Наука «Звёздных Войн»

В 1977 году, когда «Звёздные войны» вышли в прокат, у Соединенных Штатов на орбите была космическая станция НАСА «Скайлэб». Однако к выходу «Возвращения джедая» станция была затоплена.

В отличие от «Скайлэб», Звёзды Смерти были разработаны для военных целей. Но «Скайлэб» не была единственной — или первой, если на то пошло, — космической станцией. К моменту выхода фильма Советский Союз уже запустил несколько станций «Салют». Как и в случае со Звездами Смерти, большинство из них на самом деле входили в военную программу под названием «Алмаз» и даже были оснащены оружием — модифицированной автоматической пушкой Нудельмана-Рихтера НР-23, стрелявшей 23-мм снарядами со скоростью до 950 выстрелов в минуту. Пушка была зафиксирована на борту, поэтому, чтобы прицелиться, нужно было переориентировать всю станцию. Ничего не напоминает?

Перед сводом станции в атмосферу в 1975 году пушку протестировали. Как выяснилось, от выстрела вся станция начинает вибрировать, и, чтобы сбалансировать отдачу, пришлось запустить двигатели в противоположном направлении. В дальнейшем было разработано множество различных космических систем вооружения. Значительное количество проектов было посвящено защите от потенциального ядерного ракетного удара. Предложения включали лазеры и баллистические антиракеты, а также зеркала, которые должны были отражать направленный с Земли лазерный луч в другую точку планеты.

С окончанием холодной войны закончилась и эпоха милитаризации космоса. Сегодня страны в космосе предпочитают сотрудничество, символом которого стала Международная космическая станция (МКС).

Энергетика станции

Очевидно, что для работы космической станции нужна энергия. Говорят, Звезда Смерти использовала реактор на гиперматерии. К сожалению, земная наука пока не открыла секрет этой экзотической технологии.

Вместо нее МКС использует восемь солнечных батарей площадью 35 на 12 м, вырабатываемая мощность которых составляет от 84 до 120 кВт. Вдобавок к солнечной МКС может использовать химическую энергию перезаряжающихся батарей, срок службы которых составляет около шести с половиной лет.

Исключая перечисленные, самым продвинутым методом получения энергии на сегодня является реакция ядерного распада, которая дает в миллион раз больше энергии, чем любая химическая реакция. Конечно, есть реакция ядерного синтеза, которая позволяет получить в три-четыре раза больше энергии, чем реакция распада. Но ученые и инженеры пока еще пытаются выяснить, как эффективно использовать ядерный синтез для выработки энергии.

Среди возможных источников энергии в далеком будущем нельзя не упомянуть антивещество. Взаимодействие килограмма антивещества с веществом может высвободить количество энергии, сопоставимое со взрывом Царь-бомбы[11], самой большой термоядерной бомбы в истории. Однако с применением современных технологий на производ ство одного грамма антивещества уйдет сто миллиардов лет.

Температурный контроль

Температуру космической станции необходимо регулировать. Солнечная сторона МКС может нагреваться до +121 °C, а темная сторона — охлаждаться до -157 °C Отчасти проблему решают утеплители, увеличивая период, который потребуется МКС для того, чтобы принять или отдать тепло. В целом же охлаждение представляет куда бóльшую сложность, чем нагревание.

Космические станции генерируют тепло из-за находящихся на них космонавтов, энергосистем и, главное, рабочего оборудования. Как известно, у Звезды Смерти были знаменитые тепловые выхлопные порты для отвода части тепла, образовавшегося в реакторе. Стоит отметить, что в этом случае для того, чтобы избавиться от лишнего тепла, порт должен выбрасывать какую-то материю.

Дело в том, что в вакууме тепло не может быть передано с помощью конвекции[12] или кондукции[13], так как в обоих случаях для его передачи нужна какая-то материя. Вместо этого в реальных условиях космоса от тепла избавляются, преобразуя его в излучение.

На МКС используется активная система терморегулирования (Active T ermal Control System). Вода проходит через холодные пластины, отдавая им излишки тепла. От пластин тепло забирает контур, заполненный аммиаком, а тот в свою очередь отдает тепло находящимся в открытом космосе радиаторам-излучателям, которые преобразуют его в инфракрасное излучение.

Возвращаясь к Звезде Смерти, можно сказать, что если вы хотите избавиться от излишков тепла, то сфера — не самая удачная форма, поскольку у нее наименьшая площадь поверхности относительно объема. Самое простое решение проблемы охлаждения громадной Звезды Смерти — увеличить площадь поверхности. Один из вариантов — использование неровной поверхности, как в случае человеческого мозга.

Если посмотреть на Звезду Смерти вблизи, то видно, что на ней несметное количество башенок, углублений и различных надстроек. Возможно, часть из них используется для сброса излишков тепла через излучение. Впрочем, для повышения эффективности тепло также можно использовать в качестве альтернативного источника энергии[14].

Орбитальные характеристики

МКС делает оборот вокруг Земли за 93 минуты. Сама станция размером с футбольное поле, но когда мы поднимаем глаза, то видим лишь маленькую звездочку, летящую по небу, потому что она находится на низкой околоземной орбите (НОО) высотой от 330 до 410 км.

На НОО объекты подвергаются воздействию верхних слоев атмосферы, которое их замедляет, что приводит к снижению высоты полета. Поэтому МКС приходится регулярно корректировать орбиту. Это можно делать с помощью химических двигателей самой станции, расположенных в модуле «Звезда», или с помощью двигателей кораблей, пристыкованных к МКС. В будущем планируется использование ионных и плазменных двигателей, поскольку они более экономичны, чем химические.

Как и МКС, Звезда Смерти может передвигаться с помощью ионных двигателей, расположенных на ее «экваторе». Кроме того, она оборудована гипердрайвом для путешествий между звездными системами. Поскольку МКС была задумана как околоземная станция, ей двигатели нужны лишь для корректировки орбиты.

Когда Звезда Смерти висит над Эндором, она все время находится над одной точкой поверхности. На Земле подобные орбиты называют геостационарными, а иногда еще орбитами Кларка, в честь писателя-фантаста Артура Кларка, написавшего о преимуществах подобных орбит в научно-популярной статье еще в 1945 году. Обычно на подобных орбитах располагаются метеоспутники и спутники связи.

На Земле геостационарная орбита расположена примерно в 36 тысячах км над планетой. Если бы Звезда Смерти II вышла на геостационарную орбиту над нашей планетой, то мы видели бы ее как объект размером с половину луны. Но Эндор — это на самом деле луна, масса которой значительно меньше, чем у Земли. Поэтому геостационарная, а точнее, «эндорстационарная» орбита будет ниже.

Искусственная гравитация

Для поддержания жизни экипажа станции нужна система жизнеобеспечения, отвечающая за кислород, воду, давление и температуру. Уменьшенная гравитация может привести к проблемам со здоровьем, таким как атрофия мышц и костей. Чтобы избежать негативных эффектов, астронавты на МКС постоянно занимаются на тренажерах.

Большая сила притяжения Земли обусловлена массой планеты, но космическая станция весит всего 420 тонн, чего недостаточно для появления сколько-нибудь заметной гравитации. В зависимости от массы у Звезды Смерти может и не быть подобной проблемы.

Если считать, что диаметр ЗС-I 120 км, а масса — 134 квадриллиона тонн (эти числа вы можете помнить по главе «Сколько стоит построить Звезду Смерти?»), то можно вычислить силу гравитации на ее поверхности. Получается, что для человека весом 70 кг она составит примерно четверть от силы земного притяжения, что больше силы притяжения на Луне (одна шестая притяжения Земли). Но это только на поверхности, а с приближением к центру станции гравитация будет падать.

Другой способ создания искусственной гравитации — раскрутить корабль, подобно карусели. Чем быстрее карусель крутится, тем сложнее на ней оставаться: если вы не закреплены, то вас будет сносить к краю. В случае, когда на краю карусели ставят стену, то любителей аттракционов прижимает к ней. Тот же принцип можно применить и к космическому кораблю.

На корабле сила прижатия к стене будет ощущаться подобно тому, как гравитация тянет нас вниз. Стена станет низом, а центр вращения — верхом.

Взяв за основу эту идею, ученые предложили создать станцию в виде гигантского велосипедного колеса. Впервые оригинальное предложение высказал Вернер фон Браун в 1954 году, но большинству она знакома по фильму «2001: Космическая одиссея»[15].

Люди располагаются по краю колеса, а центр будет для них потолком. Таким образом, центробежная сила будет ощущаться как гравитация. По такому же принципу может создавать искусственную гравитацию и большая цилиндрическая станция.

Однако для сферы вроде Звезды Смерти это будет сложнее. На «экваторе» предметы будут двигаться быстрее и центробежная сила будет больше, а ближе к полюсам она снизится почти до нуля.

В вымышленной действительности на Звезде Смерти силу притяжения обеспечивают стабилизаторы гравитационного поля и компенсаторы, которые можно включать и выключать. Но современная наука не может создать ничего подобного.

Почему «Тысячелетний сокол» — столь ценный корабль?

Хоть он и не самый красивый космолет на парковке, его ни с чем не перепутаешь. Кабина пилота расположена сбоку, а на крыше — тарелка радара с сомнительными аэродинамическими свойствами. Лэндо называет его «самым быстрым куском мусора в галактике», а Лея — «ведром с болтами». Если судить по пренебрежительному отношению окружающих, то он не выглядит хорошим кандидатом на звание лучшего корабля, особенно рядом с такими грациозными образцами, как Королевский звездный корабль Набу Почему же Хан Соло так любит свой корабль?

Корабль контрабандиста

Ценность корабля определяется тем, для чего он используется, а Хан Соло использует его для перевозки контрабандных товаров.

В нашем мире контрабандисты были мореходами с любовью к приключениям или быстрой наживе. Учитывая, что Хан Соло выиграл «Тысячелетнего сокола» в сабакк, он вполне подходит под описание.

Требования контрабандиста к кораблю отличаются от требований законопослушного торговца. Обычные торговцы предпочитают большие вместительные корабли, а контрабандисты выбирают маленькие — те, которые легче загрузить, разгрузить и спрятать. Им важна маневренность для того, чтобы быстро вплыть в порт или покинуть его. Корабли контрабандистов XVIII века специально перестраивались для увеличения скорости, а также оборудовались дополнительными пушками на случай опасности.

«Тысячелетний сокол» — это легкий коррелианский грузовой корабль YT-1300 с некоторыми модификациями. Прежде всего, это потайные отсеки для перевозки контрабанды. Хан внес и другие улучшения, которые помогали ему в работе. Как и корабли контрабандистов прошлого, «Сокол» оснащен различными системами вооружения: лазерными батареями, выдвижными бластерами и самонаводящимися ракетами, — которые Лэндо использовал, чтобы уничтожить Звезду Смерти II.

Вдобавок к стандартному защитному полю и щитам-дефлекторам корпус корабля дополнительно укреплен вокруг важных отсеков, таких как двигательный и жилой. На самый плохой случай корабль оборудован пятью спасательными шлюпками.

Итак, у «Сокола» есть все необходимое кораблю, построенному как грузовой и перестроенному для контрабанды. А тот факт, что знаменитый корабль не очень впечатляюще выглядит, может быть только на руку контрабандисту, который предпочитает свободно и незаметно перемещаться, не привлекая лишнего внимания.

Нельзя недооценивать важность хорошего пилота. Это заметно на примере Рей, когда они с Финном сбегают на «Соколе» от врагов в «Пробуждении Силы» — хоть она и назвала корабль «мусором», когда увидела впервые. Как же различить хороший корабль и «груду железа»?

Не судите книгу по обложке

Ничего удивительного нет в том, что большинство жителей вселенной «Звёздных войн» судят о «Тысячелетнем соколе» по внешнему виду. Мало того что он выглядит как обычный грузовой корабль, на вид ему еще и постоянно требуется ремонт. Это все равно что поставить баржу рядом с яхтой и спросить: что лучше? Но, несмотря на внешность, «у этой малышки есть парочка сюрпризов». Так каковы же положительные стороны корабля?

Вместимость: это грузовой корабль!

На Земле грузовые корабли существуют уже сотни лет, но грузовой космический корабль впервые появился в 1978 году. Это был беспилотный корабль, доставлявший грузы на станцию на низкой околоземной орбите. То есть ему надо было подняться всего на несколько сот километров над Землей, и ему не требовалась система жизнеобеспечения[16].

В отличие от него, грузовой корабль типа YT-1300 — пилотируемый, и ему приходится путешествовать между звездными системами на расстоянии многих световых лет друг от друга. А значит, ему нужны такие дополнительные отсеки, как рубка, жилой отсек и гипердрайв: все это влияет на дизайн и вместимость корабля. К тому же на нем есть комната отдыха с диваном и столом, снабженным голографическим проектором.

Внешний вид: это летающий гамбургер![17]

Некоторым летательным аппаратам — например, стелс-бомбардировщикам B-2 — для скрытности необходимы определенные форма и цвет. Но к «Соколу» слово «скрытность» не имеет никакого отношения. Его можно было применить к кораблю лишь один раз — когда Хан Соло подлетел вплотную к Имперскому разрушителю «Мститель», посадил на него корабль, а потом улетел от него вместе со сброшенным мусором.

«Тысячелетний сокол» часто летает в атмосфере, где в игру вступает сопротивление воздуха. Особенно большой проблемой здесь представляются выступающая рубка и радар, которые должны обладать большим запасом прочности, чтобы не сломаться под давлением воздуха на большой скорости.

Проблему можно решить, если использовать при полете в атмосфере защитное поле корабля, создавая вокруг «Сокола» сферу с хорошими аэродинамическими свойствами, но для этого потребуется весьма мощный генератор поля.

Двигатели: корабль оснащен двумя наборами двигателей для субсветовых полетов, а также отдельным двигателем для осуществления посадки.

Его субсветовые двигатели, произведенные компанией Girodyne, позволяют «Соколу» двигаться со скоростями, не превышающими скорость света. Сказано, что они работают на реакции ядерного синтеза, энергия которой выбрасывает заряженные частицы топлива из сопел в зад ней части корабля. Чтобы обеспечить необходимое ускорение при маневрах «Сокола», требуется либо большое количество топлива, либо разгон заряженных частиц до сумасшедших скоростей. Пластинчатые рули, находящиеся над и под выхлопом, воздействуют на поток частиц, изменяя направление движения корабля. Это похоже на системы управления полетом, применяемые на современных ракетах и реактивных самолетах.

Использование субсветовых двигателей в атмосфере позволяет «Соколу» развивать скорость 1050 км/ч. Для сравнения: истребитель F-14 Tomcat способен летать на скорости 2485 км/ч, так что в атмосфере «Сокол» — далеко не чемпион.

Для перелетов на большие расстояния «Тысячелетний сокол» использует гипердрайв Isu-Sim SSPO5, с помощью многочисленных апгрейдов доведенный до уровня 0,5. Чем ниже число, тем быстрее гипердрайв. Звездные разрушители оборудованы гипердрайвами уровня 2,0, поэтому в гиперпространстве им за «Соколом» не угнаться. «Тысячелетний сокол» способен уйти в гиперпрыжок даже из ангара другого корабля.

Навигация: он прошел Дугу Кесселя менее чем за 12 парсеков[18]!

Если вы вдруг не в курсе, существует множество мер длины, одна из которых — парсек. Это расстояние, которое свет может преодолеть за 3,26 года, что в километрах составляет 30,8568 триллиона. Это более чем в 5 тысяч раз дальше, чем расстояние до Плутона.

Хан Соло утверждал, что «Тысячелетний сокол» прошел Дугу Кесселя менее чем за 370 триллионов километров, что в 4,5 раза дальше, чем от Земли до Сириуса — самой яркой звезды нашего небосвода. Очевидно, что преодолеть такое расстояние за короткий срок возможно только в гиперпространстве.

Космическому кораблю необходим бортовой компьютер для многочисленных вычислений, но, когда дело доходит до путешествий в гиперпространстве, вычислительная мощность становится жизненно важной. Именно компьютер убережет корабль от столкновения с планетами, звездами или черными дырами. Он работает подобно хорошему спутниковому навигатору.

Современные навигаторы подсказывают вам самый короткий путь, знают, сколько времени у вас займет дорога, предупреждают о пробках, а в будущем, возможно, станут предлагать маршрут с самыми красивыми видами. По большому счету, это просто база данных возможных путешествий, достаточно ввести конечный пункт.

Навигационный компьютер «Тысячелетнего сокола» — это тоже навигатор, но не спутниковый, а межзвезд ный. Вместо того чтобы использовать данные со спутников для определения местоположения, он, вероятно, использует данные о положении видимых звезд и о скорости корабля относительно определенных небесных объектов.

Навигатору необходимо постоянное обновление карт и данных о галактике, а также хорошая программа для того, чтобы все это обсчитывать.

Мы уже знаем, что «Тысячелетний сокол» несколько раз модифицировался, так что его бортовой компьютер в порядке. Что до карт — возможно, Хан и Чуи разжились специальными контрабандистскими базами самых коротких путей через гиперпространство, которых нет в обычных справочниках. Все равно что иметь навигатор, разработанный таксистами, с указанием всех объездов и сквозных дворов.

Когда между точками А и Б можно проложить множество маршрутов, знание самого короткого сыграет важную роль в определении того, кто окажется в точке Б раньше. Возможно, именно так «Тысячелетний сокол» и смог пройти Дугу Кесселя за 12 парсеков.

В общем, хотя «Тысячелетний сокол» и выглядит как «ведро с болтами», но это лишь свидетельство его многочисленных «специальных» модификаций, а именно они и дают ему превосходство в соревновании.

Он действительно очень ценный корабль.

Каковы шансы уцелеть в астероидном поясе?

«Сэр, наши шансы уцелеть в астероидном поясе приблизительно 1 к 3720».

Это классическая фраза С-3РО. Но Хану Соло малоинтересны шансы — он пытается выжить и ради этого готов пойти на любой риск.

Но насколько верны подсчеты С-3РО? Особенно если учесть, что наши герои все-таки выжили. Как вообще можно делать подобные предсказания?

Положиться на удачу

Хан Соло — человек азартный. Иначе у него и не было бы «Тысячелетнего сокола». Когда он решает провести корабль через пояс астероидов, С-3РО говорит ему о шансах, чтобы объяснить, насколько безумна эта идея. Но действительно ли шансы так малы?

В Великобритании 70 % взрослого населения участвуют в национальной лотерее, несмотря на то что шанс сорвать джекпот один к 45 миллионам. Значит, участники лотереи безумнее Хана Соло? Не совсем.

Хотя многие мечтают выиграть джекпот, это не единственный способ добиться успеха в лотерее, ведь в ней есть и другие призы. Шансы получить наименьший приз — достаточно реалистичные 1 к 96, а следующий по величине — 1 к 2179. Так что можно сказать, что люди, играющие в лотерею, менее иррациональны, чем Хан Соло, рискующий при вероятности 1 к 3720.

Но есть и другой фактор. Цена проигрыша. В лотерее вы рискуете парой долларов, в то время как Хан Соло ставит на кон свою жизнь, а также жизни Чуи и Леи. Если бы жители Великобритании, покупая лотерейный билет, каждый раз рисковали жизнью, то число участников было бы значительно меньше, чем 70 % населения. Ведь большинство отказывается играть в русскую рулетку, где шанс выжить 5 к 1 — 83 %! Для сравнения, озвученные С-3РО шансы 1 к 3720 — это 0,027 %. Или в 3 090 раз ниже, чем при игре в русскую рулетку. Так что Хан Соло — тот еще псих!

Каковы шансы?

Когда мы выбираем тот или иной вариант, то обычно имеем дело с возможными, а не гарантированными результатами наших поступков. Вероятность — это мера того, насколько возможно, что какое-то событие произойдет. В данном случае мы говорим об успешном пролете через пояс астероидов.

Когда вы бросаете монетку, то возможных результатов всего два. Если проводить чистый эксперимент, без каких-либо уловок, то у каждого результата равный шанс реализоваться. Это называется пятьдесят на пятьдесят, поскольку каждый вариант выпадает в 50 % случаев.

Представьте, что в скачках участвуют две лошади. Если для обеих все условия и характеристики равны, то у каждой из них шанс выиграть 50 %. Но так не бывает. Огромное количество факторов влияет на результат. Лошади — разные, как и их жокеи. У них различный уровень опыта, тренированности и таланта; даже погода может предопределить победу одной из них.

Чтобы дать надежный прогноз какого-либо события, необходимо обладать знаниями о том, как различные факторы могут повлиять на результат. Это касается и скачек, и спортивных соревнований, и даже наличия снега на Рождество. В букмекерских конторах людей, составляющих прогнозы, называют компиляторами ставок. Используя свое знание определенного вида спорта, они могут установить, насколько удачным будет исход соревнования.

Лучший способ спрогнозировать результат — проанализировать, как подобные события развивались в прошлом. Для С-3РО это означает получить как можно больше данных о попытках пройти через пояс астероидов. Результаты анализа, возможно, покажут, что на каждый корабль, успешно прошедший через пояс астероидов, приходятся 3720, которым подобное не удалось.

Но такой расчет не учитывает таланта конкретного пилота, размеров и маневренности корабля, условий, при которых он вошел в астероидный пояс. Даже если все эти факторы известны, для каждого из них надо определить вероятность, высчитать которую без достаточных данных машине вроде С-3РО будет не под силу.

Вот почему важной чертой для компилятора ставок является способность предчувствовать результат, исходя из собственного опыта и интуиции, которой С-3РО, будучи роботом, не обладает. Ему не под силу понять человеческие амбиции и то влияние, которое они могут оказать на результат. Таким образом, любая оценка, приведенная С-3РО, будет далека от правды, ведь в ней не учитывается самый главный фактор — человеческий. Насколько же велика была опасность?

«Это не лазер. В нас что-то врезалось!»

В Солнечной системе астероиды тоже встречаются. Самые известные их скопления — это околоземные астероиды, троянские астероиды Юпитера и главный пояс астероидов.

Когда дело доходит до полета через область астероидов, основными факторами являются их размеры, скорость и густота. Астероиды вокруг планеты Хот расположены очень близко друг к другу. Значит, это либо свежеобразовавшийся пояс астероидов, либо результат недавнего столкновения нескольких крупных астероидов.

В Солнечной системе бóльшая часть астероидов находится между орбитами Марса и Юпитера, в главном поясе. Их размеры варьируются от нескольких метров до 900 километров в поперечнике. Иногда они сталкиваются, распадаются на обломки и разлетаются друг от друга.

Из сотен миллионов астероидов главного пояса около 25 миллионов имеют размер больше 100 м в поперечнике, а размером больше 100 км могут похвастаться лишь две сотни астероидов. Несмотря на их огромное количество, подсчитано, что общая масса объектов в главном поясе составляет лишь 4 % массы Луны. Представьте теперь, что при такой общей массе объекты образуют кольцо вокруг Солнца, и вы поймете, что они расположены не очень плотно друг к другу.

Среднее расстояние между астероидами составляет 965 тысяч километров, то есть они отстоят друг от друга в два раза дальше, чем Луна от Земли. Так что шансы уцелеть в главном поясе весьма велики.

Первым космическим аппаратом, прошедшим через главный пояс астероидов, была межпланетная станция «Пионер-10»[19]. Все последующие аппараты также без проблем пересекали его. Таким образом, на основании фактических данных, вероятность успеха при прохождении главного пояса астероидов составляет 100 %. Специалисты НАСА подсчитали, что шанс столкновения аппарата с астероидом составляет примерно один к миллиарду.

Главный пояс астероидов — не единственный во вселенной. Например, в системе Эпсилон Эридана — одной из ближайших звезд — астрономы обнаружили два астероидных пояса различной плотности.

После всего вышесказанного каковы же на самом деле шансы Хана пройти через поле астероидов?

Навигация среди вероятностей