Когда по старинке некоторые рассуждают о «неисчерпаемости» зем­ных ресурсов, эти «бодрые» слова можно в лучшем случае пони­мать в условном смысле. Ресурсы Земли при конечной величине ее массы несомненно исчерпаемы. Самую верхнюю оценку земных ресурсов можно получить, если подсчитать по уравнению Эйнштей­на, сколько энергии выделится при полной аннигиляции (превра­щение в излучение) нашей планеты. Количество этой энергии (10⁴¹ Дж) хотя и очень велико, но при развитии человечества по экспоненте даже ее когда-нибудь, конечно, не хватит. Говоря серь­езно, человечество должно оценить, надолго ли хватит ему тех ве­щественных богатств Земли, которые оно подчас безрассудно тра­тит сегодня. Такие подсчеты делались неоднократно, и мы огра­ничимся лишь некоторыми примерами.

В книге акад. К. И. Лукашева весьма детально рассматрива­ются перспективы использования минеральных богатств Земли, од­нако автор воздерживается от каких-либо «точных» прогностиче­ских оценок, и это разумно, так как мы еще очень плохо знаем и Землю, и ее богатства. Лишь немногие буровые скважины достиг­ли глубины 10—11 км, а чаще всего при разведке полезных иско­паемых приходится ограничиваться скважинами глубиной 200— 300 м. Ясно, что наши знания о богатствах земной коры крайне ограничены.

Тем не менее, используя земные ресурсы, надо твердо помнить, что многие из них (например, залежи нефти и ценных металлов) невозобновляемы. Во всяком случае, мы пока не знаем, как их получать из других, менее ценных веществ, если даже такой про­цесс технически возможен. Лишь атмосфера, гидросфера и биосфе­ра демонстрируют нам постоянное самовозобновление в тех при­родных циклах, которые совершаются с самого начала геологиче­ской истории.

Но и возмржности «возобновимых» ресурсов мы не должны переоценивать. Засорение среды, все еще пока продолжающееся в огромных масштабах, ведет к истреблению биосферы и даже угро­жает дальнейшему существованию человечества. Биосфера до по­явления человека также создавала свои «отбросы», но эти «отхо­ды» жизни снова вовлекались ею в казалось бы вечный круговорот. То, что нам теперь кажется идеалом (отходы одного производст­ва— сырье для другого), давно уже осуществлялось в природе. Но «синтетика», новые искусственные минералы, которые создает чело­век, не усваиваются биосферой и не вовлекаются ею в вихрь жиз­ни. Вот почему в сегодняшней ситуации говорить о возобновимых ресурсах трудно.

Разработка недр Земли должна сочетаться с интенсивной борь­бой с загрязнением среды. В нашей стране достигнуты серьезные успехи в бурении. Используются новые машины для проходки тон­нелей и выработки угольных пластов. В будущем «сверлении» зем­ной коры предполагается использовать и ультразвук, и высокочас­тотные токи. Существуют разработки совершенных подземоходсв, этих технических «кротов», которые сообщают с помощью автома­тики тем, кто управляет ими с поверхности, о богатствах подзем­ного мира.

Трудно сказать, как скоро мы «разработаем» всю земную кору и «примемся» за мантию или даже ядро — технические трудности на этом пути колоссальны. Но не видно принципиальных причин, мешающих глубинному .освоению Земли.

Когда истощатся рудные запасы нашей планеты, человечество, вероятно, перейдет к использованию обычных горных пород. Это логично — ведь в 100 тоннах магматической горной породы, напри­мер гранита, содержится в среднем 8 тонн алюминия, 8 тонн желе­за, 0,5 тонны титана и многие другие ценные вещества.

А богатства океана, в каждом кубическом километре которого находится 38 тонн твердого вещества! Из них 30 тонн составляет поваренная соль, а остальные 8 тонн приходятся на ценные эле­менты (например магний — 4,5 тонны). Земные океаны содержат 10¹⁷ тонн водорода и 10¹³ тонн дейтерия — сырья для атомных и термоядерных установок.

Термоядерная энергия кажется нам панацеей. И в самом деле, солнечную энергию мы использовать эффективно пока не умеем, а остальные виды энергии (включая энергию воды, ветра и вулканов) явно не обеспечат энергетических нужд человечества. Использование нефти и угля в качестве топлива заставляет вспомнить знаменитое замечание Д. И. Менделеева: «Можно топить печь и ассигнациями!»

Но так ли хороша термоядерная энергия, как иногда об этом пишут? Да, энергии при термоядерном синтезе можно получить много, во всяком случае достаточно для человечества «на первое время». Но производство этой энергии «грязное» и опасное. Оно и останется таковым, пока не будут найдены (если это возможно!) способы обезвреживания ядерных «отходов». Предложение об атом­ных «свалках» на Луне вряд ли подходящее— ведь Космос мы все- таки собираемся осваивать, т. е. заселять.

Таким образом, проблемы вещественных и энергетических ресур­сов человечества очень сложны. Безответственным оптимистическим заявлениям на этот счет надо противопоставить серьезную работу по созданию безотходного производства, обеспечению прогрессивного развития земной биосферы и поискам новых, «чистых» способов по­лучения большого количества энергии.

Чем богат ближний космос? Насколько реально его освоение и использование на благо человечеству?

Пожалуй, нигде в другой области так не ощущается взрывообразный характер развития земной цивилизации, как в космонавтике. Ее успехи поистине изумительны. Всего за какие-то два десятиле­тия — срок, ничтожный в истории Земли, наша планета оказалась окруженной свитой из тысяч спутников, земные автоматические стан­ции успешно исследуют Луну, Меркурий, Венеру, Марс, Юпитер, Са­турн и межпланетное пространство. Окрестности Земли ежегодно бороздят пилотируемые космические корабли, и, наконец, состоялись первые экспедиции на Луну.

Калейдоскоп достижений современной космонавтики несколько притупил у большинства землян способность удивляться новому: к запуску очередного спутника многие из нас относятся столь же равнодушно, как к заурядному полету самолета. В этой адаптации человеческого сознания к успехам космонавтики можно усмотреть и положительную черту. Люди начали привыкать к космосу, а кос­монавтика постепенно становится таким же повседневным челове­ческим делом, как авиация. Но именно это и отражает важнейшее событие в эволюции Земли — переход человечества в космическую фазу своего существования.

Попробуем представить себе дальнейший ход событий. Попы­таемся набросать близкие и далекие перспективы в освоении Сол­нечной системы.

Жидкостные ракетные двигатели — основа современных ракетоносителей. В качестве горючего в них используются, например, ке­росин, спирт, гидразин, жидкий водород, окислителем служат жид­кий кислород, азотная кислота или перекись водорода. Эти двига­тели очень шумны, прожорливы, но зато они развивают огромную тягу, способную придать космическим аппаратам требуемые косми­ческие скорости. Максимальные скорости истечения газов из сопла жидкостных ракетных двигателей не превышают 5 км в секунду, а оптимальное число ступеней в стартовых комплексах обычно за­ключено в пределах 2—4. По мере проникновения все в более и более отдаленные районы Солнечной системы размеры и масса ра­кет-носителей значительно увеличиваются. Необходимость в таких исполинах отпадает, если межпланетный комплекс собирать на око­лоземной орбите. Но для доставки отдельных блоков на эту ор­биту опять же потребуются достаточно мощные стартовые ракет­ные системы.

Существует несколько вариантов ядерных ракетных двигате­лей. В них рабочее тело нагревается не за счет собственной химиче­ской энергии, как в жидкостных ракетных двигателях, а за счет тепла, выделяющегося при ядерной реакции. В качестве рабочего тела можно использовать водород или даже обычную воду. В дви­гателях с твердофазным ядерным реактором удавалось достичь (при наземных испытаниях) скоростей истечения до 8 км в секунду. В двигателях с жидкофазным ядерным реактором эта скорость мо­жет быть доведена до 20 км в секунду. Если же удастся в космиче­ских двигателях использовать газофазный ядерный реактор, ско­рость истечения можно повысить до 70 км в секунду.

Когда человечество научится управлять термоядерной реакцией, оно, несомненно, использует термоядерные реакторы и для космиче­ских полетов. В этом случае станут реальными скорости истечения до 100 км в секунду.

Следует заметить, что высокие скорости, истечения газов из соп­ла космических двигателей сами по себе еще не решают всех про­блем космической тяговой энергетики. Даже если эти скорости бу­дут огромными, а тяга ничтожно мала, двигатель не сможет сооб­щить космическому аппарату нужное ускорение. По-видимому, космические ядерные двигатели придется использовать главным об­разом как двигатели малой тяги, пригодные для коррекции, манев­рирования, но не для старта с Земли и других крупных небесных тел. Возможно, что через несколько лет ядерные двигатели с твер­дофазными реакторами удастся использовать на верхних ступенях ракет-носителей (верхних потому, что на нижней ступени эти дви­гатели вызвали бы радиоактивное заражение). Во всяком случае, жидкостные ракетные двигатели будут служить еще долго.

Освоение Космоса человечеству пока обходится чрезвычайно до­рого. За программу «Аполлон» американцам пришлось заплатить 25 млрд. долларов. Ясно, что рассматривать планеты как объекты, с которых ценные вещества будут доставляться на Землю, пока не приходится. Другое дело—«разработка на месте», т. е. организация космического производства прежде всего для жизнеобеспечения, ска­жем, постоянных лунных или планетных поселений. Этот этап ос­воения Космоса, собственно, начался на наших глазах.

Надо признать, что пока мы еще очень мало знаем о мине­ральных богатствах Луны, тем более планет. Вполне возможно, что на Луне и земноподобных планетах есть минеральные ресурсы, ана­логичные земным. Наиболее ценные из них в небольшом количестве будут, вероятно, доставлены на Землю, остальные пойдут на орга­низацию индустрии в Космосе По-видимому, начинать надо с Луны и Марса, где создание сначала временных станций, а затем и постоянных поселений вполне реально. Труднее (из-за близости к Солнцу) освоить Меркурий. Сегодня даже представить себе невоз­можно освоение Венеры — слишком негостеприимен ее мир. Пла­неты-гиганты в далеких планах освоения Солнечной системы рас­сматриваются главным образом как источники термоядерного топ­лива. Более перспективны в смысле освоения крупные спутники, хотя конкретных проектов на этот счет пока не существует.

Заманчиво поймать какой-нибудь железный астероид и пере­вести его (с помощью ракетных двигателей) для разработки в ок­рестности Земли — при диаметре астероида 720 м его хватило бы для удовлетворения годовой потребности человечества в железе. Однако сегодня на полеты к астероидам, тем более на их «бук­сировку» потребуются колоссальные затраты.

Освоение ближнего Космоса не следует сводить к поискам и использованию вещественных богатств космических тел. Задачу мо­жно сформулировать шире. Есть два пути приспособления человека к враждебным ему условиям космической среды. Первый из них состоит в том, что в кабинах космических кораблей системы жиз­необеспечения создают миниатюрный «филиал Земли», земной ком­форт. В микромасштабе ту же функцию выполняют скафандры. На первых стадиях освоения Луны и других небесных тел придет­ся довольствоваться этим. Но, «закрепившись» на Луне, построив первые лунные жилища, по характеру системы жизнеобеспечения напоминающие кабины космических кораблей, человечество, воз­можно, приступит к реорганизации самой Луны, к искусственному созданию на ней в глобальном масштабе обстановки, пригодной для обитания. Иначе говоря, не пассивное приспособление к враждеб­ной внешней космической среде, а изменение ее в благоприятную для человека сторону, активная переделка внешней среды в «зем- ноподобном» духе — вот второй путь, обеспечивающий возможность расселения человечества в Космосе.

Конечно, второй путь труднее первого. В некоторых случаях он неосуществим или кажется неосуществимым. Так, создание вокруг Луны постоянной атмосферы за счет газов, полученных искусствен­но из лунных пород, представляется нереальным, фантастическим, главным образом из-за слабой лунной гравитации. Гравитация на лунной поверхности в 6 раз меньше земной, и искусственная лун­ная атмосфера должна быстро улетучиться. Но тот же проект для Марса принципиально вполне осуществим, и возможно, что когда- нибудь усилия человечества превратят Марс в маленькую Землю. Впрочем, и для Луны могут быть открыты способы, обеспечиваю­щие стабильность ее искусственной атмосферы. А тогда на Луне, быть может, удастся создать и гидросферу, и биосферу. Мертвый мир Луны будет оживлен человеческим Разумом.

Из всех планет Солнечной системы Марс, несомненно, первым подвергнется «колонизации». Пилотируемые полеты к Марсу проек­тируются на 90-е годы текущего века, а высадка первой экспедиции на Марс — до 2000 года.

Однако уже сейчас Марс обзавелся искусственными спутника­ми, и на его поверхность опустились советские автоматические стан­ции. Это случилось всего через 5 лет после посадки таких станций на Луну, несмотря на то что даже при наибольшем сближении с Землей Марс почти в 150 раз дальше Луны—факт многозначи­тельный, иллюстрирующий необычайно бурный прогресс космонав­тики.

Если бы мы располагали двигателем, который на протяжении всего полета к Марсу придавал бы космическому кораблю ускоре­ние, равное 9,8 м в секунду, то до Марса можно было бы добрать­ся всего за неделю. Сейчас пока невозможно представить, как по­дойти к техническому решению такой задачи, но и утверждать, что средства межпланетных сообщений останутся такими же, как и сегодня, тоже нельзя. Впрочем, если речь идет о Марсе, то и при современном уровне техники его освоение вполне возможно. Веро­ятно, стадийность заселения Марса и Луны будет одинаковой.

Освоение Солнечной системы — это не только полеты на пла­неты, их спутники и заселение некоторых из них людьми и автома­тами. Это прежде всего и раньше всего переделка нашей Земли по вкусу и требованиям человечества. Не все нравится нам в нашей космической колыбели. Пока человечество находилось в младен­ческом состоянии, с этим приходилось мириться. Но сейчас оно на­столько повзрослело, что не только вышло из своей колыбели, но и почувствовало в себе силы заняться коренной переделкой собст­венной планеты.

Нет недостатка в проектах искусственного изменения климата. Например, предлагается перегородить плотиной Берингов пролив и перекачивать атомными насосами теплую воду Тихого океана в Ле­довитый океан. Есть немало проектов изменения направления тепло­го течения Гольфстрим, в частности использование его для отеп­ления североамериканского побережья. Большую популярность при­обрели проекты поворота вспять крупнейших рек Сибири и обводне­ния с их помощью засушливых районов Средней Азии. Есть ана­логичные проекты «оживления» Сахары и других пустынных райо­нов Земли. Все эти проекты объединяет один недостаток — в них не учитываются последствия их реализации, которые могут ока­заться катастрофическими (например, поворот Гольфстрима к по­бережью Северной Америки вызовет оледенение Европы). Теми же пороками страдают и проекты обширных водохранилищ, новых ка­налов и вообще всяких крупных искусственных изменений в физи­ческой природе Земли, в том числе искусственного уменьшения об­лачности или обильного дождевания.

Следовательно, переделке Земли должно предшествовать тщатель­ное научно обоснованное прогнозирование последствий вмешатель­ства человечества в установившееся равновесие природных явлений.

Не умея пока переделать собственную планету, человечество тем не менее обсуждает радикальные проекты переделки всей Сол­нечной системы. Нашу самоуверенность можно, пожалуй, оправдать тем, что реализация этих проектов—дело далекого будущего, дело неимоверно трудное, к которому надо готовиться загодя.

В астрономии по традиции принято называть планеты «небес­ными землями». Условность этого термина ныне очевидна — даже в нашей Солнечной системе, строго говоря, ни одна планета не по­хожа на Землю. При переделке Солнечной системы главной целью, очевидно, будет исправление этого «недостатка природы». Говоря яснее, человечество, вероятно, построит вокруг Солнца годные для жизни искусственные сооружения, максимально использующие за­пасы вещества планет и животворящую энергию Солнца.

Истоки этой идеи мы находим у К. Э. Циолковского в его про­екте искусственных планет земного типа или гораздо меньших «кос­мических оранжерей». С точки зрения чисто количественной запаса вещества в одних планетах-гигантах вполне хватило бы на изготов­ление нескольких сотен «искусственных земель» или нескольких со­тен тысяч «космических оранжерей». В принципе можно было бы перевести все их на более близкие к Солнцу орбиты. Беда в том, что качественно планеты-гиганты для этой цели неподходящи — нельзя же строить «искусственные земли» из водорода или других газов (если, конечно, не предварить это строительство термоядер­ным синтезом тяжелых элементов).

Некоторые исследователи (И. Б. Бестужев-Лада и независимо от него Ф. Дайсон) предложили окружить Солнце исполинской ис­кусственной сферой, на внутренней поверхности которой разместить все, почти неисчислимое к тому времени человечество. Такая сфера полностью улавливала бы излучение Солнца, и эта энергия стала бы одной из основных энергетических баз «бывших» землян («быв­ших» потому, что на постройку такой сферы придется израсходо­вать вещество всех планет, в том числе Земли). Несколько лет на­зад было, однако, показано, что такая сфера динамически неустой­чива, а значит, и непригодна для обитания.

В некоторых проектах предлагается, не покидая нашу колыбель и не «стирая ее в порошок», наращивать Землю извне за счет ве­щества других планет. Очевидно, при таком наращивании все но­вых и новых этажей прогрессивно будет возрастать сила тяжести, что сильно затруднит не только строительство «новой Земли», но и обитание на ней чрезмерной «отяжелевших» людей.

В проектах проф. Г. И. Покровского взамен «Сферы Дайсона» предлагается создание вокруг Солнца из вещества планет различ­ных устойчивых твердых динамических конструкций.

В последнее время большую популярность приобрели проекты американского исследователя О’Нейла, рассчитанные на реализацию в течение ближайшего полувека. О’Нейл предлагает постепенно расселить человечество в громадных металлических станциях-ци­линдрах, где предполагается создать вполне земной комфорт вплоть до пастбищ и облаков, извергающих дождь. Вращение цилиндров вокруг оси создаст искусственную тяжесть, причем цилиндры долж­ны быть ориентированы так, чтобы их основание постоянно было направлено на Солнце. Здесь в торце станции предполагается раз­местить электростанцию, дающую мощность 120 киловатт на каж­дого обитателя «искусственной планеты».

Первая станция рассчитана на 10 000 человек. При радиусе 100 м она должна иметь в длину 1 км. Скорость ее вращения — один оборот за 21 секунду. Станция второй очереди должна об­ладать внутренней поверхностью в 10 раз большей, чем у первой модели. К 2008 году спроектирована станция длиной 40 км и диа­метром 7 км, в которой должны разместиться 20 млн. человек! Через полвека, если верить О’Нейлу, 90 % населения Земли пере­селится в его цилиндры!

Можно быть, однако, уверенным, что этого наверняка не про­изойдет. Цилиндры О’Нейла отнюдь не решат современных проблем человечества, в том числе социальных и экологических. Проекты американского ученого несут в себе явные черты утопии. Достаточ­но представить себе жизнь 10 000 человек внутри первого цилинд­ра длиной всего 1 км, чтобы ощутить физический и психологический дискомфорт, который ожидает землян, рискнувших покинуть на­долго родную планету. Нет, еще много веков (если не навсегда) Земля останется для человечества не только его колыбелью, но и любимой отчизной.

Во всех этих кажущихся фантастическими проектах, безуслов­но, верна основная идея: освоение Солнечной системы человечест­вом завершится лишь тогда, когда оно полностью и наиболее удоб­ным для себя образом использует вещество и энергию этой системы, в первую очередь Земли.

Путь к звездам лежит через недра Земли.

Похожие статьи:

1. Луна изменила направление вращения оси Земли
2. Кометы – пришельцы из дальнего космоса.
3. Луна, спутник Земли
4. «Горячее» рождение Земли
5. Время и движение Земли