Текст книги "За пределами Земли: В поисках нового дома в Солнечной системе"

3. Дом во внешней части солнечной системы

Аманда знает одно подходящее для космической колонии место на орбите вокруг Сатурна. И оно нравится не только ей. Инструменты зонда «Кассини» (Cassini), с которыми она работает, обнаружили признаки наличия жидкого метана в озерах Титана, спутника Сатурна, и есть надежда отправить судно или подлодку, чтобы изучить их глубины. Может быть, там водится метановая рыба.

Свои поиски Аманда начала в возрасте 7 лет, когда отец вез ее через пустыню Мохаве на своем фольксвагене и она увидела бездонную тьму и головокружительный свет ясного ночного неба. Она не может забыть ощущения от этого великолепного и яркого зрелища. Она хотела туда. Когда она училась в третьем классе, молодая учительница-практикантка по имени Холли увлекла ее уроком о Солнечной системе. Аманда привязалась к Холли и тоже полюбила планеты. Она смастерила диораму Солнечной системы из обувной коробки и до сих пор хранит эту модель как сокровище: раскрашенные глиняные планеты на ниточках, включая Плутон.

В тот год NASA впервые успешно посадило космический аппарат на другую планету – «Викинг» сел на Марс[26]26
  Первый из двух «Викингов» совершил мягкую посадку на Марс 20 июля 1976 г. – Прим. науч. ред.


[Закрыть]. На первой странице газеты Аманда увидела красноватое небо Марса, камни и песок его поверхности, горизонт – целый неисследованный мир. Она сосредоточилась на космосе: на полете в космос или хотя бы на работе в Лаборатории реактивного движения, где делают космические аппараты. Лаборатория располагалась недалеко от ее дома в Пасадене, ее окружала атмосфера таинственности. До нее в семье никто не следовал по этому пути.

Подростком Аманда ездила на машине матери на научные выступления в Калтехе и Городском колледже Пасадены. Уже в университете она планировала получать степень в области, связанной с космосом. В 1986 г. она посетила в Калтехе публичное мероприятие, посвященное пролету «Вояджера-2» около Урана (это было за несколько дней до гибели «Челленджера»).

«Вояджеры» были запущены в 1977 г. для пролета около Юпитера и Сатурна, а также спутника Сатурна – Титана. По плану миссия должна была продлиться пять лет, но была надежда, что зонды продолжат свой путь и дальше. Четыре внешние планеты выстроились в ряд – такого не случится вновь еще 175 лет. NASA продлило миссию после Сатурна до Урана и Нептуна. В 1989 г. «Вояджеры» вышли за орбиту Плутона. Сегодня они все еще продолжают свой полет. «Вояджер-1» уже вышел за пределы Солнечной системы[27]27
  Точнее сказать, вышел из гелиосферы – области, где господствует поток солнечного ветра. Выйдя за гелиопаузу, «Вояджер-1» оказался в межзвездной среде, однако его движение по-прежнему полностью определяется притяжением Солнца. – Прим. науч. ред.


[Закрыть] в межзвездное пространство, а «Вояджер-2» скоро последует за ним. От них все еще поступают данные, хотя сигнал, идущий со скоростью света, преодолевает расстояние до Земли и обратно более чем за сутки.

«Вояджеры» не приблизятся к другой планетной системе ранее чем через 40 000 лет («Вояджер-1» направляется к звезде в созвездии Малой Медведицы, а «Вояджер-2» – в направлении Андромеды[28]28
  Точнее, «Вояджер-1» идет в направлении созвездия Змееносца, а «Вояджер-2» – в сторону Тукана. Второй аппарат действительно сблизится примерно через 40 000 лет со звездой Ross 248, которая сейчас видна в созвездии Андромеды. Что же касается первого, то правильнее сказать, что не он сблизится со звездой AC+79 3888 в Жирафе, а она стремительно несется ему (и нам) навстречу. – Прим. науч. ред.


[Закрыть]). Они несут на борту послания жителям других планетных систем, составленные международной комиссией, которую возглавлял Карл Саган. Люди постарше помнят его водолазку и тот голос, которым он рассказывал о том, как «Вояджеры» пронесут эти послания через расстояния в миллиарды и миллиарды километров. Пока что они ушли примерно на 20 млрд км от Солнца.

Вслед за «Вояджерами» к Юпитеру направился «Галилео» (Galileo). Строить зонды для внешней части Солнечной системы непросто – это занимает немало времени, да и потеря «Челленджера» привела к дополнительной задержке, – так что, когда «Галилео» наконец-то оказался в пути, Аманда, уже окончив школу и колледж, искала тему для диссертации в Университете Колорадо. Джастин Маки из ее группы занимался Марсом и предложил ей позвонить доктору Чарльзу Барту, профессору из этого университета. Чарльз Барт начал свою научную карьеру в Лаборатории реактивного движения в 1959 г., он руководил созданием и использованием ультрафиолетовых инструментов аппаратов «Маринер-6, -7 и -9», направленных к Марсу, а теперь отвечал за ультрафиолетовый инструмент на «Галилео». На вопросы Аманды он ответил: «Приезжай скорее, можешь быть полезна».

Барт показал Аманде первое изображение, полученное с «Маринера-4» в 1965 г. Аналогичный ему «Маринер-3» погиб, и Ричард Грамм из NASA, сгорая от нетерпения узнать, работают ли системы «Маринера-4», решил распечатать поступающие с аппарата двоичные данные на бумажной ленте, прикрепить ее к стене степлером и раскрасить пастелью, купленной в художественном магазине в Пасадене (сейчас его пастельные мелки выставлены в музее). Идея сработала, и рисунок стал первым изображением, полученным с космического аппарата за пределами Земли[29]29
  Не стоит забывать об уже проведенных советскими и американскими аппаратами съемках Луны. – Прим. науч. ред.


[Закрыть]. Его сохранили для истории, вырезав для этого секцию стены.

Барт поручил Аманде чуть более сложный проект. На пути к Юпитеру «Галилео» пролетал мимо Луны и «посмотрел» на нее ультрафиолетовым инструментом, но никто еще не анализировал полученные данные. Ультрафиолетовый спектрометр UVS в основном предназначался для изучения атмосферы, а не поверхностей, и ценность полученных данных была непонятна. Чтобы их осмыслить, требовалось разобраться, как интерпретировать спектральную характеристику лунной поверхности. Сравнивая эти линии с похожими волнистыми линиями, которые детектор выдавал на различные образцы в лаборатории, Аманда смогла определить, какие материалы зонд видел на лунной поверхности. Поскольку ультрафиолет не проникает глубоко под поверхность, эти данные были особенно полезны для понимания того, как космическое излучение трансформировало лунные пески.

Польза этой работы стала очевидна, когда «Галилео» все еще летел к Юпитеру. На этапе планирования миссии, задолго до начала карьеры Аманды, конструкторы заключили, что ультрафиолетовый детектор не сможет работать в среде с высоким уровнем радиации около Европы, одного из спутников Юпитера. Аманда и ее коллеги посчитали иначе. С только что полученной степенью Аманду направили в Университет Брауна на встречу ученых, исследующих ледяные спутники Юпитера, чтобы выдвинуть предложение «посмотреть» на Европу ультрафиолетовым спектрометром. Это делало ее конкурентом команд, отвечающих за другие инструменты «Галилео», ведь все они претендовали на скудное и драгоценное время сбора данных для собственных исследований. У «Галилео» было лишь несколько часов на осмотр Европы во время пролета, а его остронаправленная антенна отказала, из-за чего резко сократился объем данных, которые можно было записать и передать.

Спор был жарким. Аманда помнит, что совершенно не была готова к агрессивным нападкам. Она чувствовала себя уничтоженной возражениями конкурентов. Но председатель собрания услышал ее. Время для ультрафиолетового спектрометра было выделено, и с его помощью удалось собрать ценные данные во время первого пролета около Европы в декабре 1997 г. Европа оказалась странным местом: большой ледяной шар, поверхность которого вблизи похожа на замерзшее озеро.

«Кассини» тоже пошел по следам «Вояджеров», но он направлялся не к Юпитеру, а к Сатурну. Он был задуман в начале 1980-х гг., запущен в 1997 г., а до Сатурна добрался в 2004 г. К тому времени Аманда была уже зрелым ученым и соисследователем на ультрафиолетовом спектрометре; она работала в Центре управления космическими полетами в Лаборатории реактивного движения в Пасадене – в SFOF при JPL, говоря языком аббревиатур, повсеместно используемым исследователями космоса.

Когда Аманда посетила JPL во время миссии «Галилео», Джастин Маки провел ее по лабиринту комнаток, в которых ученые и инженеры планировали порядок наблюдений аппарата Mars Pathfinder. Вернувшись сюда через 10 лет работать с «Кассини», она обнаружила похожий лабиринт комнат, но схема коридоров изменилась. Графики и рисунки на тему Сатурна и «Кассини» покрывали стены и свисали с потолка. Это был настоящий «Кассинилэнд». Здесь считается за честь быть «нердом», здешние офисы украшены атрибутикой «Звездных войн» и прочей популярной фантастики.

Хороший планетолог – командный игрок и оптимист, способный терпеливо дожидаться результатов своего труда. Миссии по исследованию внешней части Солнечной системы планируются и разрабатываются десятилетиями, а при изменении финансирования и приоритетов требуют перепланирования и переработки, и лишь потом дело дойдет до стартового стола, если вообще дойдет. Аманда и ее коллеги потратили годы усилий, воображение и надежду, проектируя космические аппараты, которые так и не были построены, взорвались на стартовом столе, потерялись в космосе, перестали выходить на связь или разбились о другую планету.

Когда на кону так много труда каждого ученого, рискованные для космического аппарата моменты – это часы совместного страдания многих коллег. Таким было приближение «Кассини» к Сатурну в 2004 г. Все собрались около зала управления на первом этаже Центра управления полетами, а кто не поместился – в большой аудитории близлежащего Городского колледжа Пасадены. Светящиеся экраны прорезали тьму комнаты управления цифрами и изображениями, показывающими состояние систем аппарата. Чтобы замедлиться и выйти на орбиту вокруг Сатурна, «Кассини» должен был обогнуть планету, выйти из зоны радиоконтакта, включить большой ракетный двигатель и пересечь плоскость колец Сатурна, а там могли встретиться частицы, способные разрушить аппарат.

Радиомолчание длилось почти час. Был только один способ узнать, удался ли маневр: ждать возобновления сигнала с «Кассини». Если этого не произойдет, то десятилетия работы и надежды сотен ученых пропали впустую – для многих из них это половина карьеры, которая обычно включает два больших проекта. Когда прошел час, «Кассини» просигналил о том, что он выжил и вышел на орбиту; облегчение и радость были ошеломляющими.

По сравнению с такими моментами мгновения новых открытий кажутся незаметными. Аманда плотно работала над исследованием спутников Сатурна и написала о своих открытиях ряд статей в сильнейшие журналы мира. Когда находилось что-то интересное, новости разносились по коридорам и электронной почте исследователей, работающих в этом же здании и в учреждениях по всему миру, – команда виртуальна и объединяется по телеконференцсвязи и по сети. Никто ничего не говорит на публике, чтобы не плодить преждевременных сенсаций, но каждый чувствует радость нового открытия.

До прибытия «Кассини» оранжевая атмосфера Титана, одного из спутников Сатурна, скрывала его поверхность от взгляда. Сквозь ее мглу способны проникнуть только лучи радара и некоторые волны инфракрасного диапазона. Ученые высказывали предположения о том, что там могут обнаружиться океаны этана и метана – углеводородов вроде земного природного газа, но жидких из-за низких температур. В момент прибытия, однако, «Кассини» ничего подобного не обнаружил. Он сбросил на поверхность Титана зонд «Гюйгенс» (Кассини и Гюйгенс – имена астрономов XVII века, открывших спутники Сатурна). «Гюйгенс» (Huygens) был разработан с таким расчетом, чтобы плавать на поверхности жидкости и измерять величину волн, но он приземлился на влажную, мягкую почву, по которой была разбросана галька водяного льда.

Но, когда «Кассини» стал пролетать над полярными регионами Титана, его радар увидел какую-то гладкую поверхность, напоминающую поверхность озера. По краям этой области были ветвящиеся формы, в точности похожие на русла, заливы и бухты береговых линий на Земле. Другой инструмент позволял измерять отраженный солнечный свет. В нужный момент «Кассини» «посмотрел» в ту сторону, где можно было ожидать увидеть отблеск света от поверхности предполагаемого водоема. К восторгу Аманды, он выглядел в точности как полуденный свет, отраженный водами земного озера.

Кроме Земли в Солнечной системе жидкость на поверхности встречается только на Титане. В его обширных озерах содержится во много раз больше углеводородов, чем обнаружено на нашей планете. Гравитационные измерения «Кассини» указывают на то, что в глубине Титана находится водный океан, но облака, дожди, реки и озера поверхности – этановые и метановые, как содержимое танкера со сжиженным газом. На Титане есть погода, пляжи и приливы, но там холоднее, чем в морозилке. Это место одновременно выглядит и знакомым, и очень странным.

Многое еще только предстоит узнать. Когда у Аманды или у кого-то из ее коллег появляется идея, например гипотеза о Титане, они могут предложить команде «Кассини» проверить ее. Но необходимы оптимизм и терпение. Если такое измерение не было предусмотрено на выбранной траектории аппарата, ученые и инженеры собираются, чтобы сопоставить затраты топлива и рискованность маневра с ценностью сведений, которые могут быть получены.

Команда с Земли достигает «Кассини» через 1,5 часа. Ошибку не удастся исправить быстро, если удастся вообще. Если решение о проведении измерения принято, каждая команда моделирует его на Земле, чтобы проверить безопасность для аппарата. От идеи ученого до получения данных может пройти несколько месяцев, а иногда и лет.

Это медленный процесс, но он работает. Со временем удалось собрать удивительно подробные изображения Юпитера, Сатурна и их спутников. Это целый зверинец странных миров, к настоящему моменту – самых интересных в Солнечной системе мест для изучения. На Европе ледяная кора покрывает океан жидкой воды. Ученые обнаружили этот океан, измерив электрические токи в нем, индуцированные магнитным полем Юпитера[30]30
  Точнее, измерив собственное магнитное поле Европы, создаваемое электрическими токами в ее подледном океане. – Прим. науч. ред.


[Закрыть]. На южном полюсе Энцелада – спутника Сатурна – в космос бьют гигантские гейзеры водяного пара и льда. Как и в случае спутников Юпитера Ио и Ганимеда, внутренний жар этих тел объясняется постоянной деформацией, вызываемой приливными силами от мощных полей тяготения Юпитера и Сатурна.

То, что мы уже знаем о Солнечной системе, говорит нам, что искать место для колонии нужно «снаружи», на этих спутниках.

* * *

Планеты зародились из газопылевого диска, обращающегося вокруг Солнца. Пока они еще были свободны, тяжелые элементы сосредоточились в более горячих его участках ближе к центру. Когда планеты сгустились, как комки в пюре, те, что были ближе к Солнцу, оказались сформированы из скальных пород и металлов. Планеты внешней части Солнечной системы вобрали в себя более легкие элементы и в основном состоят изо льда и газов.

Вода в жидкой и твердой форме вдали от Солнца встречается в изобилии. В глубинах спутников Сатурна и Юпитера содержатся скальные породы, но вода составляет куда большую долю их объема, чем у внутренних планет. Например, Титан крупнее Меркурия, его радиус на 50 % превышает радиус Луны, но его плотность ниже, а тяготение, соответственно, слабее – ведь вода менее плотна, чем камень и металл.

У Юпитера примерно 67 спутников, четыре из которых были открыты Галилео Галилеем и достаточно крупны, чтобы рассматривать их возможную колонизацию: Ганимед, Каллисто, Ио и Европа. Ученые полагают, что жизнь вероятней всего обнаружить на самом маленьком из них, Европе, благодаря жидкому океану под его поверхностью. Там должно быть темно, так что, в отличие от Земли, Солнце не будет источником энергии для жизни. Но некоторые уникальные формы жизни на Земле процветают в вечной тьме в глубине океанов и под землей, черпая энергию из других источников, что возможно и на Европе.

Насколько толстый на Европе лед, и можем ли мы проникнуть сквозь него, чтобы посмотреть, не плавает ли что-нибудь под ним? На основании данных с «Галилео» ученые полагают, что толщина замерзшего слоя составляет от 10 до 100 км, но кое-где на поверхности видны айсберги, а значит, лед там тонок, и на поверхность местами могут даже пробиваться струйки теплой воды. Данные в ультрафиолетовом спектре, полученные группой ученых из Юго-Западного исследовательского университета в Сан-Антонио с помощью космического телескопа «Хаббл», указывают на возможные выходы на поверхность Европы теплой воды. Если они действительно существуют, было бы гораздо проще понять, что происходит в глубине, но эти результаты не были воспроизведены и являются спорными.

В 2014 г. NASA запросило предложения по проекту исследования Европы, в том числе и этих струй. Аманда собрала команду в Лаборатории атмосферной и космической физики Университета штата Колорадо, где она начинала свою карьеру, чтобы спроектировать ультрафиолетовый спектрометр зонда, отправляющегося к Европе. На научное обоснование, проектирование инструмента и составление сметы было всего 90 дней, так что работа превратилась в серию спешных телефонных звонков ученым и инженерам из разных организаций. Они соревновались с другими командами, желающими поставить собственные детекторы и камеры на потенциальный будущий зонд.

В планетологии происходит постоянная конкуренция: за проекты, принимаемые к реализации, за участие в них инструментов и за время на использование инструментов, когда они достигают пункта назначения. Это работает – судя по тому, что планетология развивается и растет, в то время как пилотируемые полеты, управляемые непосредственно NASA, уже много лет пребывают в застое.

Некоторые идеи по управлению наукой сохранились с 1990-х гг., со времен инициативы «Быстрее, лучше дешевле». NASA позволяет университетам и внешним группам соревноваться в создании и управлении проектами, которые меньше флагманских, дешевле и могут запускаться чаще: малобюджетными миссиями программы «Открытие» (Discovery) и «средними» в программе «Новые рубежи» (New Frontiers). Организации соревнуются в разработке проектов в рамках установленного бюджета, так что цели остаются реалистичными. JPL участвовала во многих таких соревнованиях; каждое предложение шлифовалось в процессе интенсивного разбора сильной и престижной внутренней группой под названием «Команда X», тщательно исследующей все аспекты проекта – от траектории и навигации до научных целей и канала передачи данных.

Само NASA по-прежнему занимается разработкой и управлением большими, многомиллиардными миссиями вроде старых «Викингов» и «Вояджеров», нынешней марсианской программы и миссий во внешнюю часть Солнечной системы, таких как «Галилео» и «Кассини», несущих на борту инструменты, разработанные сторонними командами. Такие миссии называются флагманскими и запускаются раз в одно-два десятилетия. Непросто добраться до Юпитера или Сатурна без флагманской миссии[31]31
  Тем не менее два из трех утвержденных проектов программы New Frontiers имели целью исследования далеких объектов: Juno работает в настоящее время на орбите вокруг Юпитера, а New Horizons в июле 2015 г. выполнил первый в истории пролет Плутона. – Прим. науч. ред.


[Закрыть]. Требуется весьма совершенный космический аппарат, чтобы пережить семь лет путешествия, а для питания необходим кусок плутония[32]32
  Речь идет об изотопе 238Pu: тепло радиоактивного распада преобразуется в электрическую мощность, которым питается космический аппарат. В настоящее время США располагают крайне ограниченным запасом 238Pu, мощность которого к тому же снизилась за время длительного хранения. Лишь пару лет назад его производство в США было возобновлено. – Прим. науч. ред.


[Закрыть], потому что далекое бледное солнце не позволяет использовать фотоэлементы.

Есть кое-какие идеи о том, как заглянуть под оранжевые облака Титана, чтобы получше узнать устройство его сложной погоды и географии, его пригодность для проживания человека и наличие там каких-либо форм жизни. Титан одновременно знаком и странен: этот мир углеводородов – отражение нашего мира воды. Дожди, времена года, волны, дюны, коренные породы – все это есть на Титане, но состоит он из других соединений. Простое любопытство требует, чтобы мы узнали, что там происходит.

Ведущей идеей была отправка грандиозного, сложного космического комплекса под названием «Миссия в систему Титан – Сатурн» (Titan Saturn System Mission, TSSM), состоящего из орбитального спутника с восемью инструментами на борту, аэростата с еще восемью инструментами и судна, предназначенного для плавания в северном полярном озере, еще с пятью. Питание у аэростата и самого спутника предполагалось атомное, с получением тепла и электричества из плутония. До Титана аппарат должен был добраться с помощью новых технологий: на электрической тяге, на так называемом холловском двигателе, запитываемом солнечной энергией.

Также замышлялась миссия из одной только лодки под названием «Исследователь морей Титана» (Titan Mare Explorer), которая обошлась бы куда дешевле – как проект класса «Открытие». Еще одна идея заключалась в отправке группы спускаемых аппаратов, которые понаблюдали бы за поверхностью Титана в нескольких климатических и геологических зонах, загадочно друг от друга отличающихся.

Все эти планы далеки от реализации, и, конечно, не все они осуществятся[33]33
  Проект Titan Mare Explorer не смог победить в конкурсе на очередной раунд финансирования в рамках программы «Открытие». Проект TSSM в 2009 г. уступил в конкурентной борьбе аналогичной по задачам и сложности миссии в систему Юпитера EJSM, которая после множества резких поворотов эволюционировала в принятый к реализации флагманский проект Europa Clipper. – Прим. науч. ред.


[Закрыть]. Большие, сложные миссии склонны расти и усложняться, пока их не приходится уменьшать, разрабатывать заново или отменять. Это процесс политический, бюрократический, соревновательный и неопределенный. Но где-то есть инженеры, разрабатывающие идеи и приближающие их воплощение.

«Мы всегда знали, что здесь сильная конкуренция, – говорит Джулиан Нотт, спроектировавший аэростат для атмосферы Титана. – Будут ли именно твои идеи выбраны для миссии к Титану? Отвечаю: шансы примерно 1/10. Невелики шансы. Но, может быть, ты предложишь идеи, а кто-то сможет их продвинуть».

«Кассини» все еще передает ценные сведения на Землю – он должен закончить работу в сентябре 2017 г. Была надежда на запуск нового аппарата «по следам» «Кассини» в 2023 г., однако сейчас это кажется маловероятным. Если подобный аппарат будет запущен в 2030 г., то он достигнет цели к 2037 г. (разве только длительность путешествия сократится благодаря более мощной ракете). К этому времени ученые, начавшие свои карьеры на «Вояджере» юными выпускниками, уже выйдут на пенсию. Аманда же все еще будет работать, и она надеется увидеть, какие будут получены данные через двадцать с лишним лет, если подобная миссия удастся.

При нынешних темпах NASA поиски возможного нового дома идут куда медленнее ухудшения состояния Земли. Но эти темпы диктуются не наукой. Как и в случае пилотируемых миссий, прогресс NASA в планетологии был быстрее в 1960-х и 1970-х гг., когда тратилось больше денег, а аппараты запускались чаще[34]34
  Важно осознавать, что это были аппараты первоначальной разведки Солнечной системы. Они выполнили поставленные задачи, и любой следующий шаг означал выбор более сложной цели, которой труднее достигнуть. – Прим. науч. ред.


[Закрыть]. Чтобы ускорить прогресс, нам нужно больше денег и амбиций. Исследовательские планы можно воплощать за годы, а не за десятилетия. Новую миссию можно запустить еще до того, как предыдущая достигнет своей цели. Более мотивированная Земля могла бы ускорить этот процесс сейчас и получить ответы с Титана куда раньше.

* * *

В Солнечной системе только Титан буквально завален топливом, которое мы могли бы добывать и сжигать, пользуясь технологиями едва ли сложнее газовых печей, встречающихся в типичных американских домах. Земной природный газ в основном состоит из метана, как озера и моря Титана. Прибрежные дюны Титана – тоже углеводородные, в основном из более тяжелых и сложных органических соединений, которые называются полициклическими ароматическими углеводородами. Учитывая атмосферную углеводородную фабрику Титана и низкие температуры, все это логично.

Так почему же Титан не взорвется, если зажечь там спичку? Потому что там нет кислорода. На Земле мы сжигаем ископаемое топливо, поджигая сочетание богатого углеродом топлива и кислорода. При этом в виде пламени или взрыва высвобождаются связанная в топливе солнечная энергия, а также углекислый газ и вода. Атмосфера Титана состоит в основном из азота, как и на Земле, но без кислорода.

Но большую часть массы Титана составляют водяной лед или шуга, находящиеся под его углеводородной поверхностью на глубине до 100 км, а возможно, и куда меньше. Вода содержит много кислорода. Его можно высвободить, просто пропуская через воду электрический ток – это называется элетролизом. Кислород для дыхания на МКС производится методом электролиза. Так могли бы поступать и колонисты, а еще сжигать в кислороде метан и производить достаточно энергии для поддержания электролиза.

Первопроходцы могли бы прибыть на Титан с собственным источником энергии, скажем, с небольшим ядерным реактором, и первым делом заняться разработкой подземных источников воды и отделением кислорода электролизом. Энергии, полученной при сжигании метана в кислороде, с лихвой хватило бы на дальнейшую добычу льда, электролиз и обогрев жилища, а также удовлетворение остальных нужд колонии.

Имея на Титане электростанции, питаемые углеводородным топливом, колонисты могли бы строить большие, освещенные теплицы, выращивать в них пищу и перерабатывать углекислый газ, выделяющийся при сгорании, обратно в кислород. Почти все можно было бы делать из пластика, произведенного из местного сырья. Для добычи металлов и других тяжелых элементов, необходимых для питательных веществ и производства электроники, колония могла бы заняться разработкой астероидов с помощью космических аппаратов. Располагая неограниченной энергией и доступом к ресурсам, колонисты в итоге смогли бы построить дома по берегам озер, ходить по ним на лодках и летать на личном авиатранспорте.

Многие ученые воображали, каково было бы жить на Титане, ведь кажется, что это было бы так просто. Ральф Лоренц из Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса написал о Титане пару книг. Он предлагал разнообразные исследовательские миссии, в том числе судно, похожее на буй, и ряд метеостанций. Когда мы общались с ним, он говорил о подлодке. «Любой земной транспорт можно осмысленно использовать где-то на Титане», – сказал Ральф.

Лоренц отмечает, что на Титане люди могут выжить без скафандров, передвигаясь тепло одетыми и в кислородных масках, и жить в негерметичных зданиях. Нетрудно вообразить себя в странном оранжевом ландшафте Титана, стоящим на влажном, мягком грунте вроде того, который обнаружил зонд «Гюйгенс», с разбросанной вокруг галькой твердого льда. Температура там около –180 °C, но в одежде с толстой теплоизоляцией или нагревающими элементами было бы комфортно. Если одежда прорвется, это не убьет вас – главное не замерзнуть. Здесь не нужен громоздкий герметичный костюм вроде тех, что астронавты носят на Луне или в вакууме космоса.

Жилище на Титане может быть устроено подобно жилищам в полярных областях Земли, с использованием воздухонепроницаемой изоляции и свай, уберегающих от таяния лед и замерзшие углеводороды, на которых оно стоит. Простые двойные двери удержат кислород внутри. Если жилище даст течь, ее нужно устранить, но никакой непосредственной угрозы она не представляет. Устранить проблему до надлежащего ремонта можно куском изоленты. Вездесущие углеводороды содержат немало канцерогенов, поэтому, входя домой, важно почистить и снять уличную одежду.

У Титана и Антарктики есть некоторое сходство. Чтобы выжить в этих местах, требуется активное использование технологий, самое важное – обогрева. И туда и туда нужно везти припасы. Чтобы остаться в таком месте навсегда без внешней поддержки, понадобится источник энергии и производство пищи в закрытом помещении. В Антарктике, вероятно, полно ископаемого топлива, однако, чтобы его получить, потребуется пробить толстый лед. На Титане топливо лежит прямо на поверхности, а вот кислород придется добывать из недр. И там и там, чтобы выйти наружу, нужно подобающим образом одеться. Температура на Титане куда ниже, но погода там спокойнее.

Главное отличие Антарктики от Титана в том, что в Антарктике можно дышать атмосферным воздухом. Атмосфера Земли почти на 80 % состоит из азота и на 20 % – из кислорода. Атмосфера Титана – на 95 % из азота и на 5 % из метана. Мы не можем жить без кислорода, но все же воздух Титана для нас не является мгновенным ядом. В нем достаточно цианида, чтобы от него сильно разболелась голова, а азот приведет к наркозу, знакомому водолазам: обратимому состоянию, похожему на опьянение. При поломке дыхательного аппарата вы потеряете сознание через минуту, но вас можно возвратить к жизни, если вовремя предоставить доступ к кислороду.

Давление атмосферы Титана на 50 % выше, чем на Земле. Этой атмосферы более чем достаточно для защиты от радиации и микрометеоритов. Из-за холода воздух также вчетверо плотнее, чем на Земле. Это приводит к двум любопытным побочным эффектам. Первый – медленно меняющаяся устойчивая погода. Второй – в слабом поле тяготения Титана легко летать.

Тяготение Титана составляет лишь 14 % земного, даже меньше, чем лунные 17 % (Титан куда крупнее Луны, но Луна содержит больше скальных пород, масса которых порождает более сильное тяготение, чем вода, из которой по большей части состоит Титан). В слабом лунном тяготении астронавты «Аполлона» передвигались прыжками, как при замедленной съемке, будто воздушные шарики, отскакивающие от пола. На Титане с еще меньшей гравитацией их бы дополнительно поддерживала плотная атмосфера; в костюме с крыльями они легко планировали бы на значительные расстояния.

Стоит добавить немного движущей силы, и человек сумеет летать на Титане. Это можно делать, взмахивая крыльями, прикрепленными к рукам, или с помощью педалей, соединенных цепной передачей с пропеллером. Электрический пропеллер был бы практичнее и удобнее, ведь не очень-то приятно потеть в очень теплой одежде от интенсивных физических нагрузок. Если сломаются крылья, аппарат плавно опустится на поверхность со скоростью около 6 м/c. Предельная скорость падения в атмосфере Титана в 10 раз меньше, чем в атмосфере Земли.

Еще более разительное отличие жизни в Антарктике от жизни на Титане – возможность вернуться домой. Человеческое тело, вероятно, приспособится к Титану таким образом, что это затруднит возвращение на Землю.

Наши тела обусловлены тяготением. Кости бегунов формируются более прочными благодаря силе, с которой их стопы сталкиваются с землей. Пациент, надолго прикованный к больничной койке, теряет мышечный тонус и порой ослабевает настолько, что не может стоять. NASA разобралось, как тренировать астронавтов на МКС, чтобы они сохраняли мышечную массу и плотность костей в ходе шестимесячного пребывания в невесомости, но для этого требуется проводить на специальных тренажерах по два часа в день. Большинство колонистов на Титане, скорее всего, будут придерживаться распорядка тренировок не лучше типичного обитателя Земли с неиспользованным абонементом в спортзал. Со временем они, скорее всего, слишком ослабнут для того, чтобы жить на Земле.

Колонисты также будут зависеть от искусственного освещения. Каждый, кто жил в северных широтах, знает, что естественный свет и темнота регулируют жизнь, влияют на настроение и работоспособность как в помещениях, так и на улице. На полюсах солнце светит все лето, а всю зиму стоит ночь. На полюсах никто, кроме исследователей, не живет, но жителям северных регионов намного южнее полюса все равно приходится приспосабливаться к изменениям освещенности физически и с помощью технологий. Коренные народы пережидали зиму, получая из пищи вроде жира морских млекопитающих витамин D, который жители умеренных климатических зон получают от Солнца. Летом народы Севера становятся энергичными и долгими солнечными днями запасают пищу.

Современные обитатели полярных климатических зон поддерживают суточный цикл сна и бодрствования искусственным освещением. Они питаются обработанной пищей, содержащей витамин D (однако зачастую в недостаточном количестве). В отсутствие регулируемого суточного цикла и достаточного количества яркого света и витамина D многие люди впадают в депрессию и сезонную хандру, начинающуюся с осенним ослабеванием естественной освещенности.