Всем привет! В прошлом выпуске мы говорили о том, что скорее всего, человечество появилось раньше большинства других цивилизаций во Вселенной. Космос пока что пуст и необитаем. А значит, нам будет проще захватить его! Сегодня поговорим про то, как расселиться по всей вселенной за три простых шага. Нам даже не понадобятся фантастические технологии (почти)!
Оказывается, совсем несложно захватить целых 4 миллиарда галактик, всего за несколько относительно простых шагов и 6 часов солнечной энергии. В недавно опубликованной статье про межгалактическое распространение разумной жизни американские ученые Стюарт Армстронг и Андерс Сандберг разработали и математически обосновали вполне практические шаги.
Три простых шага
Вот что нам нужно сделать.
- Шаг первый: разобрать Меркурий и построить рой Дайсона, множество солнечных панелей вокруг Солнца.
- Шаг второй: создать самовоспроизводящиеся зонды.
- Шаг третий: запустите самовоспроизводящиеся зонды во все доступные галактики.
В научной фантастике экспансия человечества во Вселенной обычно начинается в пределах нашей галактики, Млечного Пути. После того, как новая звездная система занята, человечество переходит к следующей звезде и так далее, пока мы не распространимся на всю галактику.
Затем человечество добирается до следующей ближайшей галактики, и процесс повторяется.
Но добраться до самых дальних галактик не сложнее, чем до ближайших. Просто это займет больше времени. Поэтому наиболее эффективно будет отправить зонды во все стороны сразу!
Когда зонд прибудет в галактику назначения, он будет искать планету для создания базы, воспроизведет еще один рой Дайсона и запустит новую волну зондов, чтобы достичь каждой звезды в галактике. И тогда каждый зонд в этой галактике перезапустит цивилизацию.
Пусть это кажется безумной фантастикой, но на самом деле, эти шаги не так сложны, как кажется на первый взгляд. Технологии, с помощью которых они могут быть реализованы, намного проще, чем обычно описывают в романах.
Требуемые материалы и технологии не слишком выходит за рамки наших сегодняшних возможностей. Время, необходимое для всего этого подвига, незначительно в космических масштабах. А энергии и ресурсов на первый шаг нам потребуется совсем мало по сравнению с тем, что имеется в нашем распоряжении в Солнечной системе.
Конечно, "физически возможно" вовсе не означает "достижимо учеными в ближайшее время". Поэтому в модели вводится два допущения для большего правдоподобия. Первое: любой процесс в естественном мире может быть воспроизведен с помощью человеческих технологий. Люди, как правило, успешно копируют природу или используют ее как часть механизмов. И второе: любая задача, которая может быть выполнена, может быть автоматизирована. Люди доказали свою способность автоматизировать процессы, а с развитием искусственного интеллекта это начнет получаться еще лучше.
Рой Дайсона
Итак, мы собираемся запустить зонды во все доступные галактики. Это означает, что нам нужно от ста миллионов до ста миллиардов зондов. Где мы возьмем энергию для всех этих запусков?
Нам не нужно придумывать экзотические источники энергии и нарушать законы физики. Мы можем использовать само солнце! Вот почему мы собираемся создать рой Дайсона.
Рой Дайсона - это просто множество солнечных батарей, вращающихся вокруг Солнца. Самая простая конструкция предполагает использование легких зеркал, направляющих солнечное излучение в фокусные точки, где оно преобразуется в энергию - например, с помощью тепловых двигателей и солнечных элементов.
Рой Дайсона имеет серьезные преимущества по сравнению со сплошной сферой Дайсона. Рой не подвержен внутренним силам, которые могли бы разрушить его, и его можно изготовить из простых и обычных материалов.
Однако даже с роем могут возникнуть потенциальные проблемы. Орбиты спутников должны быть скоординированы, чтобы избежать столкновений и перекрытия друг друга. В современной литературе уже существуют реалистичные схемы орбит, и спутники будут иметь в своем распоряжении запас горючего для незначительной коррекции курса.
Эффективность солнечных батарей также не будет проблемой. Нам понадобится лишь небольшое количество энергии для обеспечения нашей экспансии во Вселенную по сравнению с энергией, которую сможет собрать рой Дайсона.
Самая большая проблема, которую необходимо решить, заключается в том, как получить все материалы, необходимые для изготовления солнечных батарей, даже при условии самой облегченной конструкции, возможной с использованием современных материалов.
Разобрать Меркурий
Для того, чтобы создать такое количество спутников и зеркал, понадобился бы объем ресурсов размером с Меркурий. И именно его мы и собираемся использовать.
Потенциально существуют и другие пути получения материала, но возможность разбирать Меркурий на части — это консервативное предложение, как бы странно это ни звучало.
Нам не понадобятся не существующие пока суперматериалы, для создания роя с чрезвычайно тонкими и эффективными батареями и необыкновенно легкими конструкциями.
Меркурий очень удобен для этой цели по сравнению с другими планетами и поясом астероидов. Его орбита находится ближе всего к Солнцу, где удобнее всего расположить рой. Меркурий - скалистая планета, на 70% содержит металлы и на 30% силикаты.
Эти материалы мы сможем превратить в отражающие поверхности для роя и использовать для создания тепловых двигателей и солнечных батарей.
Меркурий вращается вокруг Солнца на среднем расстоянии 58 млн. км. Следовательно, сфера вокруг Солнца с таким радиусом имела бы площадь поверхности порядка 10^22 квадратных метров.
Масса Меркурия составляет порядка 3*10^23 килограммов. Теперь давайте предположим, что мы используем примерно половину планеты для создания роя.
Если мы консервативно представим, что рой представляет собой твердую сферу вокруг Солнца, мы можем рассчитать массу такой сферы на квадратный метр. Для этого разделим половину массы Меркурия на поверхность такой сферы. Результат составляет 3,92 кг/м^2. Этого более чем достаточно!
Железо имеет плотность 7874 кг/м^3, поэтому мы можем изготовить зеркала толщиной не менее полумиллиметра. Зеркала с такой толщиной напыления существуют сейчас. Скорее всего, мы будем использовать конструкцию с гораздо более тонкой отражающей пленкой порядка 0,001 мм, поддерживаемую сетью жестких стоек.
Теперь давайте разберем Меркурий и построим этот рой.
Мы собираемся создавать Дайсона в процессе разборки. Мы получаем материал с планеты, создаем новую часть роя, и по мере того, как создаем новые спутники, мы получаем больше энергии для большей разборки планеты, и так далее.
По сути, нам нужен такой цикл: мы добываем необходимый материал, выводим его на орбиту, делаем из него солнечные батареи, получаем энергию от этих батарей и используем эту энергию для добычи большего количества материала, и так цикл повторяется.
Для запуска такой самодостаточной системы на Меркурии понадобится 1 км^2 солнечных панелей, построенных на Меркурии. После этого в нашем распоряжении появляется больше энергии для увеличения объема добычи, и процесс может легко ускориться в геометрической прогрессии. Фактически, осуществимость демонтажа Меркурия зависит от того, получим ли мы экспоненциальный цикл обратной связи или нет. Если мы не сможем завершить цикл или если он не будет хотя бы близок к экспоненциальному, то нам не повезло. Процесс застопорился бы или замедлился на нерациональный промежуток времени.
Если мы хотим, чтобы энергия, имеющаяся в нашем распоряжении, увеличивалась экспоненциально, количество спутников должно увеличиваться на фиксированный процент в каждом цикле.
Это означает, что энергия, необходимая для добычи полезных ископаемых, вывода их на орбиту и создания спутников, должна оставаться почти постоянной или уменьшаться с каждым циклом.
Но это не вызывает большого беспокойства. Добыча материала и изготовление солнечных батарей не должны потреблять больше энергии по мере демонтажа.
Напротив, ближе к концу разборки потребуется меньше энергии для доставки материала на орбиту, поскольку гравитацию Меркурия будет намного легче преодолеть. Потенциальной проблемой может быть охлаждение ядра Меркурия, но это фиксированная величина, и тепло Меркурия может быть использовано для получения большего количества энергии.
Итак, мы сможем создать экспоненциальный цикл добычи ресурсов и строительства роя Дайсона. Как же мы собираемся управлять этим процессом?
И вот тут возникает наше допущение, что «любая задача, которая может быть выполнена, может быть автоматизирована».
При автоматизации сам масштаб проектов не станет для нас проблемой. Новые машины и фабрики могут быть построены практически без вмешательства человека. Время, материал и энергия станут единственными необходимыми ресурсами.
Обнадеживает то, что уже в 80-е годы существовали вполне реалистичные проекты автоматизированной лунной станции. Несомненно, в будущем мы сможем добиться гораздо большего прогресса в автономных устройствах.
Если КПД солнечных батарей составит 30%, и 90% этой энергии будет направлено на расширение производства, то Меркурий будет полностью разобран за 31 год, причем большая часть массы будет собрана за последние четыре года.
Конструкция зондов
Теперь, когда мы создали рой Дайсона, у нас есть энергия для запуска бесчисленных самовоспроизводящихся зондов во Вселенную.
Наши зонды должны быть способны безопасно приземляться на другие планеты или астероиды, использовать их ресурсы для создания собственных копий. Создавать другие рои Дайсона, запускать еще одну волну зондов и, в конечном счете, основать цивилизации в других звездных системах.
Предполагая, что создание самовоспроизводящихся зондов станет возможным с помощью технологий будущего, мы, по сути, используем предположение "Все, что возможно в естественном мире, также может быть сделано под контролем человека".
Каждое живое существо способно к самовоспроизведению. Самый маленький желудь весит 1 грамм, а ведь желудь — это фабрика на солнечной энергии для производства большего количества желудей, которая в процессе создает большие сооружения, а именно дубы.
Аналогично в наших зондах, нам копировать часть системы, которая сможет расти и развиваться.
Масса самого репликатора может быть крайне мала. Чрезвычайно компактной конструкцией был бы алмаз, изготовленный из углерода-12 и углерода-13. Два изотопа будут кодировать биты 0 и 1. Емкость такой памяти составляла бы 6 миллиардов терабайт на грамм. Это в сто раз больше, чем емкость молекул ДНК. Общий объем данных в человеческом мире мог бы уместиться примерно в 500 граммах такого хранилища.
Помимо репликатора, зонду понадобится топливо для торможения при приближении к месту назначения.
Возможны три типа топлива для замедления. Это расщепление ядра, ядерный синтез и аннигиляция материи-антиматерии.
Мы знаем свойства этих источников энергии и законы орбитальной механики, и можем рассчитать необходимую массу топлива с учетом различных величин замедления. С учетом наиболее разумных комбинаций стартовой скорости и типа топлива нам понадобится не более 3 килограмм антиматерии, или 31 тонна ядерного топлива, для скорости в 99% скорости света и 50% скорости света соответственно.
Также мы можем учитывать дополнительные факторы, чтобы сберечь горючее.
Например, траектория зонда может быть рассчитана так, чтобы использовать гравитационные маневры для замедления. В галактике назначения могут быть использованы магнитные паруса. Более того, расширение Вселенной означает, что некоторое замедление будет происходить само собой, и зонды, запускаемые к далеким галактикам, будут прибывать с небольшой скоростью.
Еще одной частью конструкции зонда должен быть защитный экран. Межгалактическое пространство не пусто. Зонды могут столкнуться с пылью, а на релятивистских скоростях столкновения могут легко разрушить наши зонды.
Другое решение - просто запустить избыточные зонды, чтобы компенсировать риск, что некоторые из них могут быть уничтожены.
При скоростях от 50% до 80% скорости света запуска двух зондов на галактику достаточно, чтобы ожидать прибытия хотя бы одного. Если зонды движутся со скоростью 99% от скорости света, то нам нужно было бы запустить 40 зондов в каждую галактику.
Этап запуска
Итак, мы выбрали подходящую конструкцию для зондов. Для их изготовления потребуется меньше материала, сем на рой Дайсона.
Конечная совокупная масса всех зондов, включая резервные, составляет порядка от 10^11 до 10^12 кг. Это масса одной горы.
Рой Дайсона будет работать и обеспечит нас всей необходимой энергией. Пришло время запускать зонды.
Мы будем использовать не ракеты, а стационарную систему запуска.
Ракеты излишне сложно и неэффективно использовать для достижения ускорения до релятивистских скоростей. Они должны перевозить топливо, которое, в свою очередь, придется ускорять, а потребность в топливе увеличивается экспоненциально с изменением скорости, которой мы хотим достичь.
Фиксированные системы запуска позволяют избежать этих сложностей и могут быть использованы много раз.
Например, мы могли бы использовать пушки Гаусса, электромагнитные ускорители. По сути, это длинные стволы, вокруг которых расположены катушки, которые включаются и выключаются в определенное время, так что зонд в стволе ускоряется за счет магнитного притяжения, создаваемого катушками.
С помощью таких магнитных пушек мы могли бы запускать наши зонды в космос целыми партиями.
Также мы можем использовать солнечные паруса, ускоряемые лазерами или пучками частиц.
Для разных типов топлива и разной массы наших зондов получится разное время, необходимое для запуска, если вся энергия роя Дайсона будет полностью направлена на выполнение этой задачи.
Если репликаторы в зондах будут весить 30 грамм, то запуск всех зондов займет от двадцати минут до шести часов. Шесть часов солнечной энергии — это максимум, который нам понадобится.
Если репликатор будет весить 500 тонн, нам потребовалось бы от 700 до 10 000 лет солнечной энергии.
Но даже это выглядит вполне осуществимым, если учесть, что человечество может просуществовать миллионы лет и со временем сможет направить часть энергии роя Дайсона на запуски, и не обязано запускать все зонды сразу.
Галактики и Вселенная
Итак, зонды запускаются во все доступные галактики, и путешествие начинается.
Как только первая волна отправится в путь, мы сможем запустить новую волну зондов в пределах Млечного Пути на более низких скоростях.
Таким образом, мы начали бы экспансию в нашу родную галактику только после того, как отправили зонды во внешнюю Вселенную.
Тем временем зонды, которые мы запустили в другие галактики, будут постепенно продолжать создавать новые цивилизации в течение следующих 10 миллиардов лет, и после этого наша экспансия будет завершена.
Срок в 10 миллиардов лет может показаться огромным, но Вселенная просуществует триллионы лет.
У будущего человечества будет достаточно времени, чтобы насладиться даже самыми отдаленными галактиками. При скоростях от 50% до 99% от скорости света зонды достигнут от 116 миллионов до 4 миллиардов галактик.
Чем выше скорость, тем большего числа галактик могут достичь зонды, потому что Вселенная расширяется ускоряющимися темпами. И с течением времени все большее число галактик навсегда станет недосягаемым. Если мы не сможем найти способ обойти ограничение скорости света.
Заключение
Теперь вы знаете, как можно захватить всю Вселенную.
Это не означает, что нужно сделать все именно так. В статье Армстронга и Сандберга предложено множество возможных конструкций и методов на каждом этапе, но, безусловно, есть еще много альтернатив.
Более того, использовали консервативные допущения. Реальные проекты, вероятно, будут эффективнее.
Смысл статьи состоял в том, чтобы проиллюстрировать, что этот подвиг в принципе возможен при космически незначительных затратах времени и энергии.
Соответственно, возникает вопрос – если так легко распространится на всю Вселенную, то почему к нам еще никто не прилетел?
Существуют миллионы галактик, жители которых потенциально могли бы достичь нас к настоящему времени, и все же мы не видим никаких инопланетных зондов в нашей системе.
Это может просто означать, что там почти никого больше нет. Или что наше время для начала экспансии во Вселенную еще более ограничено, чем мы думали ранее.
Мало того, что Вселенная расширяется с ускоряющейся скоростью, делая все больше и больше галактик навсегда недосягаемыми, но инопланетяне также могут быть там, захватывая галактики вместо нас.
Как вы думаете, нужно ли человечеству реализовать такой проект? И что нам делать после того, как мы распространимся на все Галактики? Напишите в комментариях.
Канал «Феи / Роботы / Пришельцы» можно читать на Дзен, в Телеграме и ВКонтакте. Аудиоверсия подкаста доступна на сервисах Яндекс.Музыка, Apple Podcasts, Google Podcasts и в подкастах ВКонтакте. Видео-версию смотрите на канале YouTube.
Поддержать канал можно на сервисе Boostyпо ссылке в описании.
Оставляйте комментарии и ставьте оценки. Не забудьте подписаться на канал, чтобы не пропустить новые выпуски. Скоро увидимся!