Трудности третьей космической скорости

Чтобы покинуть Землю и занять её орбиту, необходимо разогнаться примерно до 8 км/c — эта скорость называется первой космической. А чтобы окончательно вырваться из оков земной гравитации и отправиться к другим планетам, необходимо набрать 11 км/c — это уже вторая космическая скорость). Но есть ещё и третья космическая скорость в 16,6 км/с — её нужно достичь, если вам захочется навсегда покинуть Солнечную систему.

«Новые горизонты» покинули окрестности Земли со скоростью чуть меньше, чем нужно, чтобы выйти за пределы Солнечной системы

В большинстве фантастических фильмов и сериалов это, конечно, не проблема. Там космические корабли бороздят просторы Вселенной, преодолевая огромные расстояния за время рекламной паузы. Увы, в реальности всё обстоит куда сложнее. В космосе человечество по-прежнему использует в основном химические двигатели, которые не могут похвастаться большими скоростями. Те же «Новые горизонты», вошедшие в историю как аппарат, покинувший окрестности Земли с наибольшей скоростью, после старта смог набрать только 16,26 км/c.

При нынешнем развитии техники, чтобы вырваться из Солнечной системы, аппарату нужна дополнительная помощь со стороны. К счастью, к нашим услугам есть газовые гиганты. Инженеры могут выстроить траекторию космического аппарата так, чтобы при пролёте планеты он воспользовался её гравитацией для дополнительного ускорения. Для этого обычно используется Юпитер. Все созданные человеком объекты, покинувшие Солнечную систему, вначале побывали у него в гостях.

Благодаря «Пионеру» мы многое узнали о Юпитере и его спутниках. А благодаря Юпитеру аппараты могут разгоняться до нужной скорости

«Пионеры»: межзвёздная порнография

Первым в истории аппаратом, развившим третью космическую скорость, стал запущенный в 1972 году «Пионер-10». Одной из его целей было изучение Юпитера, и, пролетев вблизи газового гиганта в декабре 1973 года, он успешно с этим справился. Затем гравитация планеты ускорила космический аппарат, и он смог вырваться за пределы Солнечной системы. Хотя «Пионер-10» был рассчитан на 21 месяц работы, связь с ним поддерживали более 30 лет — последний раз сигнал удалось поймать в январе 2003 года. Сейчас станция движется в направлении звезды Альдебаран, окрестностей которой достигнет примерно через два миллиона лет.

В 1973 году в космос отправился «Пионер-11». По плану он должен был пройти по той же траектории, что и «Пионер-10». Но уже после запуска учёные решили после Юпитера направить аппарат ещё и к Сатурну. «Пионер-11» пролетел мимо планеты в 1979 году, после чего отправился в бесконечное путешествие в сторону созвездия Щита. Связь с ним потерялась раньше, чем с первой станцией, — в 1995 году.

«Пионер-11» пролетает кольца Сатурна

Изначально NASA собиралось просто запустить аппараты к Юпитеру, не особо задумываясь над тем, что с ними будет дальше. Но группа астрономов во главе с Карлом Саганом поняла, что это станет огромным упущением, и начала упрашивать агентство оставить на борту, как бы сейчас сказали, небольшую пасхалку. На тот случай, если разумные существа когда-нибудь найдут «Пионеры» и захотят узнать об их создателях. После уговоров в NASA наконец дали добро на размещение послания. Его разработкой занялись Саган, его жена Линда и Фрэнсис Дрейк, создатель уравнения Дрейка — формулы для определения числа инопланетных цивилизаций, с которыми можно вступить в контакт.

Проблема в том, что группе Сагана дали на всё менее трёх недель. За такой короткой срок, конечно, было невозможно составить какое-то сложное сообщение. Так что группа Сагана остановилось на единственном реальном варианте: выгравировать схематичное изображение, по которому можно было бы понять, откуда запустили аппарат и как выглядели его строители. Так на свет появилась знаменитая пластинка «Пионера».

Пластинка, прикреплённая к корпусу «Пионера-10», — первый земной артефакт в далёком космосе

Алюминиевую пластинку разместили на стойке антенны «Пионера», чтобы защитить от столкновения с частицами межзвёздной пыли. Информация на пластинке состоит из четырёх основных блоков. Для обозначений использована двоичная система: вертикальная чёрточка — единица, дефис — ноль. В левой верхней части пластинки находится схема излучения атома водорода — самого распространённого элемента во Вселенной. Длина волны этого излучения равна 21 см, поэтому она используется в качестве базовой единицы измерения.

Ниже размещена карта, показывающее положение Солнца по отношению к четырнадцати пульсарам. Ещё ниже — общая схема Солнечной системы (с девятью планетами), на которой стрелкой указана траектория полёта «Пионера». И, наконец, на пластинке изображён сам аппарат, а на его фоне — фигуры мужчины и женщины, нарисованные Линдой Саган.

Дизайн таблички понравился далеко не всем

Изображение вошло в историю, хотя нашлись и недовольные. Некоторые из претензий выглядят разумными, некоторые — надуманными и абсурдными.

Так, некоторые учёные посчитали, что пришельцы, обладающие совершенно другой культурной парадигмой, не поймут, что означает стрелка на схеме. Дескать, для этого цивилизация обязательно должна пройти стадию охотничьего сообщества или повоевать. Обнаружилась и фактическая ошибка: из-за изменения программы полёта пластинка на «Пионере-11» стала указывать неправильную траекторию.

Кроме того, некоторых феминисток возмутило, что честь поднять руку в приветственном жесте отдали мужчине, в то время как женщина нарисована в «позе смирения и подчинения» и вообще почему-то ниже своего собрата. Сторонникам расового равноправия не понравилось, что на табличке нарисованы белые мужчина и женщина, — хотя на самом деле при создании изображений Линда пыталась объединить в них черты разных рас.

Но больше всего вопросов возникло по поводу обнажённых людей. Когда изображение пластинки опубликовали в газетах, NASA на полном серьёзе стали обвинять в отправке порнографии в космос. Конечно, часть критики была шуточной. Например, в одной американской газете опубликовали карикатуру, в которой похожие на людей пришельцы нашли пластинку «Пионера» и удивились, что земляне не носят одежду. Но в итоге рисунок женщины от греха подальше отцензурили, не став прорисовывать половые органы.

Интересно, если где-нибудь в нашей галактике действительно существует разумная цивилизация, есть ли у неё свои собственные блюстители морали, решающие, что прилично отправлять в космос, а что нет?

«Вояджеры»: музыка в космосе

Золотую пластинку «Звуки Земли» крепят на аппарат «Вояджер»

Полёты «Пионеров» были прелюдией к более грандиозной миссии. В конце 1970-х Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун образовали редкую конфигурацию, выстроившись в огромную дугу. Это давало возможность запустить аппарат, который бы последовательно посетил все четыре газовых гиганта, а затем отправился в путешествие за пределы Солнечной системы. Программа получила название «Вояджер».

С технической точки зрения «Вояджеры» были намного сложнее предшественников. Аппараты весили в три раза больше «Пионеров», имели намного более мощные инструменты и источники питания. Станции были запущены в 1977 году и успешно выполнили свою задачу. Перечисление списка их открытий и рекордов займёт не одну страницу.

При этом оба «Вояджера» до сих пор в строю и всё ещё передают данные с дальних рубежей Солнечной системы. Через 40 тысяч лет «Вояджер-1» пройдёт на расстоянии 1,6 светового года от красного карлика Глизе-445. Что касается «Вояджера-2», то через 300 тысяч лет он будет находиться на расстоянии 4,3 светового года от Сириуса. Куда занесёт аппараты потом, никто не знает.

Спустя 40 лет после запуска «Вояджеры» всё ещё функционируют

Создатели «Вояджеров» с самого начала понимали, что их детищам суждено миллионы лет странствовать по Млечному пути. И они захотели оставить на борту аппаратов послание для существ, которые могут когда-нибудь наткнуться на них. Вспомнив о скандалах, вызванных пластинкой «Пионера», в этот раз в NASA основательно поработали над посланием. Была создана специальная комиссия (её, разумеется, возглавил Карл Саган), которая потратила почти год, выбирая, что нам следует рассказать о себе.

Оставался ещё один вопрос: как обеспечить сохранность послания? Распространённые в 1970-х способы хранения информации слабо подходили для межзвёздного перелёта: никакая микропленка или магнитная лента не продержалась бы миллионы лет. Гравированная пластинка с изображениями, как на «Пионере», была способна выдержать длительная межзвёздное путешествие, но вмещала лишь небольшое количество информации.

В итоге учёные нашли выход — записали информацию на позолоченную пластинку фонографическим способом. Её прикрепили к корпусу аппарата и для сохранности закрыли специальным футляром. Помимо всё той же пульсарной карты и схемы излучения водорода, на крышке футляра выгравировали схему по установке иглы на поверхность пластинки, скорость проигрывания и метод преобразования сигналов в изображения. Внутрь футляра, помимо самой пластинки, положили фонографическую капсулу и иглу для воспроизведения записей.

Примерно три четверти записей на пластинке составляет музыка. По мнению авторов послания, музыка может рассказать инопланетянам то, что не способны поведать никакие фотографии и рисунки, — о нашей эстетике, философии, эмоциях. На пластинке представлены произведения Баха, Бетховена, Стравинского, Моцарта, Луи Армстронга. Нашлось место и классической музыке из азиатских стран, игре на свирели с Соломоновых островов и даже ритуальному пению из Новой Гвинеи.

Кроме музыки, на пластинке разместили приветствия на разных языках, обращения тогдашних президента США и генсека ООН, звуки нашей планеты, голоса людей и даже запись мозговых волн.

Но, пожалуй, самой интересной частью послания стали фотографии. На пластинке находятся 116 схем и снимков, которые должны представлять Землю и её обитателей. Разумеется, подбор фотографий сопровождался спорами. Участники группы Сагана старались продумать все возможные проблемы, которые могут возникнуть с интерпретацией снимков. Один из них играл роль инопланетянина и воображал, как можно неправильно трактовать рисунок. Сливается ли фон? Можно ли определить размер? Достаточно ли показано пальцев, ушей, зубов? Показана ли трёхмерная форма человека, его объём в пространстве? А что делать, если разумные существа просто не изобрели живопись?

Один из снимков, записанных на золотую пластинку, иллюстрирует концепцию чувств

Подбирая изображения, авторы руководствовались тем же принципом, что и при выборе музыки, стараясь представить всё человечество, а не только западную культуру. На фото показаны Земля и другие планеты Солнечной системы из космоса, словарь символов, необходимых для прочтения подписей к некоторым схемам, памятники мировой культуры, земная природа, анатомические изображения человека, наш повседневный быт и многое другое.

В послание после долгих споров решили не включать фотографии войны, проявлений несправедливости, угнетения или серьёзных проблем человечества вроде ядерного оружия (инопланетяне могут счесть это угрозой). Кроме того, решили принципиально не показывать любые памятники религии или идеологии. Также на фото нет обнажённых людей — опасаясь межзвёздных ревнителей морали, NASA решили ограничиться лишь схемой оплодотворения яйцеклетки.

Как и в случае с «Пионером», золотая пластинка «Вояджера», возможно, больше говорит нам о самих себе, чем скажет пришельцам о человечестве. Это наше послание о том, какими мы бы хотели себя видеть и какими нас должна запомнить Вселенная.

«Новые горизонты»: филателия и нумизматика в космосе

Последний на данный момент аппарат, которому суждено покинуть Солнечную систему, был запущен в 2006 году. Речь идёт о миссии «Новые горизонты». Станция уже прошла Плутон, передав массу поразительных сведений об уже-не-планете, и сейчас движется к одному из объектов пояса Койпера. После его пролёта «Новые горизонты» отправятся в путешествие к центру Млечного пути.

Увы, на «Новых горизонтах» нет специального послания для инопланетян. Карл Саган умер в 1996 году, а другого человека, способного снова убедить NASA в необходимости такого сообщения, не отыскалось. В то же время на борту аппарата нашлось место необычной коллекции. В неё входят:

1. Два американских флага
2. Два компакт-диска. На первом записаны имена 434 738 человек, участвовавших в акции «Отправь своё имя к Плутону». На втором размещены фотографии участников миссии.
3. Американская почтовая марка 1991 года с надписью «Плутон: ещё не исследован».
   

   Первая почтовая марка, достигшая Плутона

4. Два четвертака — отчеканенный в Мэриленде (где построили аппарат) и во Флориде (откуда его запустили в космос).
5. Фрагмент первого частного космического корабля SpaceShipOne.
6. Капсула с частицей праха Клайда Томбо (1906–1997), первооткрывателя Плутона. Таким образом NASA почтили память знаменитого астронома, оказав ему честь стать первым человеком, похороненным в межзвёздном пространстве.

Если инопланетяне когда-нибудь перехватят «Новые горизонты», им придётся поломать голову (если она у них, конечно, есть), пытаясь понять предназначение всех этих «сувениров».

Итак, пока межзвёздное наследие человечества состоит из пяти аппаратов и нескольких кусков космического мусора. Звучит не слишком впечатляюще. Но эти объекты переживут нас и, вероятно, всё человечество. Когда Солнце поглотит Землю, а затем превратится в белого карлика, не исключено, что они останутся последними предметами во Вселенной, сделанными руками людей.

Интересно, если мы сами когда-нибудь найдём артефакты инопланетного происхождения, чем они будут? Сложными аппаратами, где будет свой аналог пластинки «Вояджера»? Или чьим-то космическим мусором?