FUTURYCON

В ближайшем будущем у человечества есть хорошие шансы расширить свое присутствие за пределами Земли, включая создание инфраструктуры на низкой околоземной орбите (НОО), на поверхности (и на орбите) Луны и на Марсе. Это создает множество проблем, поскольку жизнь в космосе и на других небесных телах влечет за собой всевозможные потенциальные риски и опасности для здоровья, не последними из которых являются радиация и длительное воздействие низкой гравитации.

Эти проблемы требуют новаторских решений; и за многие годы их было предложено несколько! Хорошим примером является концепция доктора Пекки Янхунена по созданию мегаспутникового поселения на орбите Цереры, крупнейшего астероида в Главном поясе. Это поселение обеспечит искусственную гравитацию для своих жителей, в то время как местные ресурсы позволят создать замкнутую экосистему внутри, что фактически приведет к «терраформированию» космического поселения.

Доктор Янхунен - физик-теоретик из Хельсинки, Финляндия, - не новичок в передовых концепциях. Помимо того, что он руководит исследованиями в Финском метеорологическом институте, он является приглашенным профессором в Университете Тату и старшим техническим советником компании Aurora Propulsion Technologies, где он руководит коммерческой разработкой электрического паруса для солнечного ветра (Electric Solar Wind Sail, E-sail), концепцию которого он предложил еще в 2006 году.

Статья, описывающая его идею, недавно появилась в сети и была отправлена для публикации в научный журнал Elsevier. Эту концепцию доктор Янхунен описал для издания Universe Today как «Терраформирование с точки зрения пользователя: создание искусственной среды вблизи Цереры и из ее материалов, которая способна разрастаться до такого же и даже большего количества населения, чем есть сегодня на Земле».

Вращающиеся космические среды обитания - это проверенное временем предложение и хорошая альтернатива (или дополнение) местам обитания на других небесных телах. Первый исторический пример этой идеи был приведен в книге Константина Циолковского 1903 года «Вне Земли», в которой он описал роторную станцию в космосе, которая могла вращаться для создания искусственной гравитации.

За этим последовало усовершенствованное предложение Германа Потоника в «Проблеме космических путешествий» (1929), Колесо фон Брауна (1952) и революционное предложение Джерарда К. О'Нила в «Высоких рубежах: человеческие колонии в космосе» (1976), описывающее вращающийся цилиндр в космосе – также известный как цилиндр О’Нила. Однако все эти концепции предназначались для станций на низкой околоземной орбите (НОО) или в точке Лагранжа Земля-Солнце.

Как считает доктор Янхунен, созвездие мегаспутников на орбите Цереры могло бы использовать местные ресурсы для создания условий, подобных Земле:

«Они обеспечивают земную гравитацию 1g, которая необходима для здоровья человека, особенно для того, чтобы дети вырастали здоровыми с полностью развитыми мышцами и костями во взрослом возрасте. У Цереры есть азот для создания атмосферы [среды] обитания, и она достаточно велика, чтобы обеспечить почти неограниченные ресурсы. В то же время она достаточно мала, чтобы ее сила тяжести была довольно слабой, поэтому подъем материалов с поверхности обходился бы дешево» (цитируется по тексту электронного письма в адрес Universe Today)

Согласно его исследованию, поселение мегаспутников будет состоять из вращающихся сред обитания, закрепленных на дискообразной раме через пассивные магнитные подшипники. Это позволит имитировать гравитацию в среде обитания, упростит перемещение внутри поселения и обеспечит низкую плотность населения.

По оценкам доктора Янхунена, плотность населения можно было бы поддерживать на уровне 500 человек на квадратный километр(190 человек на квадратную милю), тогда как в таких местах, как Манхэттен и Мумбаи, плотность населения составляет примерно 27 500 и 32 303 человека на квадратный километр соответственно. Первоначально поселок будет оборудован грунтом глубиной 1,5 м (~5 футов), который может быть углублен до 4 м (~13 футов).

Это позволит создать зеленые насаждения с садами и деревьями, которые будут производить кислород для поселения и очищать атмосферу от СО2 (а также обеспечить дополнительную защиту от радиации). Точно так же известно, что Церера имеет обильные запасы солей аммиака на своей поверхности (особенно в окресностях ярких пятен в кратере Оккатора), которые можно доставлять в поселение и преобразовать в азот для использования в качестве буферного газа.

Плоские и параболические зеркала, расположенные вокруг опорной рамы конструкции, будут направлять концентрированный солнечный свет на среду обитания, обеспечивая освещение и позволяя осуществляться фотосинтезу. Хотя создание такого поселения сопряжено с множеством технических проблем и потребует огромных затрат ресурсов, на самом деле во многих отношениях это будет проще, чем колонизировать Луну или Марс.

Несмотря на большую удаленность от Земли, преимущества создания среды обитания на орбите Цереры в сравнении с терраформированием Луны или Марса весьма существенные, а сложности по мнению д-ра Янхунена вполне преодолимы:

«В некоторых аспектах проще (нет необходимости в посадке на планету, нет пыльных бурь, нет долгой ночи). Во всех случаях основная проблема, вероятно, заключается в том, чтобы развернуть промышленное производство в удаленном месте - нужна робототехника и искусственный интеллект, но в целом они появляются сейчас».

Но, пожалуй, самым захватывающим аспектом этого предложения является тот факт, что он позволяет реально задействовать космический лифт! В контексте Земли такая конструкция пока остается весьма непрактичной (а также чрезвычайно дорогой), потому что гравитация Земли (9,8 м/с2, или 1g) накладывает серьезные ограничения на освоение космоса. Короче говоря, ракета должна достичь второй космической скорости 11,186 км/с (40 270 км/ч), чтобы преодолеть земное притяжение.

На Церере, однако, сила тяжести в несколько раз меньше, чем на Земле - 0,28 м/с2 (менее 3% от земной), что дает скорость разгона всего 510 метров в секунду (1836 км/ч). В сочетании с быстрым вращением космический лифт становится вполне осуществим и будет стоить дешево (по сравнению с транспортировкой их из других мест).

Кроме того, подобное поселение также полезно для исследования (и колонизации) внешней Солнечной системы. С большим населением и инфраструктурой вокруг Цереры, корабли, направляющиеся к Юпитеру, Сатурну и далее, будут иметь точки остановки для дозаправки и обеспечения припасов. Потенциальные пункты назначения для колоний могут включать Галилеевы луны, спутники Сатурна или орбитальные места обитания в обеих системах.

Это предоставит человечеству доступ к богатым ресурсам этих систем и откроет дорогу в век пост-дефицита. Между тем, это искусственное мегасозвездие вокруг Цереры обеспечит земную среду существования для значительной части населения Главного пояса астероидов, которую можно будет увеличивать в размерах, чтобы создать дополнительное пространство для гораздо большего числа людей. Как замечает доктор Янхунен:

«Мегаспутник Цереры может масштабироваться до сотен миллиардов людей, наверное, так что его хватит хотя бы на несколько столетий. Обсуждать будущее за пределами этого сложно, но в целом, распространение во многих местах - это то, чем обычно и занимается жизнь. С другой стороны, людям нравится жить во взаимосвязанном мире, к отдельным частям которого можно добраться, путешествуя».

По сути, концепция доктора Янхунена представляет собой сочетание космического строительства и использования ресурсов на месте (in-situ resource utilization, ISRU) с некоторыми ключевыми элементами терраформирования. Конечным результатом этого является проект масштабируемого поселения, которое могло бы позволить людям колонизировать непригодные для проживания части Солнечной системы. Когда речь идет о будущем человечества в космосе, очевидны как проблемы, так и выгоды.

Чтобы получить эти выгоды, нам нужно проявить огромную изобретательность и быть готовыми к новым свершениям!

В недавней статье «Почему поезд на воздушной подушке Aérotrain проиграл конкуренцию скоростному поезду TGV?» был рассказ не только о развернувшемся во Франции в середине 60-х годов прошлого века противостоянии концепцией аэропоезда и скоростной железной дороги, основанной на использовании модернизированной версии традиционных поездов, но также и о предшественниках аэропоезда из разных лет из разных стран.

Эти поезда (за исключением выигравшего конкуренцию TGV) никогда не осуществляли реальные пассажирские перевозки. Тем более, их маршруты никогда не пресекались, и они не могли по настоящему посоревноваться в скорости.

Но, зная их реальные или потенциальные технические возможности, можно устроить виртуальную гонку.

Да, они стартовали в разное время и в разных странах. Но, собрав их вместе, мы все-таки можем сравнить, на что они были способны:

1. Аэровагон инженера Абаковского: начало проекта – 1921 год ; максимальная скорость - 140 км/ч ; закрытие проекта – 1921 год .

2. Рельсовый дирижабль Schienenzeppelin: начало проекта – 1929 год ; максимальная скорость - 230,2 км/ч ; закрытие проекта – 1934 год (последняя модернизация), 1939 год (окончательно разобран).

3. Аэропоезд Вальднера: начало проекта – 1933 год ; максимальная скорость – 120 км/ч (скорость уменьшенной в 10 раз модели), 300 км/ч (проектная скорость реального поезда); закрытие проекта -1936 год.

4. Поезд на воздушной подушке Aérotrain: начало проекта – 1963 год ; максимальная скорость – 430,4 км/ч ; закрытие проекта – 1977 год .

Победителем в этой виртуальной «исторической гонке» вполне предсказуемо стал Aérotrain Жана Бертена. Очевидно, что запуск проекта на три десятилетия позже своих предшественников, предоставлял французскому аэропоезду серьезное технологическое преимущество перед его предшественниками.

Тем более, что именно благодаря тому, что предшественники «обкатали» варианты, стали понятны плюсы и минусы монорельса перед в сравнении обычными железнодорожными путями, а также влияние толкающего и тянущего винта на ходовые характеристики аэропоездов.

Как всегда в истории технологий, даже провальные проекты могут оказаться полезными для будущих инноваций. Будем надеяться, что учет причин прошлых неудач аэропоездов позволит таким проектам как Hyperloop , инициированный Илоном Маском, избежать провала.

Посмотрим, будущее покажет!

В последнее время появилось несколько резонансных исследований, в которых авторы пытались определить вероятность того, что мы живем в симулированной реальности.

Хотя перспектива окончательного получения положительного ответа выглядит не слишком радужной – и в принципе не очень приятно осознавать, что ты персонаж чьей-то «компьютерной игры», и отключить могут в любой момент, особенно, если «персонаж» обо всем догадается – странным образом во всех этих исследования прослеживается неявная попытка подыграть сторонникам теории симуляции. Исследователи как будто специально ищут аргументы для того, чтобы вероятность симуляции получилась выше.

А есть ли какие-нибудь аргументы, которые могут снизить эту вероятность, или вообще обнулить?

И, вероятно, самым очевидным кандидатом на роль аргумента-ниспровержителя является полная беспомощность нашей реальности перед постоянно растущей энтропией.

Энтропия в представлении естественных и точных наук обозначает меру необратимого рассеивания энергии (диссипация энергии – переход части энергии упорядоченных процессов в неупорядоченные и, в конечном итоге в теплоту) в замкнутых системах. Так как энтропия во Вселенной (которая неизбежно является замкнутой системой) всегда только возрастает, то ее часто ассоциируют со стрелой времени – необратимость энтропии и способность времени двигаться только в одном направлении неизбежно приводят к представлению об их взаимной связи.

Например, упрощенно эта связь проиллюстрирована в блокбастере Кристофера Нолана «Довод» - там обладание соответствующей технологией напрямую позволяет объектам и людям с инвертированной энтропией двигаться от следствия к причине, то есть назад во времени.

Но энтропия также имеет связь с информацией. Схематично это связь можно обрисовать примерно так: если реальность нашей Вселенной представить в виде комбинации битов информации, сочетание которых в каждый момент времени описывает состояние материи и протекающие с ней процессы, то любой последующий момент времени добавляет новую информацию, что сопровождается ростом энтропии.

Что же это означает с точки зрения теории моделирования? Вроде бы все классно: информация, биты… Бери и пользуйся, моделируй желаемую реальность.

Но почему из этого должна следовать неизбежность энтропии? Ведь создатель симуляции может не только произвольно манипулировать временем (перематывая симуляцию в любом желаемом направлении), но и заложить в своей модели любые способы протекания процессов, в том числе с инвертированной энтропией.

Если мы все-таки живем в симуляции, то есть два варианта объяснения этой странности:

1. Создатель симуляции имеет возможность смоделировать все по-другому, но просто захотел именно так как есть;

2. Создатель симуляции не имеет возможности избежать роста энтропии в своей симуляции.

Сценарий №1

Первое объяснение описывает случай, когда создатель затратил на симуляцию ограниченное количество имеющихся у него вычислительных ресурсов и может вполне «подкинуть в топку дров», но по какой-то причине этого не делает (возможно, пока не делает). Такой сценарий не позволяет нам окончательно разобраться в вопросе «живем ли мы в симуляции?», потому что:

- у нас нет возможности это подтвердить или опровергнуть;

- вопрос о неизбежности энтропии просто переносится на уровень выше, то есть на уровень «вселенной» создателя симуляции.

Это означает, что мы не сможем отследить возможные манипуляции симулятора, если он что-то подправляет в симуляции, так как он легко может корректировать наше восприятие, перепрограммируя его нужным образом. Мы даже не смогли бы заметить, когда симулятор «отматывает» свои модельные сценарии назад во времени, так мы просто ничего не могли бы вспомнить – согласно информационной теории Шеннона снижение энтропии (отмотка во времени назад, как в «Доводе») должна сопровождаться потерей предыдущей информации.

Но это не объясняет необратимость энтропии во Вселенной, ведь второй закон термодинамики справедлив для замкнутых систем, а сценарий с резервом вычислительных мощностей у создателя симуляции дает нам вариант незамкнутой системы – то есть потенциально он может поделиться с нами дополнительной информацией (энергией). И тогда вопрос просто откладывается: если сам создатель существует в замкнутой системе, то как работает энтропия на его «уровне»? А если он тоже существует в незамкнутой системе и над ним тоже есть «некто», то что происходит на том уровне? И так далее, и так далее…

Сценарий №2

В замкнутую систему мы возвращаемся, если объем вычислительных мощностей, затраченных создателем на симуляцию, соответствует его предельным технологическим возможностям и ни сейчас, ни в будущем увеличен быть не может.

Тогда логично предположить, что любое развертывание событий в симуляции ведет к возрастанию объема информации (накопленной о прошлых событиях и текущем состоянии смоделированной системы). К чему это приведет в представлении этой возможной симуляции?

Можно провести аналогию с обычной компьютерной игрой. Когда вы играете на компьютере, максимальные системные характеристики которого соответствуют предельным требованиям, сформулированным создателями игры, то вам приходится выбирать доступные способы снижения нагрузки на систему (например, упрощая отображения игровых персонажей или окружающего мира). Без этого игра будет тормозиться или вообще не запустится.

Вероятно, тоже самое может осуществляться посредством энтропии – она может быть способом «разгрузить симуляцию», избежать сбоев и зависаний.

Что же получается, возрастание энтропии практически доказывает тезис о том, что мы живем в симуляции?

Вернемся к изначальному вопросу, который исходил из того, что если бы мы жили в симуляции, то энтропия не должна была бы считаться неизбежной. В этом контексте, можно только утверждать, что существование энтропии всего лишь не опровергает вариант нашего существования в симулированной реальности, но и не доказывает обратного.

Но, все-таки, энтропия может в итоге стать ключом к решению гипотезы о симуляции, или, по крайней мере, ограничить возможные сценарии возникновения и перспектив таких симуляций. Но это уже тема, требующая отдельного рассмотрения.

Ну, и в завершение кое-что об энтропии:

В середине 60-х годов прошлого века во Франции началась реализация проекта по созданию высокоскоростного аэропоезда. Многим тогда казалось, что это тот самый новый супертранспорт, который сможет конкурировать с самолетами.

Идея поставить на крышу железнодорожного локомотива авиационный двигатель кажется простой, очевидной и гениальной. Тогда можно двигаться почти со скоростью самолета, но по земле.

Все было в пользу этой прорывной идеи: удобство, скорость и безопасность для пассажиров, да и инженерам создать такой поезд стало технологически возможным.

Интересно, что и раньше уже предпринимались попытки внедрить подобную технологию. Но все они не продвинулись дальше экспериментальных прототипов или масштабных моделей.

Возможно, первым был аэровагон инженера Абаковского, созданный и испытанный в 1921 году. Аэровагон представлял собой дрезину, снабжённую мотором от самолёта и двухлопастным винтом. Он мог развивать скорость до 140 километров в час, правда, издавая страшный грохот. Пробный вариант аэровагона проходил испытания и наездил около трёх тысяч километров пробега. Но после катастрофы, в результате которой из 22-ух пассажиров погиб сам конструктор и еще шесть человек, проект закрыли.

Следующая попытка была предпринята через 8 лет в Германии. Проект назывался «рельсовый дирижабль» потому, что представлял из себя вагон, по внешнему виду напоминающий дирижабль Zeppelin. Он был спроектирован и построен немецким авиастроителем-инженером Францем Крюкенбергом. В задней части располагался толкающий винт: он разгонял вагон до 230,2 км/ч, что было рекордом скорости того времени для рельсового транспорта. Был построен один единственный экземпляр, который из соображений безопасности ни разу в рейс не выходил и был окончательно разобран в 1939 году.

В 1933 году советские конструкторы спроектировали самую продвинутую на тот момент версию аэропоезда. Инженер Севастьяна Вальднера использовал авиадвигатель и пустил аэропоезд по монорельсу. Прототип был сконструирован в виде уменьшенной в 10 раз модели.

Потом события развивались также быстро, как должен был бы передвигаться аэропоезд: в 1934 году в подмосковном Бутове строится испытательный полигон длинной 8 км уже для поезда в натуральную величину; в 1935 году начинается подготовка трассы опытного кольца эстакады Ташауз – Чарджоу (ныне Дашогуз - Туркменабат), а в 1936 году по приказу Наркомата путей сообщения НКПС “Бюро аэропоезда Вальднера” неожиданно ликвидируют.

После этого, более двух десятилетий европейцам, да и всему миру, было не до совершенствования технологий пассажирских перевозок. Вторая мировая война и послевоенное восстановление требовали усилий в иных направлениях.

И вот в начале 60-х годов французский Aérotrain стал первым проектом, который получил одобрение со стороны первых лиц государства и правительственную поддержку и, как следствие, возможность довести идею до реальных пассажирских перевозок.

Инициатором проекта стал талантливый инженер Жан Бертен.

Он начинал работать в аэрокосмической компании Snecma, а с 1955 года самостоятельно занимался разработкой скоростных катеров аэроглиссеров.

Когда в начале 1960-х, французское правительство объявило конкурс на разработку скоростных железнодорожных путей, Жан Бертен решил, что принцип аэроглиссера было бы эффективно применить на железной дороге.

Бертен, конечно, знал о предыдущих попытках создания аэропоезда и причинах их неудач. Но он верил в успех.

Первую модель в масштабе 1/12 и длиной 1,4 метра Жан Бертен представил государственным властям и Национальной компании французских железных дорог SNCF уже в 1963 году.

Демонстрация воодушевила заказчиков и 15 апреля 1965 г. была учреждена компания по изучению аэродинамического состава Société d'étude de l'Aérotrain, которая уже к концу года (16 декабря 1965 г.) создала первый прототип Aérotrain 01 .

Параллельно концепции Бертена начал развиваться конкурирующий проект TGV , который был ориентирован на разработку скоростного поезда, передвигающегося по традиционным железнодорожным путям.

А уже в начале следующего года для Aérotrain 01 была открыта тестовая трасса длиной 6,7 км, на которой 21 февраля 1966 г. на глазах у прессы поезд разогнался до 100 км/ч. Через несколько дней он достиг 200 км/ч.

Это был успех. Но Бертену этого было мало. Он решил, что если вместо винтового двигателя установить на поезде реактивную турбину, то будет еще круче. Так и получилось, в декабре 66-го года Aérotrain 01 с реактивным двигателем в 1700 лошадиных сил развивает скорость 303 км/ч.

А еще через год 345 км/ч.

В том же году компания Бертена сконструировала двухместный Aérotrain 02, который в мае 1967 года разогнался на испытательном треке до 300 км/ч, а после того как и его оснастили реактивной турбиной Pratt & Whitney JT12 он достиг рекордной скорости 422 км/ч. Это произошло в конце января 1969 года.

Этот достижение позволило добиться начала строительства экспериментального 18-километрового пути между Руаном, к северу от Артене, и Сараном (Орлеан) на Луаре.

Но главная задача состояла не в простом достижении рекордных скоростей – на кону было создание скоростной версии пассажирского аэропоезда.

В июле 1969 года Aérotrain I80 был представлен публике, а уже в сентябре на испытаниях он развил скорость 250 км/ч. Это конечно было меньше, чем рекорды экспериментальных моделей, но это уже был реальный поезд, способный перевозить десятки пассажиров - в ноябре он проехал всю 18-километровую линию с полной загрузкой. Среди пассажиров было много журналистов и высокопоставленных лиц, в том числе министр транспорта.

Бертен задумался над созданием уменьшенной версии поезда. Аэропоезд на 44 пассажира под названием Aérotrain S44, проходил испытания с декабря 1969 года по январь 1972 года и в итоге достиг скорости 170 км/ч.

Прогресс был настолько стремительным, что концепцией заинтересовались за океаном. В 1970 году компания Rohr Industries начинает строительство в США прототипа под названием UTACV, конструкция которого разрабатывалась на основе на Aérotrain Бертена.

В это время сам Бертен занимался модернизацией своего Aérotrain I80. В марте 1974 году усовершенствованный Aérotrain I80 HV побил рекорд наземной скорости для рельсовых транспортных средств на воздушной подушке - 430,4 км/ч.

И вот наконец 21 июня 1974 г. правительство Франции подписывает контракт на строительство коммерческой линии между Ля Дефанс и Сержи. Жан Бертен добился своего — это был день триумфа.

И вдруг, спустя всего 26 дней после подписания, 17 июля 1974 года правительство Франции отозвало контракт, расторгнув его в одностороннем порядке без объяснения причин.

Лежащая на поверхности версия о том, что Жан Бертен был протеже президента Франции Жоржа Помпиду, благодаря чему и продвигался проект Aérotrain, а ставший в мае 1975 года новым президентом Валери Жискар д’Эстен лоббировал интересы конкурирующего проекта TGV , объясняет случившееся лишь частично.

Вариант сети скоростных электропоездов, разработанный национальным французским железнодорожным оператором SNCF , реально имел существенные преимущества перед Aérotrain.

При том, что TGV могли развивать сопоставимую скорость, около 300 км/ч, эти поезда, во-первых, могли двигаться по обычным железнодорожным путям, то есть не требовали прокладки специальных высокотехнологичных и довольно затратных трасс, и, во-вторых, TGV это обычный в принципе поезд, который можно составлять из множества вагонов.

Очевидно, неудачное развитие проекта стало причиной преждевременной смерти Жана Бертена в декабре 1975 года, который просто потерял смысл в жизни. Еще через два года проект окончательно закрыли, ликвидировав компанию Société d'étude de l'Aérotrain.

А еще через четыре года, в 1981 году, заработал бывший конкурент, а теперь единственный игрок на этом рынке проект высокоскоростных поездов TGV .

Этот и предшествующие ему провалы, казалось бы, обозначили все слабые места транспортных технологий, которые требуют строительства дорогостоящих и сложных трасс отдельных от обычных путей, и которые к тому же имеют ограничения по пассажирской вместимости из-за невозможности сцеплять вместе вагоны. Вот уже четыре десятилетия никто даже не пытается снова всерьез вернуться к теме аэропоезда.

Но анонсированная в 2013 году Илоном Маском идея Hyperloop по сути является своего рода версией аэропоезда, даже более усложненной. Похожие аэродинамические принципы предложено реализовать в закрытой вакуумной трубе, что гораздо сложнее, чем просто открытый монорельс, сконструированный Бертеном. В Hyperloop все также нет возможности сцеплять вагоны в составы.

Что же поддерживает веру Маска и многих, подхвативших его идею энтузиастов, в возможность успеха?

Если проект Hyperloop достигнет запланированных показателей скорости и экономической эффективности, то возможно это в очередной раз докажет, что у каждой технологии есть шанс для ее реализации, а Жан Бертен и его Aérotrain просто опередили свое время.

Будущее покажет!

Зонд фон Неймана это разновидность самовоспроизводящихся машин, концепцию которых в 60-х годах прошлого века сформулировал американский математик венгерского происхождения Джон фон Нейман.

Фон Нейман разрабатывал математическую теорию машин, которые могут создавать точные копии самих себя. Изначально их назначение не было связано с межзвездными перелетами, такое применение было осмыслено уже позже другими исследователями и теоретиками.

Так, например, потенциальные преимущества использования самовоспроизводящихся космических аппаратов-роботов для исследования галактики обсуждались Крисом Бойсом в его книге «Внеземная встреча: личная перспектива» 1979 года.

Бойс в своей книге предвидел следующий сценарий. Первоначально зонд фон Неймана, состоящий из межзвездной двигательной установки и универсального репликатора фон Неймана с интеллектом человеческого уровня, должен был быть запущен от домашней звезды к соседней звездной системе. По прибытии он будет искать сырье из местных источников, таких как астероиды, и использовать их для создания нескольких своих копий (включая свои ракетные двигатели). Затем копии будут запущены в следующее скопление соседних звезд. Этот процесс будет повторяться снова и снова, так что все большее количество идентичных зондов будет задействовано для проникновения во все более удаленные районы Галактики.

Отправив свои копии, зонд приступит к исследованию звездной системы, в которой он оказался. Он будет проводить научные исследования и передавать результаты обратно в точку происхождения. Его также можно использовать в качестве средства межзвездной колонизации путем создания искусственной поддерживающей жизнь среды, а затем имплантации в нее синтезированных плодовитых яйцеклеток, несущих геномы, транскрибированные из компьютерной памяти зонда. За эмбрионами такой колонии могут ухаживать роботы, также построенные с помощью зонда, пока те не станут достаточно взрослыми, чтобы функционировать независимо. Тогда они смогут свободно развивать свою собственную цивилизацию вокруг звезды-хозяина.

Большим преимуществом зонда фон Неймана является то, что, будучи универсальной машиной, он может использоваться для любых целей в своей целевой системе в зависимости от инструкций, отправляемых ему от его конечных создателей. Следовательно, по мере того, как создатели будут добиваться технических успехов у себя дома, они могли бы перепрограммировать удаленный зонд фон Неймана, например, для создания более быстрых ракетных двигателей для зондов следующего поколения или более чувствительного сенсорного оборудования, с помощью которого можно было бы изучать звездную систему-хозяин.

Существуют разные оценки того, как быстро можно распространить цивилизацию, используя зонды фон Неймана. В любом случае этот период должен исчисляться миллионами лет. Не менее сложно предсказать вероятное время создания нами подобных машин. Но при текущем уровне развития земных технологий это не выглядит нереализуемой фантастикой. Из трех необходимых для зонда технологий:

- мощный искусственный интеллект;

- возможность самовоспроизведения;

- межзвездная двигательная установка,

мы уже обладаем всеми тремя, но пока еще на недостаточно продвинутом уровне.

Любой серьезный прорыв в области ИИ или квантовых вычислений, в нанотехнологиях или в 3D-печати, выведет такое "невозможное изобретение" в разряд весьма реальных. А применение самовоспроизводящихся машин может оказаться полезным не только в космосе, но и на Земле, в самых разных отраслях: от исследования огромных сложно доступных уголков планеты до организма отдельно взятого человека.

1. Китай начал эксплуатацию крупнейшего в мире радиотелескопа

В самом начале года Китай запустил в эксплуатацию крупнейший в мире радиотелескоп под названием FAST. Его строительство было завершено еще 2016 году. Два года у китайских специалистов ушло на тестирование и отладку гигантского астрономического инструмента.

Диаметр тарелки радиотелескопа составляет 500 метров, что позволит ему не только надолго занять первую строчку в книге рекордов, но и заглянуть в самые отдаленные уголки Вселенной. Особенно на этот телескоп рассчитывают ученые, занимающиеся поисками внеземной жизни, ведь его чувствительность примерно в 2,5 раза, а дальность в 4 раза превосходит все другие имеющиеся радиотелескопы.

2. Начало первой миссии по исследованию полярных областей Солнца

9 февраля с мыса Канаверал в штате Флорида стартовал космический корабль Solar Orbiter Европейского космического агентства, который отправился к Солнцу с миссией, в ходе которой планируется впервые исследовать полярные области нашей звезды. Данные, которые корабль будет собирать в течение, по крайней мере, 4 лет, позволят лучше понять, как формируется и поддерживается огромный пузырь плазмы, охватывающий Солнечную систему.

Путь до звезды займет около двух лет. За это время аппарат совершит два гравитационных маневра: один рядом Венерой, а второй рядом с Землей, что позволит кораблю продвинуться к Солнцу на расстояние ближе, чем орбита Меркурия.

В момент наибольшего приближения аппарата Solar Orbiter к Солнцу, на высоте около 42 миллионов километров над его поверхностью, Солнце будет выглядеть в 13 раз ярче, чем с Земли, нагревая космический аппарат почти до 500 градусов Цельсия.

Solar Orbiter является кораблем первой из трех перспективных миссий, которые вместе нацелены на разгадку тайн Солнца.

3. Первый полет частного пилотируемого космического корабля

Илон Маск и его многочисленные компании в течение всего 2020 года множество раз попадали в заголовки СМИ. От многочисленных запусков очередных партий спутников всемирного интернета Starlink до презентаций интерфейса мозг-компьютер Neuralink, от высотных испытаний прототипа корабля Starship до дискуссий по поводу терраформирования Марса, казалось бы в любом прорывном технологическом направлении Маск и Ко знают как и чем удивить. Но все же главным его достижением этого года стоит признать полет в космос первого частного пилотируемого аппарата Crew Dragon, сконструированного компанией SpaceX.

Корабль стартовал 30 мая с космодрома на мысе Канаверал во Флориде с помощью ракеты-носителя Falcon 9. Целью запуска была доставка на МКС двух американских астронавтов — Боба Бенкена и Дага Херли.

4. Впервые зафиксированы быстрые радиовсплески, исходящие из нашей галактики

Быстрые радиовсплески или FRB (от английского fast radio burst) это явление, которое не является чем-то совсем новым для астрономов. Но все предыдущие зафиксированные FRB происходили из отдаленных галактик.

Но в начале мая ученые сообщили, что впервые зафиксировали FRB, которые возникли в нашей собственной галактике. Они проследили источник и выяснили, что мощный импульс миллисекундной частоты, который был обнаружен 28 апреля, испускает нейтронная звезда с чрезвычайно сильным магнитным полем или магнетар под названием SGR 1935+2154, расположенный в Млечном пути на расстоянии 30 тысяч световых лет от Земли.

5. Впервые обнаружены восходящие «вверх» из Земли тау-нейтрино

В начале июня ученые Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства НАСА сделали сообщение, которое не просто вызвало интерес в научных кругах, оно стало просто сенсацией для прессы. Дело в том, что результате экспериментов по обнаружению космических лучей, проведенных исследователями с использованием Антарктической импульсной переходной антенной НАСА (ANITA), были зафиксированы тау-нейтрино (тяжелые частицы высоких энергий), которые восходили «вверх» из Земли. Удивительное в этом открытии то, что частицы данного типа не должны проходить сквозь твердое вещество Земли, а следовательно не должны обнаруживаться как восходящие.

Это обнаружение произошло случайно, когда ученые анализировали данные экспериментов, проведенных еще в 2016 году, и могли бы быть интерпретированы как ошибка измерений, но оказалось, что восходящие нейтрино были зафиксированы прибором ANITA не один раз. И этот факт ставит перед учеными серьезную задачу: как объяснить это странное явление?

При этом наиболее простое объяснение, одновременно является и наиболее экзотическим: ряд ученых предполагает, что эти частицы ведут себя подобным образом потому, что они движутся назад во времени, а следовательно могли оказаться в Антарктиде, прорвавшись в нашу Вселенную из параллельной и при этом полностью зеркальной вселенной, в которой даже время течет в обратном направлении.

6. Три отдельные миссии стартовали к Марсу

Следующим номером в нашем топе стали сразу три события, которые были реализованы независимо разными странами, но которые объединяет одна и та же цель - Марс, а также время их осуществления.

В течение последней декады июля сразу три страны друг за другом направили свои мисси на Красную планету. И это не совпадение, а результат благоприятного взаимного расположения Земли и Марса, приходящегося именно на этот промежуток времени.

Сначала 20 июля с космодрома Танегасима в Японии при помощи ракеты-носителя H-IIA к Марсу была запущена автоматическая космическая станция Аль-Амаль (что переводится с арабского как «Надежда»), принадлежащая ОАЭ.

Затем 23 июля с помощью тяжёлой ракеты-носителя «Чанчжэн-5» с космодрома Вэньчан на острове Хайнань к Марсу была запущена китайская межпланетная станция Тяньвэнь-1 с марсоходом на борту.

И наконец, 30 июля в рамках миссии «Марс-2020» с помощью ракеты-носителя Atlas V 541 с космического стартового комплекса 41 ВВС на мысе Канаверал к Марсу были запущены марсоход «Perseverance» и роботизированный разведывательный вертолет «Ingenuity».

Такой энтузиазм в вопросе исследования Красной планеты очень обнадеживает и подтверждает серьезность намерений международного сообщества в деле возможной колонизации Марса.

7. Первое официальное представление инновационного самолета-пули Celera 500L

На протяжении трех лет одной из самых больших интриг в области перспективных авиационных технологий оставался самолет-пуля Celera 500L, информация о разработке которого компанией Otto Aviation впервые просочилась в прессу в апреле 2017 года.

Обстановка секретности, окружавшая разработку с тех пор, и вызывающая повышенный интерес оригинальная форма самолета, превратили его обсуждение в СМИ в настоящее детективное расследование. Журналисты старались из косвенных источников выудить информацию о компании производителе, технических характеристиках и планируемых сроках выхода на рынок.

И вот, в конце лета 2020 года самолет был официально представлен публике. Otto Aviation не только раскрыла информацию о Celera 500L и деталях использования в конструкции самолета технологии ламинарного потока, но также компания поделилась своими планами о разработке увеличенного в размерах на 20% прототипа под названием Celera 1000L.

8. Обнаружение фосфинов в атмосфере Венеры

Настоящей научной сенсацией 2020 года стала информация, опубликованная международной командой исследователей под руководством Джейн Гривз из Кардиффского университета в Великобритании, о том, что они обнаружили признаки значительного количества фосфина в атмосфере Венеры. Этот газ без цвета и запаха, может свидетельствовать о возможном существовании жизни на планете, так как в подобном количестве он может появляться в результате разрушения органических веществ.

Ученым еще только предстоит выяснить достоверность полученных результатов и выводов, а также попытаться объяснить, что еще, кроме органики, могло стать причиной высокой концентрации этого газа в атмосфере Венеры.

9. Создан первый сверхпроводящий материал, который работает при температуре близкой к комнатной

В начале октября ученые из Рочестерского университета сообщили, что они смогли создать материал, который обеспечивает сверхпроводимость при комнатной температуре. Ранее это считалось практически невозможным.

Созданный сверхпроводящий материал был получен с помощью взрывного воздействия лазером на смесь углерода, серы и водорода, что позволило уплотнить ее под давлением примерно в 2,5 миллиона раз превышающим атмосферное давление Земли.

Этот материал способен проявлять свои сверхпроводящие свойства при температуре 13,3 °C. Это почти на 40 градусов выше предыдущего рекорда, и это первый в истории случай работы сверхпроводника при температурах выше нуля.

10. На Землю доставлены уникальные образцы космических пород

Под номером 10 мы снова решили объединить два отдельных достижения двух разных стран. Поводом стало не то, что это соседи по карте - просто эти достижения состоялись хронологически очень близко друг к другу и к тому же они относятся к одной сфере научных достижений. Речь идет о доставке на Землю проб внеземных пород.

Сначала 7 декабря на Землю были доставлены образцы космических пород, которые собрал принадлежащий Японскому космическому агентству JAXA аппарат «Хаябуса-2» на астроиде Рюгу. Около 100 миллиграмм проб, полученных в ходе продолжавшейся около года миссии по изучению астроида, были сброшены на Землю космическим кораблем-роботом. 16-ти килограммовая капсула с пробами приземлилась в Южной Австралии.

Теперь ученым предстоит тщательно изучить доставленные образцы. Ученые надеются получить бесценные данные, которые позволят лучше понять эволюцию Солнечной системы и, возможно, приблизиться к разгадке того, как жизнь попала на Землю.

Через десять дней другая порция проб космических пород, но уже с Луны, была доставлена на Землю после завершения одного из самых быстротечных визитов землян на спутник нашей планеты. Аппарат китайской миссии «Чанъэ-5» был запущен 23 ноября, а уже 1 декабря его посадочный модуль прилунился для сбора образцов. В ходе миссии было собрано до 4 кг лунного грунта.

Значимость успеха этой миссии повышает то, что в последний раз лунные породы доставлялись на Землю еще в прошлом тысячелетии, в 1976 году.

Наверное, в 2020 году в научно-технической сфере произошло еще немало того, что следовало бы охарактеризовать эпитетами в превосходной форме. Что-то пока осталось незамеченным, а что-то просто еще ждет своего часа, чтобы получить признание в научных кругах. Одно можно сказать уверенно, несмотря на обстоятельства, поставившие мир в условия новой реальности, энтузиазм исследователей, изобретателей и первооткрывателей из-за этого не уменьшился, и скорее даже возникли новые стимулы к новаторству. И это дает нам надежду на то, что следующий топ-10 по итогам начавшегося года будет не менее интересным и содержательным с точки зрения описанных в нем достижений человечества. Надеемся, что будущее нам это покажет.