Уже скоро: готовится полет к Альфе Центавра

— Сегодня в Нью-Йорке вы и Стивен Хокинг представляете новый проект Breakthrough Starshot, цель которого — запуск граммового наноспутника к звездной системе Альфа Центавра. Предполагается, что такой наноспутник, «подгоняемый» лазером с Земли, сможет лететь к Альфе Центавра со скоростью в 20 процентов от скорости света, а это 60 000 км/с! Откуда у вас появилась такая идея — наноспутник, управляемый лазером?

— Я достаточно сильно сфокусирован на научно-технологических разработках. Меня назвали Юрием в честь Гагарина — и я воспринимаю это как некое послание от родителей. Длительное время я учился в МГУ, потом работал в ФИАНе. Читал книги Иосифа Шкловского и Карла Сагана, и все связанное с космосом меня очень интересовало. Но когда становишься ученым — начинаешь скептически смотреть на разные прожектерские проекты типа межзведных путешествий.

У межзвездных путешествий есть богатая история вопроса. Но все размышления об этом упирались в двигатель, то, что по-английски называется propulsion. Есть конечное количество вариантов: термоядерная энергия, антиматерия, солнечный парус и некоторые другие. Идея солнечного паруса не новая, и когда мы занялись всерьез изучением истории этого вопроса, то выяснили, что такую идею высказывал еще Иоганн Кеплер в 1610 году. Первое серьезное предложение было сделано в 1924 году российским ученым Фридрихом Цандером. Он подал заявку в комиссию по изобретению, но ее отклонили, потому что она слишком опережала свое время. Но Цандер уже в те годы реально описал то, о чем мы говорим сейчас. Правда, он описывал это, исходя из солнечной энергии, ведь лазеров тогда не было.

Но когда были созданы лазеры, Роберт Форвард активно начал разрабатывать тему полета к звездам с помощью паруса и лазерной энергии. К сожалению, все это упиралось в то, что нужен был гигантских размеров лазер, чтобы «толкать» тяжелый космический корабль с огромным парусом. На этом все проекты заканчивались, потому что это практически нереализуемо. Так же к этому относился и я.

После того как некоторые из наших инвестиций — Mail.ru, Facebook, Twitter, WhatsApp, Alibaba — оказались более или менее удачными, возникла идея опять подумать о науке.

Один из проектов, проработкой которого мы занялись, — это межзвездные путешествия, хотя я продолжал скептически к ним относиться.

Но мы проделали определенную работу в рамках консультационного совета, в который входили разные ученые, и месяцев шесть тому назад я с удивлением обнаружил, что реализация этого проекта вполне возможна в ближайшее время. И связано это с развитием некоторых технологий, которые произошли за последние 15 лет. 15 лет назад Breakthrough Starshot был бы научной фантастикой. A теперь это уже не научная фантастика, а наука.

— Какие технологии за 15 лет сделали это возможным?

— Их, пожалуй, три, и они никак не взаимосвязаны. Но если их соединить — то как раз получается, что межзвездное путешествие не за горами: до него не сотни, а десятки лет!

Первая технология — это прогресс в области микроэлектроники. Это относится не только к чипам, как таковым, но и к микроэлементам. Камера, которая находится в телефоне, имеет размер в 100 раз меньше и стоит в 100 раз дешевле, чем 15 лет назад. Сейчас на Amazon можно купить мегапиксельную камеру весом в несколько грамм за 10 долларов. И такой прогресс касается всех элементов миниатюрного космического корабля: фотокамеры, элементов питания, фотонных двигателей и систем навигации и коммуникаций. Все эти элементы подверглись влиянию «закона Мура», и теперь они весят и стоят экспоненциально меньше, чем 15 лет назад. Поразительно, что вес такого «звездного чипа», то есть фактически полноценного космического зонда, уже сейчас, по нашим оценкам, может не превышать одного грамма.

Вторая технология — солнечный парус. 15 лет назад он весил бы килограммы, а сейчас парус площадью 10 квадратных метров можно сделать весом в несколько грамм. Это связано с развитием нанотехнологий и метаматериалов, которое позволяет говорить о том, что можно сделать парус толщиной в несколько сот атомов, который будет обладать нужными свойствами. Мы не можем пока изготовить такой парус, но есть близкие образцы, и в целом понятна дорога, по которой надо идти.

Третье — это лазер. Если мы решаем проблему веса корабля, превращая его из сотен килограммов в граммы, то чисто математически оказывается, что нам нужен лазер мощностью 50–100 мегаватт. Это реально очень большой лазер, значительно, на многие порядки, превышающий современные возможности. И 15 лет назад такого рода лазер казался бы фантастикой, а сейчас — нет. За этот срок появилась технология фазовой синхронизации лазеров, с помощью которой можно, условно говоря, из большого количества одинаковых лазеров создать один большой лазерный луч. Фактически задача построения такого мощного лазера свелась к решению проблемы масштабирования.

Если объединить технологический прогресс в этих трех областях, то получается, что в обозримом будущем и за реальные инвестиции этот проект можно осуществить.

Мы не говорим, что это можно сделать за несколько лет и что все технические препятствия преодолены. Напротив, существуют серьезные технические препятствия (мы на данном этапе определили не менее 20). Но мы говорим, что этим можно заниматься, и мы начинаем этот путь. Мы будем финансировать подобные разработки, по крайней мере на первом этапе, чтобы можно было получить результат, скажем, через 20–30 лет.

— То есть ваша личная оценка, что до старта аппарата к Альфе Центавра пройдет 20–30 лет?

— Мы говорим «на протяжении одного поколения», и это где-то 20–30 лет. В любом случае это потребует десятилетия. Но в этом и есть основная идея: полет к другим звездам не за горами. Мы говорим, что световой парус — это единственный реалистичный способ на сегодняшний день. О термоядерных двигателях и использовании антиматерии мы не сможем серьезно говорить применительно к космическим полетам еще долгие годы.

— «Дорожная карта» перелета к другим звездам была опубликована неделю назад на сайте препринтов Arxiv.org, и эта работа существенно перекликается с вашим проектом. Это случайность или же автор — представитель вашей команды?

— Это Филип Лубин, он представляет Калифорнийский университет. Он входит в нашу команду, в наш консультационный совет. Туда же входит много специалистов в разных областях. Лубин — специалист по лазерам. Есть специалисты по микроэлектронике, межзвездной среде по атмосферной турбулентностии и адаптивной оптике… Кстати, в совет входит Роальд Сагдеев, который долгие годы возглавлял Институт космических исследований (ИКИ).

— Но что вы думаете про участие России в проекте Breakthrough Starshot? Как российским ученым и инженерам принять в нем участие?

— Начну с того, что в историческом плане Россия стояла у истоков этого проекта. Первым человеком, написавшим уравнение реактивного движения, был Циолковский. В 20-е годы прошлого века первым в мире свой проект солнечного паруса представил Фридрих Цандер, вдохновившись работами Циолковского. Он думал, что можно полететь на Марс, и рассчитывал на парус толщиной одну сотую миллиметра, который весил бы 300 килограмм. Площадь такого паруса составила бы 1 квадратный километр. При этом Цандер отмечал, что толщина паруса может быть меньше — 0,001 миллиметра, поскольку такой толщины мог достичь Эдисон.

Первое развертывание солнечного паруса в космосе было осуществлено Россией: это было сделано на космическом корабле «Прогресс М-15» 4 февраля 1993 года в рамках проекта «Знамя-2». Правда, тот 20-метровый парус использовался не как космический двигатель, а как дополнительный источник света на Земле, который создал солнечный зайчик диаметром 8 километров. Но все равно это был солнечный парус.

Был еще совместный проект ИКИ и американского Planetary Soсiety. Основателем общества был Карл Саган, и у него с коллегами был проект запуска реального солнечного паруса с российской подводной лодки. Но тот запуск не сработал, ракета, запущенная с лодки «Борисоглебск» 21 июня 2005 года, не смогла набрать необходимую скорость.

В 1913 году Борис Красногорский в романе «По волнам эфира» использовал солнечный парус. Братья Стругацие тоже на эту тему писали.

Наш проект является международным и, наверное, не может быть реализован отдельной страной или группой людей. Поэтому наша грантовая программа будет сугубо международная.

Все результаты исследований будут публиковаться в открытом доступе. Мы запускаем сайт, который будет содержать список вышеупомянутых технических задач и проблем, которые необходимо решить для успеха проекта.