• Научная статья Кипа Торна и его группы моделирования изображения: Classical and Quantum Gravity («Классическая и квантовая гравитация»). Доступна бесплатно по адресу: http://iopscience.iop.Org/0264-9381/32/6/065001/article.

• Интервью с Кипом Торном (на английском) в журнале «Сайентифик Америкэн»: http://blogs.scientificamerican.com/observations/2014/11/28/parsing-the-science-of-interstellar-with-physicist-kip-thorne.-

• Формулы с досок профессора Бранда выложены на этом сайте: http://www.its.caltech.edu/~kip/scripts/INTERSTELLAR/BrandBlackBoards.

Часть вторая.

Новые горизонты

Глава 4.

Космические колеса

Если человечеству когда-нибудь вздумается ринуться прочь с Земли, то решений, как это сделать, у него будет наперечет: либо найти подходящую планету и создать на ее поверхности базу, либо построить большие космические станции, значительно превосходящие размерами МКС.

Преимущество новой планеты в том, что она, скорее всего, располагает ресурсами: атмосферой, водой (жидкой или замороженной), сырьем. Кроме того, планета обладает гравитацией. Чтобы надолго поселиться на станции, нужно доставить на нее главные ресурсы жизнеобеспечения и запустить эффективную систему переработки отходов жизнедеятельности, чтобы меньше зависеть от дальнейших затратных поставок. Необходимо также создать искусственную гравитацию, потому что продолжительное пребывание в невесомости вредно для обмена веществ. Она влияет на кровообращение и на токи всех других жидкостей в организме, вредит чувству равновесия и ориентации, приводит к деградации опорно-мышечной системы. Поэтому, во избежание вредного воздействия невесомости на организм, при длительном нахождении на космической станции не обойтись без искусственной гравитации.

В серии комиксов «Посол теней» (1975) о приключениях Валериана и Лорелина (воспроизведенной в 2017 году Люком Бессоном в фильме «Валериан и город тысячи планет») авторы, Пьер Кристен и Жан-Клод Мезьер, изобрели «гравитационный колодец», генерирующий гравитацию на огромной космической станции «Центральный пункт» (в фильме — «Альфа»). В реальности проще будет заставить станцию вращаться вокруг собственной оси симметрии: возникающая от этого центробежная сила создаст в жилом отсеке подобие гравитации. Так происходит во многих фильмах. В «Космической одиссее 2001 года» Стенли Кубрика (1968) показана незабываемая сцена причаливания челнока к вращающейся космической станции V под звуки вальса «На прекрасном голубом Дунае» Иоганна Штрауса. То же самое сделал Льюис Гилберт в «Лунном гонщике» (1979): там злодей Драке замыслил истребить человечество и повторно заселить Землю специально отобранными парами со своей вращающейся орбитальной станции. Большинство станций в прекрасном сериале «Пространство» Марка Фергуса и Хоука Остби (2015), в частности «Тихо», тоже вращаются для создания искусственной силы тяжести. Наконец, в «Элизиуме» (Нил Бломкапм, 2013) богатейшие из землян в XXII веке покидают Землю, задыхающуюся от перенаселенности, загрязнения и насилия, и селятся на огромной вращающейся орбитальной станции.

Итак, поговорим об этих невероятных космических станциях с точки зрения упрощенной физики.

Давняя история

Идею орбитальной станции выдвинул инженер-словенец Герман Поточник (1892–1929), специалист по ракетной технике и пионер космонавтики. В своей книге Das Problem der Befahrung des Weltraums («Проблема космического полета»), изданной в 1928 году, он первым описал орбитальную станцию в форме вращающегося колеса, которую предложил поместить на геостационарной орбите.

В 1950-е Вернер фон Браун (1912–1977) и Вилли Лей (1906–1969) вернулись к этой идее в статье, опубликованной в журнале «Кольер»[28], где говорилось о полете на Марс[29]. Они придумали колесо диаметром 76 м, вращающееся вокруг своей оси со скоростью 3 оборота в минуту для создания на внешнем периметре искусственной гравитации, равной трети земной и эквивалентной той, что существует на поверхности Марса[30]. Вернер фон Браун, проявляя дальновидность, уточняет: «Космическая станция будет также отелем, астронавты смогут жить там месяц-два подряд. Они станут курсировать между Землей и станцией для проведения специальных работ». Следуя этому предложению, комитет НАСА пришел в 1959 году к мнению, что логическим продолжением программы «Меркурий», запущенной вскоре после создания американского космического агентства, станет такая космическая станция. Тем не менее конкретного воплощения эта идея не получила.