«Катализ»: попытка «ручной корректировки» уравнения Дрейка

Возможно ли при ограниченных ресурсах увеличить вероятность существования разумной жизни в космосе?

1 900

Продолжаем обсуждать научно-фантастические идеи и возможности их реализации. 

 

Уравнение Дрейка, как известно – знаменитая формула, предназначенная для определения числа внеземных цивилизаций в Галактике, с которыми у человечества есть шанс вступить в контакт. Сформулирована доктором Фрэнком Дональдом Дрейком (профессором астрономии и астрофизики калифорнийского университета Santa Cruz) в 1960 году.

 

Выглядит формула следующим образом:

N = R   f p   n e   f l   f i   f c   L ,  где:

N— количество разумных цивилизаций, готовых вступить в контакт;
R— количество звёзд, образующихся в год в нашей галактике;
f p— доля звёзд, обладающих планетами;
n e— среднее количество планет (и спутников) с подходящими условиями для зарождения цивилизации;
f l — вероятность зарождения жизни на планете с подходящими условиями;
f i— вероятность возникновения разумных форм жизни на планете, на которой есть жизнь;
f c— отношение количества планет, разумные жители которых способны к контакту и ищут его, к количеству планет, на которых есть разумная жизнь;
L— время жизни такой цивилизации.

 

Более или менее достоверно на сегодняшний день можно оценить величины R и f p.

 

Существенно неопределенной остается величина L – продолжительность жизни коммуникабельной технологической цивилизации. Главная проблема здесь, в соответствии с цитатой классика: «Да, человек смертен, но это было бы еще полбеды. Плохо то, что он иногда внезапно смертен, вот в чем фокус!». На фоне очередной годовщины распада СССР мы можем вспомнить, как первая космическая цивилизация и вторая экономика планеты при неблагоприятном сочетании внешних и внутренних факторов испытала почти мгновенную катастрофическую потерю устойчивости. Что и говорить о «форс-мажорах» космического масштаба – например, возможной близкой вспышке сверхновой.


Таким образом, по ряду оценок, расстояние между одновременно существующими цивилизациями может достигать нескольких тысяч световых лет.

 

Есть ли какая-то возможность скорректировать эти неутешительные результаты, пусть даже в отдаленном будущем?

 

Один из вариантов, например, рассматривает Борис Штерн в новом научно-фантастическом романе «Ковчег 47 Либра» (сюжет пересказывать не стоит, чтобы не портить удовольствие читателям – это первая довольно убедительная утопия за несколько прошедших десятилетий). Проблема в том, что, как и в любой утопии, автор определенно подыгрывает героям, реализуя «антизакон Мерфи» - все отклонения суммируются таким образом, чтобы результат в итоге был положителен. Первое же фантастическое допущение – возможность существования на небольших (по астрономическим  меркам) расстояниях идеально пригодных для жизни, но необитаемых экзопланет. Как отмечал один из героев известного романа Ивана Ефремова после вынужденной посадки на суперземле в системе холодной инфракрасной звезды: «Если мы можем жить на такой мрачной и тяжелой планете, то, наверное, здесь уже кто-нибудь живет – мелкий и вредный!».

 

Существуют ли какие-то реалистичные возможности человеческими силами скорректировать уравнение Дрейка, хотя бы его множители f l  и f i, для только формирующихся экзопланет?

 

Предлагается рассмотреть (пока как манифест или декларацию) следующий вариант.

 

Проект «Катализ»

 

«Катализ» - общественный благотворительный проект в области освоения космического пространства, возможно, финансируемый методом краудфандинга, без коммерческой составляющий, с неограниченной продолжительностью.

 

Цель проекта – создание благоприятных условий для развития разумной биологической жизни в известной части Галактики, в том числе с учетом возможности ее исчезновения на Земле и в Солнечной системе, с минимальными затратами и использованием доступных и реализуемых в ближайшем будущем технологий и технических решений.
Реализация проекта включает два последовательных этапа, первый из которых является обязательным, второй – желательным.

 

Первый этап – Флот Жизни

Предполагает отправку к известным стабильным звездам с протопланетными дисками флота автоматических аппаратов – «Сеятелей», представляющих собой простейшие низкоскоростные солнечные парусники с высоким ресурсом конструкции. «Сеятели» являются носителями катализаторов органического синтеза базовых компонентов (оснований) РНК и ДНК из вещества газового протопланетного диска. В дальнейшем на поверхности катализатора из компонентов осуществляется самопроизвольный синтез РНК (возможно ДНК) и ее дальнейшая саморепликация. К моменту физического разрушения «Сеятелей» процесс саморепликации в протопланетном диске должен стать автокаталитическим.

 

В результате протопланетное газовое облако в «зоне обитаемости» звезды оказывается  насыщенным простейшей биологической жизнью, распространяющейся на поверхность и атмосферу всех формирующихся экзопланет и их спутников. В отличие от известных условий в Солнечной системе, в новой планетной системе вероятность развития жизни изначально стремится к единице. Одновременно формируется сразу несколько потенциальных сложных биосфер, а их развитие до сложных экосистем с возможностью существования потенциально разумных видов сокращается ориентировочно на 1-2 млрд. лет за счет исключения добиологического этапа.

 

Техническое исполнение

С учетом продолжительности и вероятностного характера достижения цели, в проекте реализуется r-стратегия – использование больших групп однотипных максимально простых и дешевых аппаратов. Ключевым элементом «Сеятеля» являются биокатализаторы. С учетом их низкой температурной стойкости исключается возможность запуска аппаратов по энергетически выгодной для солнечных парусников схеме – с околосолнечной орбиты с низким перигелием (порядка 0,1 а.е.) и предварительным теплозащитным экранированием, а также их дополнительное ускорение с фокусированием на парусе солнечного, лазерного или микроволнового излучения.

 

В то же время, предполагается аэродинамическое торможение «Сеятелей» у цели в разреженном периферийном слое газопылевого диска с выходом на относительно устойчивую орбиту в «зоне обитаемости» с температурными условиями, благоприятными для биологического синтеза. Это предполагает низкую скорость полета, порядка 10-4 С, при этом продолжительность полета может составить несколько миллионов лет. Этим, в свою очередь, определяется выбор конструкционных материалов, с невысокими требованиями к термостойкости, но высокой радиационной стойкостью.

 

Основной конструктивный элемент – полотно паруса – в этом случае целесообразно выполнить не из традиционной для таких конструкций алюминизированной полимерной пленки, а из алюминиевой фольги. Для обеспечения управляемости полотно может быть армировано стропами в виде лент из материала с памятью формы, например, никелида титана – их управляемое сокращение позволяет обеспечить изменение геометрии полотна. Одна из сторон паруса с высокой отражающей способностью является рабочей, на другую наносится катализатор.

 

С учетом обеспечения длительного ресурса нецелесообразно наносить катализатор непосредственно на полотно тонким равномерным слоем, т.к.  возможно его осыпание. Предполагается наращивание на поверхности паруса леса углеродных нанотрубок длиной порядка 1 мкм с включением катализатора в их стенки – это обеспечит не только его сохранность, но и значительно большую площадь, омываемую газовой средой протопланетного диска. Кроме того, на такой поверхности в дальнейшем создаются лучшие условия для сохранения и закрепления первых молекул, способных к саморепликации.

 

Вопрос навигации и точного наведения аппаратов еще требует решения. С учетом длительности полета, радиационной нагрузки и опыта эксплуатации современной космической техники, исключается использование каких-либо сложных электронных компонентов, а только простейших надежных аналоговых устройств. Возможность потери ряда аппаратов в этом случае компенсируется их большой численностью. При технически достижимой удельной массе конструкции порядка 1 г/м2, тысяча «Сеятелей» с площадью полотна в один квадратный километр каждый будет иметь массу в 1 тонну. Целесообразен их одновременный запуск в общем пусковом контейнере с использованием традиционных средств ракетно-космической техники.

 

Второй этап – Флот Памяти

Предполагает последующую отправку к звездам – адресатам Флота Жизни - флота автоматических аппаратов – «Хранителей», представляющих собой простейшие низкоскоростные солнечные парусники с высоким ресурсом конструкции. «Хранители» являются носителями многократно резервированных информационных сообщений, позволяющих гипотетическим разумным обитателям возникшей планетной системы на определенном уровне культурного и научно-технического развития ознакомиться с культурой современной цивилизации Земли. В оптимальном случае информация стимулирует адресатов к реализации аналогичных проектов, что сделает процесс распространения разумной биологической жизни автокаталитическим.

 

Техническое исполнение

Аппараты этой серии являются более массивными, чем «Сеятели» Флота Жизни, для обеспечения многократно большего ресурса. Их парус большей площади имеет две светоотражающие стороны, т.к. торможение должно осуществляться не аэродинамически в протопланетном диске, а, как и разгон, за счет светового давления на его далекой периферии, где возможно его сохранение в течение нескольких миллиардов лет, как ядер далеких комет и объектов пояса Койпера в Солнечной системе. В этой связи, возможно, поверхность, обращенная к Солнцу при разгоне, должна быть выполнена более темной, чем обращенная к звезде при торможении.

 

Большие размеры и яркая поверхность паруса должны облегчить последующую идентификацию «Хранителя» как искусственного объекта гипотетическими разумными обитателями сформированной планетной системы.

 

Поскольку при выбранном способе ускорения никакое эффективное бронирование аппарата невозможно, защита информации от радиационного и эррозионно-пылевого повреждения обеспечивается ее нанесением на всей поверхности паруса с многократным резервированием различными средствами для различных технических возможностей считывания. Первичная информация для привлечения внимания может быть нанесена непосредственно на поверхность в символьном виде, например, с помощью стойких покрытий или перфорации. Основной объем информации может быть записан в материале паруса средствами сканирующей туннельной микроскопии.

 

Обеспечение биоэтики и культурной этики

Реализация проекта никаким образом не является проявлением «экспансионизма» современной земной цивилизации. Адаптация любых известных биологических организмов, включая экстремофильные, к газовой среде протопланетного диска крайне маловероятна. Тем более нереальна их доставка или доставка их ДНК (РНК), способных к саморепликации, указанным способом, с учетом продолжительности полета и радиационной нагрузки. Реализация первого этапа проекта – Флота Жизни – лишь сдвигает в сторону большей вероятности возможность возникновения и развития жизни на формирующихся экзопланетах, которая затем эволюционирует собственными непредсказуемыми путями с учетом особенностей среды.

 

Тем более не является проявлением «экспансионизма» реализация второго этапа проекта – Флота Памяти. Для того, чтобы обнаружить на дальней периферии планетной системы аппарат-«Хранитель», достичь его и считать какую-то информацию, гипотетическая цивилизация должна иметь уровень культурного, экономического и научно-технического развития, как минимум не уступающий современному. К этому периоду «Хранитель» будет представлять собой археологический объект, а его информация – исключительно культурный интерес, позволяя адресатам выяснить некоторые причины их существования, и, возможно, мотивировать на аналогичные действия. В том случае, если «Хранитель» является единственным артефактом современной цивилизации в данной планетной системе за прошедшие миллиарды лет, потомки его  создателей к этому моменту либо исчезли, либо в процессе развития покинули данную область пространства.

 

По очевидным причинам, «Катализ» не является коммерческим или научно исследовательским проектом. Конечно, в ходе реализации могут быть получены интересные практические результаты в области материаловедения, записи и хранения данных. Могут быть созданы высокоресурсные, в т.ч. саморегенерирующие катализаторы биосинтеза. В ходе записи может быть собран и обработан огромный массив информации гуманитарного характера, включающий практически все достижения мировой культуры. Наконец, определенные данные о строении Солнечной системы могут быть получены при наблюдении за разгоном аппаратов.

 

Но в при этом при жизни участников проекта в лучшем случае первые «Сеятели» успешно преодолеют гелиопаузу. Весь проект – проявление чистого альтруизма в концентрированном виде. Способны ли на него современные люди? Это, видимо, самое фантастическое допущение.

 

Расчет здесь может быть только на некий социальный «автокатализ», так что название неслучайно.

1 900

Подпишись на нашу рассылку лучших статей и получи журнал бесплатно!

Колумнисты

Комментарии

Plain text

  • Адреса страниц и электронной почты автоматически преобразуются в ссылки.
  • Разрешённые HTML-теги: <a> <em> <strong> <cite> <blockquote> <code> <ul> <ol> <li> <dl> <dt> <dd> <br> <iframe> <embed> <br/>
  • Строки и параграфы переносятся автоматически.

Comment text

  • Адреса страниц и электронной почты автоматически преобразуются в ссылки.
  • Разрешённые HTML-теги: <a> <em> <strong> <cite> <blockquote> <code> <ul> <ol> <li> <dl> <dt> <dd> <br> <br/>

Быстрый вход

или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии