У вас есть только один способ посетить экзопланету лично

Простите, дорогие друзья. Исходя из всего, что мы знаем сейчас, вы никогда не сможете нажать на кнопку и пронзить «гиперпространство» либо осуществить варп-переход. Путешествие быстрее скорости света почти наверняка невозможно. По мнению ученых, единственный способ для вас посетить другие звезды — глубокий и долгий сон. Идея криогенного сна, криосна, всегда была одним из маркеров «твердой» научной фантастики. Вместо того чтобы обманывать Эйнштейна, в фильмах вроде «Чужого» и авторы вроде Аластера Рейнольдса показывают людей, идущих спать и просыпающихся спустя месяцы, годы или даже столетия в другой части Вселенной.

Вообще, идею быть замороженным на месяцы или годы всегда встречали с изрядным скепсисом. Как и другие способы замедлить метаболические функции настолько, чтобы человек проснулся через тыщу лет и был таким же свеженьким, как когда ложился. Это весьма серьезное отхождение от того, что мы знаем о спячке млекопитающих на Земле. Но после того, как редактор io9 Чарли Джейн Андерс пообщался с кучей ученых и писателей-фантастов, включая самого Рейнольдса, он убедился: криосон — это единственная надежда, которая у нас есть на осуществление межзвездного путешествия за одну жизнь.

Мечта о путешествиях быстрее света

Криосон сопряжен с гигантскими проблемами, как решить которые мы не имеем ни малейшего понятия, но мы уже знаем, что путешествие быстрее света совершенно невозможно.

«Исходя из того, что мы сейчас знаем, путешествие быстрее света либо невозможно, либо требует энергии, которую даже обсуждать не будем. Сохранить мозг на длительный период времени — это хотя бы просто очень и очень сложно», говорит Терри Джонсон, профессор биологии в Калифорнийском университете в Беркли.

«Мы даже не можем составить физически последовательную теорию того, как должны работать путешествия быстрее света, не говоря уж о технической реализации подобного», говорит Карл Шредер, автор Lockstep, романа о футуристической цивилизации, которая использует криосон для путешествий. «Путешествия быстрее света в нашей Вселенной, какой мы ее знаем на данный момент, это абсолютная фантастика, и вовсе не «пока не разработанная технология».

Даже любопытная идея вроде двигателя Алькубьерре, концепции сверхсветового двигателя, который NASA разрабатывает многие годы, «нуждается в невозможной субстанции с отрицательной массой для работы», говорит Шредер.

Погодите… а как же червоточины? Ведь это, по сути, туннели из одной части пространства-времени в другую, позволяющие нам преодолевать немыслимые расстояния.

Но червоточины тоже могут быть невозможны, если верить Дейву Голдбергу, физику Университета Дрекселя. Законы Вселенной могут вообще не позволять существование червоточин, во всяком случае не в той форме, в которой мы могли бы ими воспользоваться.

«К примеру, чтобы червоточина была стабильной, ей необходима «экзотическая материя», тогда она будет оставаться открытой, — говорит Голдберг. — Но экзотическая материя требует отрицательной энергетической плотности». Ученые никогда не наблюдали «экзотическую энергию», подобную этой, в реальном мире, говорит Голдберг, «и пока не знают никакого природного способа ее произвести».

И даже если бы мы могли сохранить червоточину открытой после открытия, нет никакой теории о том, как ее для начала создать. Сама суть червоточин заключается в создании дыры в пространстве-времени. Есть определенные теории о том, что на мельчайших масштабах — в 10²⁰ меньше атомного ядра — пространство создает естественные структуры вроде червоточин, но у нас пока нет возможности узнать это наверняка. Чтобы это узнать, нам нужна рабочая теория квантовой гравитации, которой тоже нет. И даже если мы откроем микроскопическую червоточину, мы понятия не имеет, как раздуть ее так, чтобы уместился космический аппарат.

Конечно, вы не можете доказать обратное — поэтому мы не можем знать наверняка, что путешествие через червоточины невозможно. Ученые признают, что сами червоточины могут быть возможны физически, но на данный момент они невозможны практически, поскольку требуют колоссальных объемов энергии и технической изобретательности. Кроме того, даже если вы каким-то образом ее откроете, придется проделать «длинный путь» к звезде в пункте назначения, чтобы настроить там второй конец.

Так что если мы не изобретем волшебный способ путешествия быстрее света или не построим гигантскую червоточину, добираться до других звездных систем придется очень и очень долго. Чтобы добраться до нашей ближайшей звезды, Проксимы Центавра, с помощью известных нам методов, потребуется от 81 000 лет до в лучшем случае 1000 лет. Есть несколько потенциально более быстрых методов, но они представляют собой логистический кошмар.

Нужды тихоходок

«Даже если путешествие быстрее света возможно, будет почти наверняка единственный способ сделать это, и этот способ может быть неподвластен человеческим технологиям», говорит Шредер. Но мы, тем временем, можем набросать массу различных инженерных решений для холодного сна.

Шредер оптимистично полагает, что мы выясним, как спать в течение длительных периодов времени, необходимых для космических путешествий, но не знает, как именно это будет выглядеть. «Есть много путей к долгосрочной гибернации. Мы уже знаем, что живые существа могут восстанавливаться целыми и невредимыми после очень длительных периодов времени». К примеру, микроскопические тихоходки могут спать до 30 лет, а после просыпаться без какого-либо вреда.

«У нас уже есть несколько моделей спячки у животных, поэтому мы знаем, что это хотя бы приблизительно возможно», говорит Рейнольдс, другой романист, который плотно работает над концепцией криосна. В то же время он убежден, что «применить их к людям будет сложновато. Но в этом направлении ведутся работы».

Рейнольдс отмечает, что NASA проводит много времени, изучая возможность использования гибернации, или «оцепенения» (torpor). Но на текущий момент все исследования посвящены в большей степени принудительному сну, нежели криосну в стиле Рипли. На безрыбье и рак — рыба, поэтому все исследования в этой сфере пойдут в копилку криосна.

«Думаю, состояние гибернации может быть возможно, но остается вопрос, будет ли оно возможно при гипотермических условиях или нет», говорит Марина Бланко, ученый Университета Дьюка, изучающий спячку у лемуров. «Если что, некоторые лемуры впадают в спячку даже при жаркой погоде».

Покорители космоса могут быть как футболисты на пенсии

«В данный момент мы работаем над тем, как охладить людей на один-три дня», говорит Келли Дрю, профессор Института арктической биологии при Университете Аляски в Фэрбенксе, изучающая механизмы, которые позволяют впадать в спячку арктическим сусликам. «Если мы выясним, как это сделать, следующим шагом будет охлаждение людей на несколько дней, может, на месяц. Но сотни или тысячи лет — над этим еще придется поработать».

В чем сложность, по мнению Дрю? Выяснить, как заморозить и оттаять человеческое тело, не нанеся ему огромный ущерб. «Даже суслик, который охлаждается почти до замерзания, не остается в таком состоянии более чем на три недели», говорит она. «Ткани млекопитающих не могут замерзать без разрыва клеток». В основном, когда клетки млекопитающих замерзают, в клетках образуются кристаллы льда, вызывая повреждение клеточных мембран».

И даже если вам удастся преодолеть последствия замораживания и оттаивания без клеточного ущерба — и это весьма большое «если» — остаются и другие проблемы.

«Если вы заморозите человека на 100 000 лет, ему будет причинен серьезный ущерб», говорит Джонсон. «Химические процессы протекают медленно при низких температурах, но не прекращаются целиком, и по истечении достаточного времени устроят хаос. Энтропия на марше». Марш этот происходит медленно, по шажочкам, при низких температурах. Но за 100 000 лет этот марш зайдет далеко.

Одним из наиболее вероятных результатов долгосрочной криогенной заморозки будет повреждение головного мозга, считает Джонсон. «Скорее всего, нам нужно планировать проведение обширных операций по реабилитации поврежденного мозга у колонистов». В противном случае у космических колонистов будут проблемы, аналогичные проблемам футболистов в отставке, и вся планета может оказаться полной людей с некой «крионической энцефалопатией».

Другой вариант — сделать человекоподобное сознание покрепче, за счет искусственного сознания, или кибернетического, или поискать другой способ создать «нейронные сети, которые переживут наши собственные», говорит Джонсон.

Шредер предлагает несколько различных способов справиться с проблемами повреждения клеток и мозга. Мы могли бы генетически изменить космических путешественников — к примеру, дать людям клеточные стенки вроде тех, что у растений. Можно было бы также ввести в клетки сахар в качестве «незамерзайки», антифриза. Или мы могли бы заменить клетки совсем, с помощью нанотехнологий или искусственных органов. А можно загрузить сознание людей и хранить его в цифровой форме, а после выгружать в новые тела по прибытии.

В общей и целом, чтобы заставить людей спать на протяжении столетий, потребуется решить кучу проблем, и как — мы пока не знаем. Но это хотя бы возможно с точки зрения физики.