Текст книги "Разумная жизнь во Вселенной"

Автор книги: Юрий Мизун

Соавторы: Юлия Мизун
сообщить о нарушении

Текущая страница: 21 (всего у книги 29 страниц)

СКОЛЬКО ИМЕЕТСЯ ВНЕЗЕМНЫХ ЦИВИЛИЗАЦИЙ?

Считается, что жизнь может возникнуть и развиваться не только на планетах, но и на астероидах, холодных звездах и т. д. Но специалисты считают, что надо прежде всего рассматривать цивилизации, обитающие на планетах. Не только Солнце, но и другие звезды обладают планетными системами. Но далеко не на каждой планете создаются такие физико-химические условия, при которых возможно зарождение и развитие жизни. Одним из основных условий этого является соответствующая температура. Она должна находиться в пределах, обеспечивающих нормальное протекание химических реакций. При слишком низких и слишком высоких температурах нормальное протекание реакций невозможно, поэтому невозможно возникновение и развитие жизни. Кстати, очень высокие температуры для жизни более опасны, чем очень низкие. Известно, что простейшие виды бактерий и вирусов при температуре, близкой к абсолютному нулю, могут находиться в состоянии анабиоза. Для развития жизни должна быть обеспечена не только температура в некоторых пределах, но и не очень быстрые ее изменения. Очень резкие колебания температуры являются губительными для возникновения и развития жизни.

Температура планеты зависит от величины той энергии, которую она получает от своей звезды. Эта энергия зависит как от энергетических возможностей звезды (ее светимости), так и от удаления планеты от звезды. Если данная планета будет находиться слишком близко к звезде, то ее температура может оказаться недопустимо высокой (с точки зрения возникновения жизни). Если же планета находится слишком далеко от звезды, то на ней будет чрезмерно холодно для того, чтобы там возникла и развивалась жизнь. Значит, для звезды с данной конкретной светимостью имеются некоторые предпочтительные удаления, на которых нахождение планеты окажется оптимальным в смысле возникновения жизни. Зоны в пределах указанных расстояний специалисты назвали «зонами обитаемости». Ясно, что для звезд с разными светимостями «зоны обитаемости» находятся на различных удалениях от звезд. Чем выше светимость звезды, то есть чем более «ранним» является ее спектральный класс, тем больше ее «зона обитаемости». Легко понять, что светимость звезды не должна быть чрезмерно малой или чрезмерно высокой. Если рассматривать все звезды в нашей Галактике, то окажется, что из каждых ста звезд примерно только одна или две имеют светимости, оптимальные для возникновения жизни на их планетах. Таким образом, из 150 миллиардов звезд нашей Галактики примерно миллиард звезд обладает светимостью, необходимой для возникновения и развития жизни на планетах этих звезд.

Что касается очень быстрых колебаний температуры на планетах, то они могут быть обусловлены или очень быстрым изменением светимости звезды, или же таким движением планет, при котором в данном месте температура на них будет меняться очень быстро. Известно, что светимость звезды, если она «села» на главную последовательность, изменяется во времени незначительно. Например, светимость нашей звезды – Солнца за последние несколько миллиардов лет изменялась не более чем на несколько десятков процентов. Не в большей мере изменялась светимость и других звезд, находящихся на главной последовательности. Огромное количество красных карликов существенно изменяет свою светимость во времени. Поэтому на их планетах трудно допустить существование жизни. Надо иметь в виду, что красные карлики составляют подавляющее большинство всех звезд. Для зарождения и развития жизни на планете важна не только соответствующая температура. Для этого необходимо, чтобы планета обладала не очень малой, но и не очень большой массой. Если масса планеты слишком мала (например, как у Луны), то она не сможет удержать свою атмосферу. Как известно, если любое тело вблизи планеты движется со скоростью, которая превышает вторую космическую, то оно сможет преодолеть притяжение планеты и уйти в космос. Это справедливо и по отношению к любой частице атмосферного газа (молекуле, атому). На Луне вторая космическая скорость (астрофизики ее называют «параболической») равна всего 2,4 км/с. Поэтому частицы атмосферного газа Луны сумели покинуть ее. На Земле параболическая скорость значительно больше. Поэтому Земля удерживает свою атмосферу в течение многих миллионов лет. Но это не значит, что определенная часть атмосферных частиц не покидает зону, контролируемую земным притяжением. Чем легче частица, тем легче ей покинуть планету. Чем выше от земной поверхности, тем меньшую массу имеют частицы атмосферного газа. В самой верхней части земной атмосферы располагаются самые легкие частицы – атомы водорода. Они-то и убегают, причем весьма успешно. Достаточно всего нескольких лет, чтобы весь водород из земной атмосферы убежал (диссипи-ровал) в космическое пространство. Но тем не менее водород в атмосфере Земли не только не исчезает, но и не уменьшается. Дело в том, что он непрерывно пополняется новым водородом, главным образом в результате образования водяного пара при испарении Мирового океана. Скорость, которую может иметь частица атмосферного газа, зависит не только от массы частицы, но и от температуры атмосферного газа. В верхней части атмосферы Земли температура дости-гает 500 °C и более. Поэтому и скорость частиц там может быть больше параболической скорости. Двигаясь с параболической скоростью, частица имеет возможность покинуть планету только в том случае, если ничто не мешает ей двигаться. Если же она при своем движении часто сталкивается, то направление ее движения изменяется. Поэтому, вместо того чтобы удаляться от планеты, часть частиц, испытавших столкновения, будет двигаться вниз, по направлению к планете. Можно сказать, что если частиц атмосферного газа много, то есть плотность атмосферы велика, то частицы, сталкиваясь друг с другом, сами себе мешают вырваться за пределы притяжения планеты. Если масса планеты настолько велика, что параболическая скорость становится недостижимо большой, то частицы атмосферного газа вообще лишены возможности выйти за пределы притяжения планеты. Они будут оставаться при ней в течение многих миллионов лет. Можно также сказать, что атмосфера такой планеты является первоначальной, «первобытной». Известно, что звезды и планеты образовались из среды, состоящей главным образом из водорода и гелия. Из этой же среды образовалась и атмосфера планеты. Она у планет большей массы должна иметь большую плотность. Это подтверждается планетами Юпитер и Сатурн, атмосферы которых действительно таковы: имеют очень большую плотность и состоят из водорода и гелия. Все это определяется тем, что массы этих планет велики. Если их массы увеличить еще в 5 – 10 раз, то они принципиально не будут отличаться от звезд-карликов.

Несомненно, сила притяжения планеты должна сказаться и на организации и функционировании живых организмов. Справедливо указывалось на то, что если эта сила велика (то есть масса планеты слишком велика), то функционирование и организация живых организмов затруднены. Можно заключить, что жизнь возможна на планетах, масса которых не меньше нескольких процентов от массы Земли, но не превышает десятикратной массы Земли. Следует подчеркнуть, что рассмотренные физические условия на планете (температура, состав атмосферы, сила притяжения) взаимосвязаны. Ведь планеты с разными массами в данной планетной системе располагаются на разных удалениях от своей звезды не случайно, а в определенном порядке. На примере нашей планетной системы это выглядит так. Планеты земной группы образовались не из первоначальной среды, богатой водородом и гелием. Они образовались из вещества с малым содержанием водорода и гелия, вещества, которое состояло из пылинок и молекулярных агрегатов, которые образовались позднее в первоначальной туманности. Поэтому «внутренние» планеты (планеты земной группы) состоят преимущественно из тяжелых химических элементов. В то же время на сравнительно больших удалениях от Солнца происходила конденсация среды, состоящей из водорода и гелия, в результате которой образовались планеты-гиганты.

Из всего вышесказанного следует важный вывод: планеты с приемлемыми с точки зрения возникновения жизни массами располагаются на таком удалении от своей звезды, где обеспечивается оптимальный температурный режим для развития жизни. В этом и проявляется взаимосвязь различных физических условий на планетах данной планетной системы.

Теперь попробуем оценить, сколько можно ожидать всего внеземных цивилизаций. Это было сделано при разработке проекта по проблеме поиска внеземных цивилизаций «Циклоп». Следуя проекту, предположим, что каждая вторая звезда в Галактике имеет планетную систему. Далее предположим, что на одной из планет данной планетной системы имеются такие физико-химические условия, при которых может возникнуть жизнь. Но это только возможность. Она реализуется только на одной из пяти планет (а значит, и планетных систем). Далее предположим, что если на планете возникла жизнь, то на определенном этапе эволюции она станет разумной. Сообщество разумных особей со временем образует цивилизацию, овладевшую технологиями, с помощью которых станет возможной связь данной цивилизации с другими цивилизациями.

Но надо учесть и желание цивилизации пойти на такой контакт. Ведь она может иметь техническую возможность вступить в контакт с другими цивилизациями, но не иметь желания вступать в такой контакт. Будем считать, что таких нелюдимых цивилизаций половина из всех наличных. Но приведенными выше предположениями не исчерпывается вопрос. Важно знать число цивилизаций, которые существуют одновременно. Здесь возникает непростой вопрос: какое время может существовать цивилизация на необходимой стадии развития, то есть в той стадии, когда она способна устанавливать контакты. Относительно продолжительности этого зрелого периода цивилизаций высказывались крайние точки зрения, некоторые – весьма пессимистичные. Например, если другие цивилизации будут развиваться по такому же пути, что и наша цивилизация, то этот зрелый период их существования исчисляется всего несколькими десятками лет. Такой пессимистический взгляд был навеян той опасностью, которая висит над нашей цивилизацией. Но абсолютное большинство ученых смотрит на эти вопросы более оптимистично. Они не считают необходимым ограничивать продолжительность зрелого периода цивилизации. В этом случае каждая из цивилизаций может существовать в этой фазе с высоким технологическим уровнем миллиарды лет.

Все сказанное выше можно выразить формулой, позволяющей определить число одновременно существующих высокоразвитых цивилизаций

Здесь N – полное число звезд в Галактике (равно 1011); Р1 – вероятность того, что звезда имеет планетную систему (равна 0,5); Р2 – вероятность наличия на планете жизни (равна 0,2); Р3 – вероятность наличия на планете, где уже возникла жизнь, разумной жизни (равна 1); Р4 – вероятность возникновения на этой планете с разумной жизнью высокого технологического уровня, позволяющего установить контакт с другими цивилизациями (равна 0,5); t1 – величина периода, в течение которого цивилизация находится на высокоразвитом уровне; Т1 – возраст Галактики. Эту формулу впервые предложил еще в 1959 году один из первых исследователей внеземных цивилизаций Дрейк (он принимал участие в работе симпозиума в 1981 году). Эту формулу называют формулой Дрейка.

Если мы хотим определить вероятность того, сколько из всех существующих цивилизаций будет обнаружено с помощью определенных технологических средств, то должны в формулу Дрейка добавить еще один сомножитель Р, который будет определяться тем, насколько подходящим образом выбраны все характеристики аппаратуры поиска (рабочая частота, направление поиска, ширина полосы и др.). Эта формула модифицировалась и другими исследователями. Если говорить несколько формально, то исследование многих фундаментальных вопросов (например, у скольких звезд имеются планеты, на скольких из них возникает жизнь и т. д.) можно рассматривать как уточнение, конкретизацию формулы Дрейка. В свою очередь, последняя вероятность Р5, позволяющая определить, сколько цивилизаций можно обнаружить в результате поиска, содержит практически всю основную информацию о технических средствах связи.

В настоящее время специалисты уверены в том, что мы пока что не обнаружили сигналы от внеземных цивилизаций, так как для этих целей использовалась аппаратура, не удовлетворяющая необходимым требованиям (по частоте, ширине полосы, направлению, мощности, форме сигналов, времени измерения и т. д.), и поэтому вероятность Р5 пока что равна нулю.

«ПОЯС ЖИЗНИ» В ГАЛАКТИКЕ

Мы уже говорили, что Галактика вращается вокруг оси, перпендикулярной галактической плоскости. Но это вращение своеобразное: угловая скорость вращения на разных удалениях от центра различная. Чем дальше от центра, тем угловая скорость вращения меньше. Солнце со своей планетной системой находится на удалении 10 кпк от центра Галактики. Здесь скорость вращения Галактики составляет 25 км/с·кпк. Для сравнения укажем, что вдвое ближе к центру эта угловая скорость почти вдвое больше (45 км/с·кпк).

В Галактике имеются спиральные рукава, которые вращаются как единое целое, с одной и той же угловой скоростью. На определенном удалении от центра Галактики скорость вращения рукавов совпадает со скоростью вращения вещества Галактики. Эту зону (кольцо, пояс) называют зоной коротации (буквально, со-вращения). Как уже говорилось, рукава Галактики представляют собой волны плотности. В коротационной зоне скорость их равна скорости вращения Галактики. Это ставит зону коротации в особые условия, существенно отличные от тех, которые имеются ближе к центру Галактики и дальше от него. Условия эволюции облаков межзвездного газа и образования звезд в зоне коротации отличаются от условий вне этой зоны. В этих особых условиях находится наше Солнце со своей планетной системой. Оно вращается вокруг центра Галактики с угловой скоростью, которая в 10 раз больше угловой скорости вращения Галактики на этом удалении от центра. Поэтому Солнце перемещается по окружности с центром, совпадающим с центром Галактики, и при этом пересекает попеременно разные рукава Галактики. В настоящее время оно движется между рукавами Персея и Стрельца. Весь этот путь оно должно пройти за время, равное 4, 6 миллиарда лет. При вхождении в спиральный рукав условия принципиально меняются. Вблизи внутренней кромки рукава происходит эффективное образование новых звезд с небольшими массами (вроде нашего Солнца), а также массивных Сверхновых II типа. Вспышки Сверхновых вблизи Солнца должны оказаться губительными для биосферы Земли. Этот вопрос был детально рассмотрен В.И. Красовским и И.С. Шкловским. Они выдвинули гипотезу, что раньше вблизи Солнца уже вспыхивала Сверхновая звезда и Солнце с тех пор движется через радиотуманность. В результате вспышки Сверхновой в окружающее пространство выбрасываются высокоэнергичные заряженные частицы (космические лучи), которые действуют на биосферу губительно. Их интенсивность после вспышки Сверхновой увеличивается примерно в сто раз. Определенный радиационный фон, вызванный действием космических лучей, на Земле существует всегда. Его оценивают величиной D – 0,04 бэр/год. Если этот фон увеличится в сто раз из-за увеличения интенсивности космических лучей после взрыва Сверхновой, то вследствие риска гибели от рака и от летальных мутаций должно вымирать 0,056 % населения земного шара. Чтобы оно не уменьшалось, надо, чтобы прирост населения покрывал это уменьшение (а также уменьшение численности населения по другим причинам). Если прироста не будет, то все население земного шара вследствие действия радиации должно вымереть за 10 тысяч лет. Такое время Солнечная система движется в радиационном облаке, образовавшемся после взрыва Сверхновой. В наше время прирост населения земного шара составляет 2,3 % в год, то есть оно должно удваиваться за 30 лет. В период с 1830 года до наших дней эти цифры значительно меньше: ежегодный прирост всего 0,7 %, а период удвоения составляет 100 лет. В ранние периоды прирост населения был вообще мизерным. Так, от древнего до среднего палеолита ежегодный прирост населения составлял всего 4 человека на 10 тысяч населения. При таком приросте удвоение численности населения могло бы произойти только в течение 17 000 лет. Ясно, что такой прирост неспособен компенсировать вымирание населения в случае вспышки Сверхновой звезды.

По гипотезе В.И. Красовского и И.С. Шкловского причиной известного вымирания рептилий в конце мелового периода была вспышка Сверхновой звезды вблизи Солнечной системы.

Но нас интересует сейчас не только и не столько наша, сколько внеземные цивилизации. Они, так же как и мы, могут существовать только в тот период, пока их обитель жизни, как и наша Солнечная система, движется между спиральными рукавами. Если цивилизация попадает в спиральный рукав, то о ее жизни говорить не приходится. Она подвергнется облучению не только одной Сверхновой звездой.

Время прохождения Солнца от рукава Стрельца к рукаву Персея составляет примерно 4, 6 миллиарда лет. Если это действительно так, то наша цивилизация имеет в запасе еще примерно 3, 3 миллиарда лет. Это и есть максимально возможное время жизни цивилизации на Солнечной системе. Другие объекты в коротационной зоне движутся относительно спиральных рукавов с такой же скоростью. Поэтому время жизни их цивилизаций должно иметь такую же продолжительность.

Для нас важно оценить, сколько может быть цивилизаций в коротационной зоне, которую называют «поясом жизни». Л.С. Марочник детально разработал эту проблему в своих книгах и научных работах и представил свой доклад на симпозиум в Таллине. По его оценкам, максимальное число цивилизаций нашего технологического уровня в «поясе жизни» Галактики составляет примерно 40 миллионов! При этих оценках, как уже говорилось при анализе формулы Дрейка, учитывались вероятности таких событий: что звезда имеет планетную систему, что на планете имеется жизнь, что эта жизнь является разумной и цивилизация достигла соответствующего технологического уровня. Учитывался также возраст Галактики и период времени, в течение которого цивилизация находилась на должном технологическом уровне. Далее было получено, что примерно 2/3 всех цивилизаций находится на технологическом уровне выше уровня нашей цивилизации.

Эти оценки дают максимальное число цивилизаций. Более точно определить это число трудно. Надо иметь в виду, что оно в принципе может быть значительно меньше. Л.С. Марочник пишет: «Орбита, по которой движется Солнечная система в Галактике, может быть образно названа «дорогой жизни» так же, как зона коротации – «поясом жизни» в Галактике».

Проведенный анализ можно провести и применительно к другим галактикам. Там тоже должны существовать «пояса жизни».

АСТРОИНЖЕНЕРНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЦИВИЛИЗАЦИИ

На некотором этапе развития цивилизация может достигнуть такого высокого технологического уровня, что ей на своей планете станет тесно. И дело тут не только и не столько в тесноте в прямом смысле слова, сколько в смысле энергетическом. Правда, эти два аспекта определенным образом связаны. Это можно проиллюстрировать на примере Земли. Если человечество будет увеличивать потребление (а значит, и выработку) энергии такими же темпами, как сейчас, то через 200 лет вся энергия, вырабатываемая на Земле, составит 1 % от приходящей на нее солнечной энергии. Этого допустить нельзя, так как нарушится тепловой режим Земли. Необходи-мо остановиться на 0,1 %. Таким образом, если развитие цивилизации на Земле будет проходить примерно по такому «сценарию”, то землянам придется осваивать околоземное пространство, а затем, возможно, и всюпланетнуюсистему. Собственно, еще К. Э. Циолковский считал, что по мере развития земной цивилизации все большая часть человечества будет переселяться в космос. Для выхода цивилизации за пределы своей планеты (или другого объекта, на котором она обитает) ей необходимо выполнить непростые инженерные работы в окрестности этого астрофизического объекта. Такие работы называют астроинженерными, а сами сконструированные объекты – астроинженерными сооружениями.

Астроинженерные сооружения должны удовлетворять определенным требованиям: на них должны быть обеспечены необходимые для жизни условия, и, кроме того, они должны позволять улавливать необходимое количество энергии от своей звезды.

Сегодня имеется несколько различных проектов создания астроинженерных сооружений. Один из таких проектов, предложенный О ’Нейлом, предусматривает сооружение объекта оболочечного типа. Весь объект состоит из некоторого количества колоний, в которых обеспечение электроэнергией и практически вся их деятельность могут быть полностью автономными. Каждая такая колония представляет собой цилиндр, боковая поверхность которого поделена на шесть одинаковых продольных секций. Каждая вторая секция является прозрачной. Это делается для того, чтобы внутрь цилиндра мог попадать свет своей звезды. На эти длинные и огромные «окна» приделаны наружные ставни, которые позволяют наглухо или частично закрывать окна. Предлагается ставни сделать изнутри зеркальными. Это даст возможность при определенном их положении направлять свет звезды (Солнца) внутрь колонии. Каждая вторая секция непрозрачная. Проектант назвал их «долинами». Если такие колонии будут строиться вокруг Земли, то предлагается непрозрачные долины покрыть изнутри материалами, доставленными из Луны, – титаном и алюминием (именно этих элементов там достаточно много). Затем слой этих металлов должен быть покрыт слоем почвы толщиной не менее полутора метров. По желанию жителей колонии здесь можно создать такой ландшафт, к которому они привыкли на своей планете. Это может быть холмистый или горный пейзаж. Долины предназначены для того, чтобы в них выращивать сельскохозяйственные культуры, сажать сады, разбивать клумбы, розарии. В долинах же строятся жилые дома, спортивные комплексы и культурные центры. Можно в одном цилиндре сосредоточить только жилые комплексы и социально-культурные объекты, а все сельскохозяйственное и другое производство организовать в другом, специально для этого созданном цилиндре. Естественно, внутри цилиндра должен содержаться воздух с тем составом, температурой и давлением, к которому население колонии привыкло на своей планете. Автор проекта считает вполне возможным создать внутри цилиндра даже привычные для колонистов облака, плывущие в голубом небе.

Предусматривается установить цилиндр таким образом, чтобы его ось все время совпадала с направлением на звезду (Солнце). Это необходимо для того, чтобы одно донышко цилиндра все время было подставлено под лучи звезды. На нем или вокруг него на большой площади должны быть расположены звездные электростанции, позволяющие перерабатывать энергию излучения звезды в электрическую энергию. Такая электростанция одной колонии с населением в 10 тысяч человек способна давать для каждого жителя мощность в 120 кВт.

Не обязательно сооружать все цилиндры-колонии одинаковыми по размерам. Автор проекта считает, что применительно к землянам первую колонию следовало бы соорудить в виде цилиндра с радиусом в 100 метров и длиной 1000 м. В нем могло бы разместиться 10 тысяч человек. В первой колонии должны находиться конструкторы и строители, в задачу которых должна входить разработка системы полного самообеспечения. После выполнения этой задачи они должны заняться строительством второй колонии, размеры которой в 10 раз больше. Другими словами, первая колония – это просто «вагончик» строителей, созидающих город в космосе. По мере увеличения числа строителей должна увеличиваться и емкость каждой новой колонии. Поэтому уже четвертая колония могла бы иметь диаметр 6–7 километров, а длину – все 40 километров. В таких колониях могут постоянно комфортабельно проживать до 20 миллионов человек. То есть такая колония по народонаселению может быть приравнена к современному среднему государству. O'Нейлу необходимо было решить еще один вопрос, а именно: как стабилизировать в пространстве колонию-цилиндр и одновременно как создать силу такого притяжения жителей колонии, к которой они привыкли на планете. Проект разрабатывался применительно к нашей земной цивилизации. Поэтому бралось в расчет земное притяжение. Для решения этой задачи автор предложил строить колонию в виде двух связанных цилиндров, которые вращаются в разные стороны. Это нужно для того, чтобы суммарный угловой момент системы был равен нулю. За счет вращения каждого цилиндра внутри него для тех конструкций, которые связаны с оболочкой цилиндра, возникает эквивалентная сила тяжести. Если вращать самую первую (самую малую) колонию с периодом в 21 секунду, то, находясь на внутренней стороне цилиндра, человек будет испытывать такую же силу тяжести, что и на Земле. Но если мы внутри такой колонии будем подниматься вверх, то есть удаляться от внутренней поверхности в направлении оси цилиндра, то создаваемая за счет вращения эквивалентная сила тяжести будет уменьшаться. На самой оси цилиндра мы этой силы не почувствуем вообще. Так что в самой внутренней, центральной вдоль оси части цилиндра предметы или конструкции будут парить в воздухе.

Применительно к большим колониям скорости вращения цилиндра будут другими, но это не принципиально. На первый взгляд это покажется чистой фантастикой. Такой же фантастикой не так давно казалась высадка человека на Луну. О'Нейл пришел к выводу, что создание четырех колоний от самой маленькой (строительного вагончика) до большой, вмещающей около 20 миллионов жителей, можно осуществить уже в начале будущего века. Он намечал окончание всех работ на 2008 год. Сейчас очевидно, что этот срок будет продлен, отношение к проекту О'Нейла компетентных кругов США очень серьезное. Несомненно, проект является предприятием вполне реальным.

Но мы должны помнить и о реальной стоимости его осуществления. В проекте разработан и этот вопрос. Стройматериал для постройки колоний предлагается брать на Луне. Для самой малой колонии потребуется около 500 тысяч тонн материала. Полагается, что этим материалом будут алюминий и стекло, так как этих веществ на Луне достаточно много. 98 % всего строительного материала можно взять на Луне, тогда как с Земли надо будет привезти жидкий водород. Этот материал надо будет перевезти к месту строительства, которое удобнее всего выбрать в одной из двух точек либрации системы Земля – Луна. Это достаточно близко к Луне, дешевле обойдется транспортировка материала. Кроме того, здесь реализуются такие условия, при которых грузы наиболее устойчивы. Подсчитано, что для строительства первой колонии с Земли придется вывезти около 4 тысяч тонн оборудования и 5,4 тысячи тонн жидкого водорода. Надо будет доставить с Земли на стройплощадку около 2000 строителей. Затем к ним в свое время приедут жители колонии.

О'Нейл оценивал все расходы на создание первой колонии в 30 миллиардов долларов (в 1972 году). Но если эта сумма даже утроится, то она все равно останется реальной для развитой цивилизации. Если исходить из возможности оптимальной организации жизни, то описанные выше колонии очень выгодны. Перемещения в пространстве вне планет должны быть дешевыми, сами колонии компактны, энергетические и другие коммуникации коротки и поэтому недорогие. К этому надо добавить, что строительство каждой последующей колонии будет дешевле (в расчете на каждый кубический метр), чем предыдущей. А точнее, строительство колонии второго ранга, полезная площадь которой в десять раз больше первой колонии, всего на 10 % дороже, чем создание первого «строительного вагончика». Для строительства колоний третьей и четвертой моделей можно использовать материал астероидов (их легче разбирать, чем планеты). Несмотря на приличную стоимость проект О' Нейла показывает, что создание астроинженерных сооружений внеземными цивилизациями дело вполне реальное.

Есть и другие проекты. Кратко рассмотрим один из них, предложенный Дайсоном. Принцип построения астроинженерных сооружений иной. Такие сооружения можно строить поэтапно, постепенно наращивая полезную площадь. Поэтому эту модель назвали «иерархической», то есть состоящей из последовательных ступеней. Кратко поясним, что собой представляют эти ступени.

Первая ступень иерархической модели создастся из балок, длина которых в 100 раз больше их толщины. Из 12 таких балок собирается правильный октаэдр. Далее 100 собранных таким путем октаэдров выстраиваются в линейку. Из 12 таких линеек создают октаэдр, который является второй ступенью модели. Затем все повторяется: из 100 больших октаэдров монтируют линейку – «столб». Из 12 таких столбов создают новый октаэдр. И так до тех пор, пока в этом есть необходимость (и возможность). Говоря точнее, эта конструкция имеет верхний предел. Он обусловлен действием на конструкцию приливных гравитационных сил, которые могут ее разорвать, если превысят некоторую предельную величину. Этим силам должны противодействовать силы упругости (сопротивление твердых тел разрывам или изгибам). Порог, при котором уже достигается баланс этих сил, превышать нельзя иначе конструкция разрушится.

Если конструкция находится на круговой орбите вокруг Земли на высоте 300 километров, то она может иметь максимальные размеры порядка 260 километров. Если орбита, на которой находится конструкция, является геостационарной, то размер конструкции может достигать примерно 4000 километров. Если конструкция вращается вокруг Солнца, как и Земля (на том же удалении), то ее допустимый размер может в два раза превышать размер Солнца. Естественно, если речь пойдет о конкретном строительстве, то реальные размеры будут выбраны значительно меньше, чем приведены здесь. Ведь конструкция должна иметь запас прочности.

У читателя должен возникнуть законный вопрос: что же дальше делать с этими октаэдрами? Эти «соты» надо обтянуть «пленкой» и использовать. Специалисты считают, что такая ажурная конструкция более удобна для того, чтобы перехватывать значительную часть излучения звезды. Строительство ее выгодно в смысле расхода материала. Если в моделях О'Нейла масса конструкции изменяется как квадрат размеров модели, то в моделях Дайсона плотность вещества в системе с увеличением ее размеров быстро падает.

Такого типа конструкции, предназначенные для создания огромных поглощающих или отражающих излучение экранов, называют сферами Дайсона. По оценкам Дайсона на строительство 200 тысяч таких конструкций уйдет всего одна тысячная процента массы Земли. Зато из них можно было бы соорудить вокруг Солнца экран и перехватить все его излучения и использовать его энергию для нужд земной цивилизации. Правда, это делать нельзя, иначе можно перегреть среду обитания. Если не задаваться целью строительства полного экрана солнечного излучения, то расход материала значительно меньше. Автор получил такие оценки. Самая первичная стальная балка выбирается толщиной 1 сантиметр и длиной 1 метр. Чтобы построить из таких балок конструкцию размером в 260 километров, потребуется всего один миллион тонн материала.