтобы не получить никаких сюрпризов через несколько витков.

Тем не менее, какими бы многообещающими ни казались эти технологии, нам нужно быть честными перед собой. Сегодня мы не можем реализовать любой из этих методов. Мы уже близко, может, всего в нескольких годах от разработки гравитационной тяги, но даже лоббировать ядерный удар по астероиду чрезвычайно сложно. В отчете NASA, представленном в Конгрессе в 2007 г., говорится, что в настоящее время нашим единственным рабочим вариантом является отправка к астероиду «кинетического молотка».

Но это объясняется существующим уровнем знаний и существующими технологиями. Фонд В-612 надеется со временем испытать технологию, которая предотвратит столкновение с астероидом. Более того, некоторые их идеи, такие как гравитационная тяга, позволяют нам управлять орбитой астероида так, как мы хотим. Возможно, у нас даже получится вывести один из них на безопасную орбиту вокруг Земли. Мы не ощутим его гравитационного воздействия, но он будет достаточно близко, и мы смогли бы наладить на нем добычу полезных ископаемых. Это может казаться притянутым за уши, но, по некоторым оценкам, даже маленький астероид может содержать металлы на триллионы долларов. Это была бы очень соблазнительная цель для промышленности.

Вместо угрозы со стороны астероида мы могли бы сами нацелиться на него.

Комета, была не была

Существует и другая, не столь очевидная проблема, которую мы должны осознавать. Астероиды, как правило, имеют четкие, предсказуемые орбиты. Это мертвые каменные и (или) металлические глыбы, поэтому, понаблюдав за ними в течение некоторого времени, мы можем спрогнозировать их орбиты на десятилетия вперед.

Но астероиды не единственная угроза. Кометы – прекрасные, дивные небесные видения. В отличие от астероидов, кометы похожи на грязные снежки: камни, гравий и пыль вперемешку со льдом, слепляющим их воедино. Когда кометы приближаются к Солнцу, лед тает^[4]. Под поверхностью многих комет имеются заполненные льдом полости, и при сублимации льда образующийся газ вырывается из них реактивной струей. Это как если бы у кометы был ракетный двигатель, приводящий ее в движение. Если комета вращается, а большинство из них вращаются, это означает, что газовые струи толкают ее в произвольных направлениях. Поэтому точно спрогнозировать орбиты комет очень сложно, а посадить на них ракету или использовать гравитационную тягу еще сложнее.

Но все еще хуже. Солнечная система похожа на DVD-диск, если смотреть на него с торца: планеты вращаются вокруг Солнца в одной плоскости. Астероиды, как правило, придерживаются той же плоскости. Это означает, что искать их намного легче: нам нужно лишь следить за одними и теми же участками неба.

Но кометы – это темные лошадки. Они не привязаны к плоскости Солнечной системы и могут прилететь буквально отовсюду. Это может существенно ограничить упредительное время, в течение которого нам удалось бы что-то предпринять в отношении приближающейся к Земле кометы-убийцы. Если в случае неминуемого столкновения с астероидом у нас могут быть в запасе десятилетия, в случае кометы у нас может быть всего несколько лет. Даже комета Хейла – Боппа, ярчайшая из когда-либо наблюдаемых, появлением которой наслаждались сотни миллионов человек, была обнаружена всего за два года до прохождения мимо Земли. Если бы она направлялась прямиком к нам, мы совсем ничего не смогли бы предпринять. Ядро, твердая часть кометы Хейла – Боппа, составляло 40 км в поперечнике. Если бы оно врезалось в Землю, это было бы столкновение, по сравнению с которым астероид, убивший динозавров, выглядел бы отсыревшей петардой.

Но даже небольшая комета может оказать катастрофическое, так сказать, воздействие. Предположим, даже если бы ее не приняли за некое тайное нападение, прямым последствием небольшого удара или воздушного взрыва, подобного Тунгусскому, над городом могли бы стать гибель тысяч человек и ущерб на миллиарды долларов. Если бы это случилось над крупным городом или экономическим центром – над Нью-Йорком, Центральной долиной в Калифорнии (где сосредоточена бо́льшая часть производства фруктов и овощей в стране), Токио, – результаты могли бы быть гораздо плачевнее. Хорошая новость в том, что кометы с большим периодом обращения, такие как комета Хейла – Боппа, составляют всего несколько процентов от всех объектов, представляющих опасность, а почти все короткопериодические кометы легко обнаружить.

Разные мелочи

Итак, насколько велика угроза столкновения с астероидами и кометами?

Статистика вам не понравится: шансы на столкновение составляют 100 %. Да, именно так. Со временем, и если мы ничего не предпримем, столкновения неизбежны, и одно из них будет серьезным.

Но ключевые слова в этом предложении – «если мы ничего не предпримем». Суть в том, что мы можем кое-что предпринять. Несмотря на то что описанные здесь методы как будто взяты из фильма, все они возможны. Технически их будет сложно реализовать, да и обойдутся они недешево. Но ставки очень высоки: выживание в глобальном масштабе против полного уничтожения.

Учитывая это, я считаю, что идеи из научной фантастики пора превращать в научный факт.

Глава 2
Солнечный ожог

ЯНВАРЬ, ГЛУХАЯ ЗИМНЯЯ ПОРА В СЕВЕРНОМ ПОЛУШАРИИ ЗЕМЛИ. Короткими днями Солнце неохотно и не всякий раз показывается невысоко над горизонтом, чтобы всего через несколько часов снова скрыться за ним. Кажется, оно едва согревает планету. На холоде люди совсем не беспокоятся о Солнце. Они бы даже и не подумали, что оно сильно влияет на их жизни.

Скоро они поймут, что были не правы.

У Солнца космическое похмелье. За несколько последних лет оно пережило ряд бурных припадков, множество раз извергая в космос грандиозные потоки материи и энергии. По чистой случайности практически все они прошли мимо Земли. Самое плохое, что случилось, – один выброс зацепил Землю, породив прекрасные полярные сияния на обоих полюсах и нарушив некоторые каналы радиосвязи: неприятно, но захватывающее зрелище того стоит.

Сейчас уже все идет на спад, Солнце, похоже, успокаивается. Ученые только начинают думать, что можно вздохнуть с облегчением.

Поэтому выглядывающая из-за края солнечного диска большая группа солнечных пятен застает их врасплох. Солнечные пятна – это темные участки более холодного вещества, вызванные скручиваниями и переплетениями в магнитном поле Солнца, предвестники солнечной активности. Ученые бросаются наблюдать группу солнечных пятен, нацелив на звезду целый парк наземных и орбитальных телескопов. Глазам их открывается неприглядное зрелище: поверхность Солнца искажена, исковеркана, затемнена, изуродована пятнами. Эта группа чудовищных размеров, такая же, как крупнейшие из групп, наблюдавшихся в 2003 г. и до сих пор обсуждаемых учеными, или даже крупнее.

Больше недели астрономы с волнением следят за активной областью, измеряя ее размеры, форму и магнитную активность. Магнитная активность, похоже, улеглась, и это может свидетельствовать о том, что магнитное поле либо слабеет, либо накапливает силы, подобно вулкану.

Вскоре все становится ясно. Обычно темные, через несколько секунд солнечные пятна вспыхивают необычайно ярко и остаются такими в течение нескольких минут. В это же время орбитальные солнечные телескопы отмечают бешеные магнитные флуктуации на Солнце, а несколько минут спустя спутники заливает высокоэнергетическое рентгеновское и гамма-излучение. Астрономы, наблюдающие с поверхности Земли за орбитальными обсерваториями, видят небывалые взрывные выбросы энергии, от которых зашкаливают приборы, после чего, внезапно, передача данных обрывается. Озадаченно они проверяют оборудование, но вскоре понимают, что проблема не на земле, а в небе: массивный поток энергии поджарил их орбитальные спутники.

Зная, что коммерческим спутникам также угрожает серьезная опасность, взволнованные ученые принимаются звонить в другие обсерватории, но телефоны тоже не работают. Бросившись к компьютерам, они пробуют электронную почту, мессенджеры, голосовые протоколы, все, что есть, но связь установить невозможно. Ничего не работает. Затем отключается электричество, и они понимают, что дальше будет еще хуже.

Вскоре после вспышки Солнце извергает еще один поток, на этот раз в виде бешеной волны субатомных частиц. Двигаясь с феноменальной скоростью, волна достигает Земли, врезаясь в защитное магнитное поле планеты и обходя его. В электромагнитном хаосе спутники гибнут один за другим от смертельного солнечного ожога.

Эффект ощущается и на поверхности. В линиях электропередачи внезапно резко подскакивает ток, они нагреваются, провисают и обрываются. Трансформаторы взрываются от перегрузок. Повсюду в США и Канаде рутинный распорядок персонала электростанций внезапно нарушен, и они самоотверженно и лихорадочно пытаются справиться с каскадом отключений, но ситуация безнадежна. Станция за станцией выходят из строя. Сначала электроэнергия пропадает на северо-востоке США, но уже через несколько секунд распространяющаяся волна отключений выводит из строя всю энергосистему. Квебек, Бостон, Нью-Йорк, Филадельфия… через несколько минут сотни людей остаются без электричества ночью, в самую суровую зимнюю пору. На следующее утро они просыпаются в промерзших домах, без света и возможности узнать, что случилось.

Через несколько часов более половины планеты остается без электроэнергии в одну из самых холодных зим на нашей памяти. В первую же ночь погибают тысячи, а в последующие несколько недель еще больше. Подключаются военные, делая все возможное, чтобы помочь тем, кто оказался в беде, но бедствием охвачена слишком большая территория. Количество смертей ужасает, это чудовищная катастрофа небывалых масштабов. Один лишь экономический ущерб оценивается триллионами долларов, и целые страны становятся банкротами.

В конце концов Солнце успокаивается. Группа активных пятен исчезает. Но магнитные процессы на Солнце невероятно сложны. Не проходит и нескольких недель, а в магнитном поле Солнца уже возникли новые петли и связи. Только ситуация на Земле нормализовалась, а люди похоронили умерших, как на поверхности звезды появляется новая группа уродливых пятен.

Мое Солнце – звезда

Издержки профессии астронома заключаются в том, что нам приходится получать по почте бесплатные учебники по астрономии. Как и спам в электронной почте (но массой в 5 кг), они приходят без уведомления и обычно отправляются прямиком в букинистический магазин собирать пыль (эквивалент спам-фильтра в реальной жизни).

Я не могу удержаться, чтобы не пролистать их. Я знаю, что для меня это будет пытка, потому что я обязательно найду странную компоновку глав, несколько научных ошибок, какие-то фразочки, которые выбьют меня из колеи. И всякий раз, без исключений, я нахожу все это в разделе, посвященном Солнцу. В нем неизменно будет тот или иной вариант следующего предложения: «Солнце – это обычная, среднестатистическая звезда».

Если вы решите прочитать только эту главу и навсегда закрыть мою книгу, пожалуйста, запомните лишь одно: Солнце – это звезда со всеми вытекающими последствиями. Солнце – мощный, огромный, бурно кипящий котел массы и энергии. В масштабах бушующего внутри него пламени все ядерное оружие, когда-либо созданное человечеством, кажется микроскопически ничтожным. Чтобы заполнить объем Солнца, понадобится миллион планет размером с нашу, а излучаемый им свет виден на триллионы и триллионы километров. Невидимые силы переплетаются и сражаются друг с другом за контроль на его поверхности, а когда оно выходит из себя, последствия могут быть печальными или даже трагическими.

Вот что означает «обычная» звезда.

Давайте проясним – существует множество звезд, подобных Солнцу, и, если тщательно подбирать слова, тогда да, Солнце – это среднестатистическая звезда. Самые маленькие звезды имеют массу примерно в одну десятую от массы Солнца, а самые большие в сотни раз массивней, поэтому Солнце находится где-то ближе к нижней границе диапазона. Но здесь не учитывается реальная численность звезд: звезды с малой массой гораздо, гораздо многочисленнее, чем их более тяжелые сестры. Более 80 % звезд в нашей Галактике имеют массу меньше Солнца, примерно у 10 % такая же масса, как у Солнца, а оставшиеся 10 % имеют бо́льшую массу. Поэтому да, за стандартный космический тест Солнце получает довольно хорошую оценку. Может быть, 4+.

Разумеется, астрономы – признаюсь, я тоже этим грешу – любят использовать уменьшительные прилагательные, описывая звезды с малой массой: миниатюрные, крошечные, слабые. Но это вряд ли справедливо: даже самая маленькая звезда гораздо, гораздо крупнее, чем Юпитер, а Юпитер огромный – в него поместилось бы 1400 планет Земля, поэтому даже маленькая звезда – это гигантский объект.

И тем не менее Солнце крупнее, чем большинство звезд в Галактике: их средний диаметр составляет лишь десятую часть диаметра Солнца. Поэтому даже в космических масштабах Солнце большое.

В человеческих масштабах, как вы можете вообразить, это страшное, страшное место.

Солнце находится от нас на расстоянии 150 млн км. Если бы мы могли проложить к нему шоссе, то понадобилось бы 170 лет, чтобы доехать до него. Даже на самолете пришлось бы лететь два десятилетия, если бы это было возможно.

Тем не менее… представьте, что сейчас лето и вы стоите на улице. Вы подставляете лицо Солнцу. Чувствуете тепло? Конечно! Солнце такое яркое, что на него даже невозможно смотреть. А если вы постоите на солнце дольше нескольких минут, то рискуете повредить свою кожу.

Внушительная энергия Солнца генерируется глубоко в его сердцевине, где идет ядерная реакция: внутри Солнца постоянно происходит слияние ядер водорода с образованием ядер гелия. При каждой такой реакции высвобождается немного энергии, а в недрах Солнца эти реакции происходят постоянно: каждую секунду каждого дня Солнце преобразует 700 млн т водорода в 695 млн т гелия.

Недостающие 5 млн т преобразуются в энергию согласно знаменитому уравнению Эйнштейна E=mc², которое демонстрирует, что масса и энергия могут превращаться друг в друга и что крупица материи производит колоссальное количество энергии. Пять миллионов тонн – это огромное количество материи, эквивалентное массе семи доверху груженых нефтеналивных супертанкеров… а Солнце пережевывает столько водорода каждую секунду^[5].

Энергия, ежесекундно генерирующаяся в ядре Солнца и равная энергии, излучаемой его поверхностью, эквивалентна детонации 100 млрд ядерных бомб мощностью 1 Мт. Это в 200 млн раз больше суммарной мощности всего ядерного оружия, когда-либо взорванного на поверхности Земли, под землей и в воздухе… а Солнце делает это каждую секунду каждого дня и не перестанет еще миллиарды лет.

Некоторые любят говорить, что Солнце, по сути, это гигантская ядерная бомба, но это ошибочное мнение: бомба взрывается^[6]. Но Солнце не взрывается, потому что имеет большую массу. Это означает, что оно обладает значительными силами тяготения, уравновешивающими энергию, которую оно генерирует. За счет образующегося тепла Солнце стремится расшириться (как надувается воздушный шар), но собственные силы тяготения не дают ему это сделать. Это состояние равновесия; в принципе, газовый шар с ядерным синтезом в центре, удерживаемый собственными силами тяготения, – это хорошее определение звезды.

Однако тот факт, что Солнце не взрывается целиком как бомба, не означает, что взрывов не происходит. На деле, Солнце способно на эпические взрывы; но они не ядерные по своей природе, они магнитные.