Глава 6. Мир внеземной
* Новая космическая программа
* Космос и усовершенствованная технология
* Изобилие
* Общество с положительным балансом
Земля — лишь маленькая часть мира, а остальная часть мира будет важна для нашего будущего. В терминах энергии, материалов и пространства для роста космос — это почти все. В прошлом инженерные проекты как правило завершались завоеванием нового пространства. В будущем открытые границы космоса расширят человеческий мир. Успехи в ИИ и нанотехнологии будут играть решающую роль.Чтобы понять космос как границу, для людей это заняло века.
Наши предки когда—то видели ночное небо, как черный купол с крошечными искорками, светом, который посылают боги. Они не могли себе представить космическое путешествие, потому что они даже не знали, что космос существует. Мы теперь знаем, что космос существует, но немного людей уже понимают его ценность. Едва ли это удивительно. Наши умы и культуры развивались на этой планете, и мы только начали воспринимать идею границы дальше неба.
Только в этом столетии такие мечтательные конструкторы как Герман Оберт и Роберт Годдард показали, что ракеты могли бы достичь космоса. Они были в этом уверены, потому что имели достаточно знаний о топливе, двигателях, емкостях и конструкциях, чтобы вычислить, что могли бы делать многоступенчатые ракеты.
Однако в 1921 году в "Нью-Йорк Таймс" известный журналист в передовой статье упрекал Годдарда за идею, что ракеты могли бы летать через пространство без воздуха, от которого они бы отталкивались, и не далее как в 1956 году британский Королевский астроном с умным видом ворчал, что "Космические путешествия — это полная чепуха". Это лишь показало, что ворчливые журналисты, пишущие передовицы и горе- астрономы являются совсем не теми экспертами, которых надо было спрашивать о полетах на космических аппаратах. Вопреки их суждениям, в 1957 году первый спутник вышел на орбиту Земли, за которым последовал полет Юрия Гагарина.
В 1969 году мир стал свидетелем высадки на Луну. Однако мы заплатили цену за невежество. Так как пионеры космической технологии испытывали затруднения в том, чтобы каким—то образом публично представить свои доказательства, поэтому они были вынуждены пояснять отправные пункты космической технологии снова и снова ("Да, ракеты будут работать в вакууме... Да, они действительно достигнут орбиты..."). Занятые защитой самых основ возможности полетов в космос, у них было мало времени обсудить их последствия. Таким образом, когда русский спутник поразил мир и привел в замешательство Соединенные Штаты, люди были неподготовлены: на тот момент не было широких дебатов, чтобы сформировать стратегию для освоения космического пространства.
Некоторые из пионеров космоса понимали, что надо было делать: построить космическую станцию и космический корабль многократного использования, затем оттуда отправиться на Луну или на астероиды за ресурсами. Но шум взволнованных политических деятелей быстро потопил их предложения, а американские политические деятели требовали большой, легкой для понимания цели. Таким образом был порожден проект Аполлон, космическая гонка, поставивишая целью высадку американского гражданина в том самом близком месте, куда можно было воткнуть национальный флаг.
Проект Аполлон прозорливому оку покажется странным тем, что он опередил построение космической станции и космического челнока. Вместо этого были созданы гигантские ракеты, способные достичь Луну одним большим прыжком. Проект был великолепен, он дал ученым некоторую информацию и принес большую пользу благодаря продвижениям в технологии. Но, по сути, это был политический выстрел вхолостую. Налогоплательщики и конгрессмены это, в конце концов, поняли и космическую программу срочно свернули.
Когда проект "Аполлон" реализовывался, старые мечты все ещё господствовали в общественном мнении, это были простые, романтические мечты о заселении других планет. Тогда инструменты космического робота рассеяли мечту об одетой в джунгли Венере, в действительности оказавшейся "духовкой" во всю планету с ядом высокого давления. Они стерли линии, которые начертили на Марсе земные астрономы, и с ними исчезли и каналы, и марсиане. Вместо них оказался Марс, как планета кратеров, каньонов и сухой летающей пыли. По направлению к Солнцу от Венеры расположена испеченная скала Меркурия. Дальше к звездам от Марса расположены булыжники и лед. Планеты варьируются от просто мертвых к смертельно опасным, и мечта о новых Землях отступила к удаленным звездам. Космос казался мертвой целью.
Новая космическая программа
Новая космическая программа возникла на руинах старых. Новое поколение защитников темы космоса, инженеров и предпринимателей, теперь стремится сделать космос границей, которой он должен был быть с самого начала — местом для развития и использования, не для пустых политических жестов. Они уверены в успехе потому, что развитие космического пространства не требует прорывов в науке или технологии. Зато человек мог бы завоевывать космос, применяя технологии двадцатилетней давности, а избегая бесполезных полетов, мы могли бы, вероятно, делать это с выгодой. Различная полезная деятельность в космосе не обязательно должна быть дорогой.
Взять хотя бы для примера высокую стоимость выхода на орбиту сегодня — тысячами долларов за килограмм. Откуда она возникает? Наблюдателю запуска челнока, потрясенному ревом и напуганному пламенем, ответ кажется очевидным: топливо должно стоить кучу денег. Даже авиалинии платят примерно половину своих операционных издержек за топливо. Ракета напоминает лайнер — она сделана из алюминия и начинена двигателями, системами управления и электроникой, но топливо составляет почти всю ее массу, когда она стоит на взлетном поле.
Таким образом можно ожидать, что на топливо приходится порядком более половины фунциональных издержек ракеты. Но это ожидание ошибочно. В полете на Луну на стоимость топлива, которое было необходимо, чтобы достичь орбиты, приходилось менее чем миллион долларов — несколько долларов за килограмм, отправленный на орбиту, то есть, лишь малая доля процента всех затрат.
Даже сегодня топливо остается незначительной частью стоимости космического полета. Почему полет в космос стоит намного дороже, чем авиарейс? Отчасти потому, что космический корабль не делается серийно. Это вынуждает изготовителей покрывать их затраты на разработку исходя из продажи только нескольких единиц, и изготавливать те немногие сборочные единицы вручную, по высокой стоимости.
Далее, большинство космических кораблей выбрасывается после одноразового использования, и даже челноки летают только несколько раз в год — их стоимость не может быть распространена на несколько рейсов в день в течение многих лет, в то время как стоимость воздушных лайнеров может окупаться за счет многоразового использования. Наконец, затраты космопорта сейчас распределяются только на несколько полетов в месяц, тогда как большие аэропорты могут распределять свои издержки на многие тысячи рейсов.
Все это сходится воедино, чтобы сделать полет в космос обескураживающе дорогим. Но исследования аэрокосмической компании Боинг (это - люди, которые обеспечили большую часть мира недорогими реактивными транспортными средствами) показывают, что флот, состоящий из челноков действительно многократного использования, на которых летают и которые поддерживаются подобно воздушным лайнерам, снизил бы стоимость выхода на орбиту в 50 раз и более.
Космос предлагает обширные возможности для промышленности. Хорошо известны преимущества спутников связи и наблюдений с орбиты за космическими и земными объектами. Будущие спутники связи будут достаточно мощны, чтобы связываться с ручными станциями на земле, принеся окончательную мобильность в телефонных услугах.
Компании уже предпринимают усилия, чтобы извлечь преимущество нулевой гравитации для выполнения тонких процессов сепарации, чтобы делать улучшенные фармацевтические препараты. Другие компании планируют выращивать улучшенные электронные кристаллы. За годы до того как ассемблеры будут использоваться в производстве материалов, инженеры будут использовать космическую среду, чтобы расширить возможности балк—технологии. Космическая промышленность будет обеспечивать растущий рынок для услуг запуска кораблей, снижая издержки по запуску. Сокращение издержек по запуску, в свою очередь, будет стимулировать развитие космической промышленности.
Ракетный транспорт на земную орбиту в конце концов станет экономически оправданным. Космические проектировщики и предприниматели уже смотрят дальше земной орбиты — на ресурсы солнечной системы. Однако в дальнем космосе ракеты быстро станут слишком дорогим средством транспортировки — они будут пожирать топливо, которое само должно было транспортироваться ракетой в космос. Ракеты на сжигаемом топливе стары как китайские фейерверки, намного старше "флага, усыпанного звездочками". Они развились по естественным причинам: компактные, мощные и полезные для военных, они могут пробиваться сквозь воздух и противодействовать сильной гравитации. Однако космическим инженерам известны альтернативы.
Транспортным средствам не требуется огромных величин энергии, чтобы двигаться через свободный от трения вакуум космоса. Маленькие силы могут медленно и устойчиво разгонять транспортное средство до огромных скоростей. Поскольку энергия имеет массу, солнечный свет, попадающий на тонкое зеркало — солнечный парус, обеспечивает такую силу. Притяжение гравитации Солнца обеспечивает другую силу.
Вместе давление света и гравитация могут доставить космические корабли в любое место Солнечной системы и обратно. Только высокая температура вблизи Солнца и сопротивление атмосфер планет будут ограничивать путешествия, заставляя паруса избегать эти места. В НАСА разработаны солнечные паруса с доставкой их в космос ракетами, но они должны быть довольно тяжелы и прочны для того, чтобы выдержать нагрузку запуска и маневра.
В конце концов инженеры будут изготавливать паруса в космосе, используя структуры с высоким отношением прочности к массе для создания зеркал из тонкой металлической пленки. Результатом будет "световой парус", высокоэффективный тип солнечного паруса. После ускорения в течение года световой парус может достичь скорости сто километров в секунду, обгоняя самые быстрые современные ракеты далеко позади.
Если вы вообразите сеть графито — волокных нитей, сплетенных подобно паутине пауков в сеть шириной в несколько километров, с промежутками между нитями размером с футбольное поле, вы будете на правильном пути, чтобы представить себе структуру светового паруса. Если вы изобразите промежутки, соединенные тонкими светоотражающими плоскостями из алюминиевой фольги тоньше чем мыльный пузырь, вы будете иметь верное представление о том, как он выглядит: большое количество отражающих поверхностей, прочно связанных друг с другом и образующих обширную, слегка колеблющуюся мозаику зеркал.
Теперь изобразите груз, висящий на сети как парашютист на парашюте, в то время как центробежные силы держат подвешенные на сети зеркала натянутыми и плоскими в вакууме, и вы получите почти достоверную картину конструкции. Чтобы построить световой парус с помощью балк — технологии, мы должны научиться делать их в космосе. Их обширные отражатели будут слишком тонки, чтобы выдержать нагрузки запуска корабля в космос и разворачивание. Нам придется строить структуру каркаса, производить тонкую пленку отражателей, и использовать удаленно управляемые манипуляторы в космосе. Но космические проектировщики уже в ближайшее время намерены овладеть технологией создания конструкций, производством и робототехникой и для других космических приложений.
Если мы построим световой парус в начале космического развития, в этом начинании будут использоваться эти умения и при этом не будет требоваться запуск в космос большого количества материала. Хотя каркас и будет занимать огромную площадь, он вместе с материалами для большого количества парусов будет достаточно легок, чтобы вывести его на орбиту за один или два полета космического челнока. Паруса стоят недорого. Если их один раз построить, то использование паруса будет дешево, так как у них будет немного движущихся частей, небольшая масса и нулевое потребление топлива. Они будут сильно отличаться от ракет по форме, функции и стоимости эксплуатации.
Расчеты показывают, что издержки будут отличаться от обычных в пользу световых парусов приблизительно в тысячу раз. Сегодня большая часть людей рассматривает остальную часть солнечной системы как огромную и недоступную. Она и правда обширна. Так же, как и на Земле, потребуются многие месяцы, чтобы отправиться под парусом в путешествие туда и обратно. Однако ее очевидная недоступность меньше относится к расстоянию, чем к стоимости транспортировки с помощью ракет.
Световые паруса смогут преодолеть тот барьер стоимости, который откроет дверь в Солнечную систему. Световые паруса будет делать другие планеты более достижимыми, но это не сделает планеты намного более полезными: они останутся смертоносными пустынями. Гравитация планет будет препятствовать световым парусам спускаться на их поверхность и будет препятствовать развитию промышленности на их поверхности.
Вращающиеся космические станции могут имитировать гравитацию, если это необходимо, но привязанная к планете станция избежать ее не способна. Что еще хуже, атмосферы планет блокируют солнечную энергию, распространяют пыль, подвергают металл коррозии, нагревают холодильники, охлаждают печи и сдувают все нужные вещи. Даже безвоздушный Марс вращается, создавая препятствие для солнечного света в течение половины времени, и имеет достаточно гравитации, чтобы почти полностью задерживать солнечный свет. Световые паруса быстры и могут работать без устали, но очень уж хрупки и непрочны.
Огромная и непреходящая ценность космоса находится в его запасах вещества, энергии и пространства. Планеты занимают определенное место в пространстве и задерживают энергию. Материальные ресурсы, которыми они располагают, размещены неудобно. Астероиды, напротив, — это летающие горы ресурсов, которые имеют орбиты, проходящие через всю солнечную систему. Некоторые пересекаются с орбитой Земли. Некоторые даже столкнулись с Землей, оставив на ней кратеры.
Разработка астероидов на полезные ископаемые выглядит реальной. Нам могут понадобиться содрогающие воздух ревущие ракеты, чтобы выводить что—то в космос, но исследования метеоритов показывают, что целые горы полезных ископаемых могут сваливаться из космоса, и, подобно космическим челнокам, объекты, падающие из космоса, не обязательно все сгорают по дороге вниз на Землю. Отправка посылок с материалами с астероидов на Землю с приземлением на соляных отмелях озер будет стоить недорого. Даже маленькие астероиды велики в человеческих понятиях: они содержат миллиарды тонн ресурсов.
Некоторые астероиды содержат воду и вещество, похожее на нефтяной сланец. Некоторые состоят просто из обычного камня. Некоторые содержат металл, содержащий редкоземельные элементы, элементы, которые погрузились так глубоко, что их трудно достать, очень давно, в период формирования металлического ядра Земли. Эта сталь из метеоритов — прочный, стойкий сплав железа, никеля и кобальта, обладает значительным содержанием металлов платиновой группы и золота.
Кусок шириной в километр этого материала (а их много), содержит драгоценных металлов стоимостью на несколько триллионов долларов, в сочетании с таким количеством никеля и кобальта, которое может обеспечить земную промышленность на много лет. Солнце заливает космос легко собираемой энергией.
Каркас размером в квадратный километр, содержащий отражатели из металлической пленки, соберет более чем миллиард ватт солнечного света, там нет ни облаков, ни ночи. В невозмутимости космоса, где не бывает погодных явлений, тончайший коллектор будет прочен как дамба гидроэлектростанции. Так как Солнце выделяет столько же энергии за микросекунду, сколько все человечество сейчас использует за год, энергия еще на протяжении некоторого времени не будет ограниченным ресурсом.
Наконец, сам космос предоставляет пространство для жизни. Когда—то люди понимали жизнь в космосе как жизнь на планетах. Они воображали куполообразные города, построенные на планетах, мертвые планеты, медленно преобразуемые в планеты, подобные Земле, и планеты, похожие на Землю, до которых долетают за годы звездных полетов.
Но планеты — это как покупка комплекта товаров: обычно они предлагают не ту гравитацию, атмосферу, продолжительность дня и местоположение. Свободное космическое пространство предлагает лучшее место для строительства. Профессор Джерард О'Нейлл Принстонского университета (Princeton University) привлек к этой идеи общественное внимание, помогая восстановить интерес к космосу после неудачи с Аполлоном.
Он показал, что обычные строительные материалы — сталь и стекло, могли бы использоваться для строительства обитаемых цилиндров в космосе, километрами длиной и в окружности. По его проекту прослойка специальной "грязи" под ногами защитит его жителей от естественного излучения космоса, так же как жителей Земли защищает воздух над их головами.
Вращение создает ускорение, равняющееся земной гравитации, а широкие зеркала и оконные панели заливают солнечным светом все внутри. Добавьте почву, ручьи, растительность и воображение, и земли внутри могли бы посоперничать с лучшими долинами на Земле, если их рассматривать как места для жизни. Только с ресурсами астероидов, мы будем способны построить практически эквивалент тысяч новых планет Земля. Приспосабливая существующую технологию, мы могли бы открыть космические просторы.
Перспектива ободряющая. Она показывает нам понятный способ обойти земные ограничения роста, уменьшая одно из опасений, которое омрачало наш взгляд, обращенный в будущее. Таким образом, перспектива космических просторов может мобилизовать надежду людей — это и есть тот самый ресурс, которого нам потребуется очень много, если мы собираемся иметь дело с решегтем остальных глобальных проблем человечества.
Космос и продвинутая технология
Приспосабливая имеющуюся технологию, мы могли бы действительно открыть космические просторы — но мы этого делать не будем. По пути, который просматривается из сегодняшнего космического движения, человеческой цивилизации потребовалось бы десятки лет, чтобы прочно обосноваться в космосе. До этого момента прорывы в технологии откроют новые пути. В настоящее время группам инженеров обычно требуется от пяти до десяти лет для разработки новой космической системы, при этом тратится от десятков до тысяч миллионов долларов.
Эти задержки на разработку и большие затраты делают прогресс болезненно медленным. В грядущие годы, однако, автоматизированные системы разработки разовьются в полностью автоматические системы проектирования. Как только это произойдет, задержки на разработку и затраты уменьшатся, а затем резко упадут. Производственные системы, управляемые компьютерами сократят общие затраты еще больше. Придет день, когда автоматизированная разработка и производство сделают разработку космических систем более чем в десять раз более быстрыми и дешевыми.
Наше продвижение в космос резко ускорится. Будут ли к тому времени осваивающие космос люди смотреть в прошлое на наши существующие космические программы как на ключ к космическому развитию? Не исключено, что нет. Они увидят больше технического прогресса, произошедшего за несколько лет, чем космические инженерам раньше удавалось за несколько десятилетий. Они вполне могут прийти к заключению, что ИИ и робототехника сделали больше для космического развития, чем сделала целая армия инженеров НАСА. Ассемблерная революция и автоматическая разработка объединятся, чтобы обеспечить прогресс, который заставит наши сегодняшние усилия по освоению космоса казаться старинной диковинкой.
В главе 4 описано, как самовоспроизводящиеся ассемблеры будут способны строить легкий и прочный двигатель ракеты с минимальным использованием человеческого труда. Используя подобные методы, мы будем строить весь космический флот с малыми издержками и необычайной производительностью. При равном весе их материалы, построенные по графито—алмазной структуре, примерно в пятьдесят раз более прочные (и в четырнадцать раз более жесткие), чем алюминий, используемый в сегодняшних космический челноках. Космические корабли, построенные из этих материалов, можно сделать на 90 процентов более легкими, чем аналогичные современные корабли.
Выйдя в космос, космический корабль развернет солнечные коллекторы для сбора энергии, которая там в изобилии. Используя эту энергию для питания ассемблеров и дизассемблеров, они будут перестраивать себя в полете так, чтобы соответствовать изменяющимся условиям или прихотям своих пассажиров. Сегодня космическое путешествие — это сложная задача. Завтра оно будет легким и удобным. С момента, когда нанотехнология обоснуется в производстве маленьких объектов, представьте самый маленький космический корабль с человеком на борту — настоящий скафандр. Вынужденные использовать непрочные, тяжелые и пассивные материалы, инженеры сейчас делают большие неуклюжие скафандры. Взгляд на усовершенствованный скафандр проиллюстрирует некоторые возможности нанотехнологии.
Представьте себе, что вы — на борту космической станции, вращающейся, чтобы симулировать нормальную гравитацию Земли. После инструктажа, вам дают примерить костюм: он висит на стене, серый, похожий на резину, с прозрачным шлемом. Вы снимаете его, поднимаете его ощутимый вес, раздеваетесь и входите в него через открытый шов с передней стороны. Костюм ощущается мягче самого мягкого каучука, но имеет гладкую внутреннюю поверхность. Он легко надевается и шов запечатывается в одно прикосновение. Он плотно облегает вашу кожу, подобно тонкой кожаной перчатке вокруг ваших пальцев, утончаясь на ваших руках и становясь толстым как ладонь в районе поясницы. За вашими плечами находится едва заметный, маленький ранец. Вокруг вашей головы — почти невидимый шлем. Под вашей шеей внутренняя поверхность костюма облегает вашу кожу легким одинаковым прикосновением, которое вскоре становится почти неощутимым. Вы встаете и проходитесь, экспериментируя.
Вы подпрыгиваете на носках и не чувствуете никакого дополнительного веса костюма. Вы наклоняетесь и выпрямляетесь и не чувствуете никакого стеснения, никаких складок, никаких мест, где давит. Когда вы трете пальцы друг о друга, это ощущается, как будто на них ничего нет, но как будто они слегка толще. При дыхании воздух ощущается чистым и свежим. Фактически вы чувствуете, что вы могли бы забыть, что вообще на вас есть костюм. Что более важно, вы чувствуете себя также удобно, когда выходите в космический вакуум. Костюм умеет делать это все и более того посредством сложных процессов в структуре его материала, текстура которого почти столь же сложна, как у живой ткани.
Палец перчатки толщиной в миллиметр имеет место для тысячи слоев толщиной в микрон активных наномашин и наноэлектроники. На участке размером с кончик пальца достаточно места для миллиарда механических нанокомпьютеров, при этом 99.9 процентов места останется для других компонентов. В частности, останется место для активной структуры. Средний слой материала костюма содержит трехмерную ткань из волокон на алмазной основе, действующих во многом подобно искусственному мускулу, но способных как сжиматься, так и растягиваться.
Эти волокна занимают много места и делают материал костюма прочным как сталь. Приводимые в движение микроскопическими электромоторами и управляемые нанокомпьютерами, они придают материалу костюма его гибкую прочность, давая ему возможность растягиваться, сжиматься и сгибаться как это необходимо. Когда костюм ощущается мягким, это было достигнуто благодаря тому, что он запрограммирован быть мягким.
Костюму совсем не сложно сохранять свою форму в вакууме — он имеет достаточно прочности, чтобы не раздуваться как воздушный шар. Аналогично, ему совершенно не сложно поддерживать свой собственный вес и деформироваться так, чтобы соответствовать вашим движениям — быстро, гладко и без сопротивления. Это — одна причина, почему почти не чувствуется, что он вообще одет. Кажется, что на пальцах ничего не надето, потому что вы чувствуете текстуру того, к чему прикасаетесь.
Это происходит потому, что датчики давления покрывают поверхность костюма, а активная структура покрывает его внутреннюю поверхность: перчатка чувствует форму всего, к чему бы вы ни прикоснулись, и передает подробный рисунок давления, который предмет производит, и передает такую же образец текстуры на вашу кожу. Также она делает обратный процесс, передавая во вне подробный рисунок давления, который оказывает ваша кожа на внутреннюю поверхность перчатки.
Таким образом, перчатка как бы делает вид, что ее нет, и ваша кожа ощущается такой, словно на ней почти ничего нет. Костюм имеет прочность стали и гибкость вашего собственного тела. Если вы измените настройки костюма, он будет продолжать соответствовать вашим движениям, но иначе. Вместо того, чтобы просто передавать силу, которую вы прикладываете, он усиливает ее в десять раз.
Аналогично, когда что—то касается вас, костюм передаст внутрь только одну десятую силы. Теперь вы готовы для схватки с гориллой. В свежем воздухе, который вы вдыхаете, уже нет ничего непривычного: рюкзак содержит в себе обеспечение воздухом и всего того остального, что вы потребляете. Однако после нескольких дней, проведенных вне корабля на солнечном свете, воздух у вас не будет заканчиваться. Подобно растению, костюм поглощает солнечный свет и углекислый газ, который вы выдыхаете, производя свежий кислород.
Также, подобно растению (или целой экосистеме), он расщепляет остальные отходы жизнедеятельности на простые молекулы и вновь собирает их в молекулярные структуры свежей, цельной среды питания. В действительности костюм будет обеспечивать ваш комфорт, дыхание и хорошее обеспечение всем необходимым почти где угодно в пределах Солнечной системы. Что более важно — костюм долговечен. Он может выдержать отказ многочисленных наномашин, поэтому в нем есть очень большое количество других, которые возьмут ответственность на себя. Пространство между активными волокнами оставляет достаточно места для ассемблеров и дизассемблеров, чтобы везде перемещаться и восстанавливать поврежденные устройства.
Костюм ремонтирует себя с той же скоростью, с которой изнашивается. В пределах границ возможного, костюм мог бы иметь множество других полезных возможностей. Пятнышко материала меньше булавочной головки, могло бы содержать текст всех когда—либо изданных книг и показываться на складном экране". Другое пятнышко могло бы быть "зернышком", содержащим информацию об огромном количестве устройств, большем чем все человечество построило до сегодняшнего дня, вместе с самовоспроизводящимися ассемблерами, способными произвести любое из них. Что более важно, быстрые системы технического ИИ, такие как описанные в предыдущей главе, могли бы спроектировать костюм за утро и иметь построить его к полудню.
Все, что мы делаем в космосе с помощью современной балк —технологии, будет стремительно и намного превзойдено вскоре после того, как появятся молекулярная технология и автоматическое проектирование. В частности, мы будем строить самовоспроизводящиеся ассемблеры, которые будут работать в космосе. Эти репликаторы будут использовать солнечную энергию, как это делают растения, и с ее помощью они превратят камни астероидов в свои копии и продукты для использования людьми. С ними мы получим все ресурсы солнечной системы. К настоящему моменту большинство читателей заметило, что это, подобно некоторым более ранним обсуждениям, звучит как научная фантастика. Некоторые могут радоваться, иные будут встревожены, что будущие возможности действительно будут похожи.
Некоторым, однако, может показаться, что если что—либо "звучит как научная фантастика", то это — основание, чтобы об этом не думать и не принимать во внимание. Это ощущение общераспространенное и заслуживает более подробного рассмотрения. Технология и научная фантастика уже длительное время находятся в любопытных отношениях. Воображая будущие технологии, авторы научной фантастики руководствовались отчасти наукой, отчасти глубокими человеческими устремлениями и желаниями, а частично требованием рынка на причудливые истории. Что—то из того, что они себе воображали, позже становилось реальным, потому что идеи, которые кажутся возможными и интересными в фантастике, однажды оказываются возможными и привлекательными в реальности.
Что более важно, когда ученые и инженеры предвидят поразительную возможность, такую как полет в космос с помощью ракеты, писатели научной фантастики обычно цепляются за эту идею и ее популяризируют. Позже, когда продвижение технологии делает эти возможности ближе к реализации, другие авторы исследуют факты и описывают перспективы. Эти описания, если они не слишком абстрактны, далее звучат как научная фантастика. Будущие возможности будут часто напоминать сегодняшнюю фантастику так же, как роботы, космические корабли и компьютеры напоминают вчерашнюю фантастику. Может ли быть иначе? Впечатляющие новые технологии всегда выглядят как научная фантастика,
Изобилие
Ресурсы космоса объединяются с ассемблерами и автоматическими системами проектирования, чтобы создать картину великого будущего материального изобилия. Что это означает, можно лучше всего понять, исследуя затраты. Затраты отражают пределы наших ресурсов и способностей. Высокие затраты указывают на ограниченные ресурсы и трудные цели. Пророки дефицита в сущности предсказали резко повышающуюся стоимость ресурсов, и вместе с ней определенный сорт будущего. Стоимость ресурсов, однако, всегда зависит от технологии. К сожалению инженеры, пытаясь предсказать стоимость будущих технологий обычно сталкиваются с клубком деталей и неопределенности, который оказывается невозможно распутать. Эта проблема затрудняет наше понимание будущего.
Перспектива самовоспроизводящихся ассемблеров, автоматического проектирования и космических ресурсов разрубает этот Гордиев узел предсказания затрат. Сегодня стоимость изделий включает затраты рабочей силы, капитала, сырья, энергии, земли, утилизации отходов, организации, распределения, налогов и разработки. Чтобы понять, как изменяться общие издержки, рассмотрим эти элементы один за другим.
Рабочая сила. Самовоспроизводящиеся ассемблеры не будут требовать какой—либо рабочей силы, которая бы их строила, как только существует первый ассемблер. Разве могут помочь человеческие руки работе ассемблера? Далее, с роботами и устройствами различных размеров для сборки частей в большие системы, полный производственный процесс от сборки молекул до сборки небоскребов мог бы вообще не включать трудовые затраты.
Капитал. Системы, основанные на ассемблерах, если их должным образом запрограммировать, будут сами производительным капиталом. Вместе с большими роботизированными) машинами, они будут способны строить практически все что угодно, включая копии самих себя. Поскольку этот самовоспроизводящийся капитал будет способен удваиваться много раз за день, только спрос и доступные ресурсы будут ограничивать его количество. Капитал, как таковой, практически издержек не требует.
Сырье. Так как молекулярные машины будут располагать атомы наилучшим образом, небольшое количество материала может использоваться очень долго. Обычные элементы, такие как водород, углерод, азот, кислород, алюминий и кремний окажутся лучшими для постройки основной массы большинства структур, средств транспорта, компьютеров, одежды и т.д. — ведь они легкие и образуют прочные связи. Поскольку грязь и воздух содержат эти элементы в изобилии, сырье будет также дешево как грязь.
Энергия. Ассемблеры будут способны работать от химической, либо электрической энергии. Построенные ассемблерами системы будут преобразовывать солнечную энергию в химическую, подобно растениям, или солнечную в электрическую, подобно солнечным батареям. Существующие солнечные батареи уже более эффективны чем растения. С самовоспроизводящимися ассемблерами для постройки коллекторов солнечной энергии, топливо и электрическая энергия будут стоить очень мало.
Земля. Системы производства, основанные на ассемблерах, будут занимать мало места. Большинство могли бы уместиться в шкафу (или в наперстке, или в булавочной головке). Системы большего размера могли бы быть размещены под землей или в космосе, если кому кто-то захочет что-то, что требует такого ужасного количества места. Производственные системы, основанные на ассемблерах будут дешево производить и землеройные машины, и космические корабли.
Утилизация отходов. Ассемблерные системы будут способны контролировать атомы, которые они используют, делая производство таким же чистым как растущая яблоня, или даже чище. Если же этот сад все равно окажется слишком грязным или неприятным взору, мы сможем полностью перенести его с Земли в космос.
Организация. Сегодня фабричное производство требует организации для координации усилий большого числа рабочих и менеджеров. В производственных машинах на базе ассемблеров не будет никаких людей, они просто будут сидеть и делать вещи на заказ. Их начальное программирование обеспечит всю организацию и информацию, необходимые, чтобы изготовить целый спектр продуктов.
Распределение. С автоматическими транспортными средствами, передвигающимися по туннелям, созданных дешевыми землеройными машинами, для распределения нет нужды ни использовать рабочую силу, ни губить пейзаж. С ассемблерами в доме и в населенном пункте, прежде всего, будет меньшее необходимости в самом распределении.
Налогообложение. Большинство налогов забирают установленный процент с цены, и таким образом добавляет установленный процент к стоимости. Если стоимость пренебрежимо мала, налог будет незначителен. Далее, правительства со своими собственными репликаторами и сырьем будут иметь меньшее причин обкладывать налогами людей.
Разработка. Если сложить упомянутые выше пункты, то затраты производства получают низкими. Системы технического ИИ, избегая стоимости труда по разработки, фактически устранят затраты на проектирование. Сами эти системы ИИ будут недороги в производстве и эксплуатации, построенные с помощью ассемблеров и не имея никаких склонностей кроме как к проектированию.
Короче говоря, в конце длинной линии прибыльных достижений в компьютерных и молекулярных технологиях, стоимость проектирования и создания вещей понизится разительно. Я упомянул выше "сырье, дешевое как грязь, и действительно, ассемблеры будут способны делать почти все что угодно из грязи и солнечного света.
Космические ресурсы, однако, изменят "дешевое как грязь" в "дешевле дешевой грязи": верхний слой почвы имеет ценность в экосистеме Земли, но камни из астероидов прибудут из мертвой и тоскливой пустыни. Таким же самым образом ассемблеры в космосе будут использовать дешевый солнечный свет.
Космические ресурсы огромны. Один астероид мог бы похоронить все континенты Земли под километровым слоем сырья. Космос поглощает 99.999999955 процентов света Солнца, который не падает на Землю, и большая часть уходит в межзвездную пустоту.Космос содержит материю, энергию и пространство, достаточные для проектов громадного размера, включая обширные космические поселения.
Системы на базе репликаторов будут способны строить миры размера континентов, походящие на цилиндры доктора О'Нейлла, но сделанные из прочного материала на базе углерода. Со всеми этими материалами и водой из ледяных лун других солнечных систем, мы будем способны создавать не только земли в космосе, но целые моря, шире и глубже, чем Средиземное.
Построенные с помощью энергии и из материалов космоса, эти широкие новые земли и моря будут стоить Земле и ее людям почти ничего в терминах ресурсов. Главное требование будет — запрограммировать первый репликатор, но системы ИИ с этим помогут справиться.
Самой большой проблемой будет решить, чего же мы хотим. Как писал в начале двадцатого века Константин Циолковский, "Человек не всегда будет оставаться на Земле. Поиски света и пространства будут вести его к проникновению за границы атмосферы, сначала робко, но в конце концов для того, чтобы завоевать все солнечное пространство." В мертвый космос мы принесем жизнь. А репликаторы дадут нам ресурсы, чтобы достичь звезд.
Световой парус, подталкиваемый к звездам лишь солнечным светом, скоро оказался бы дрейфующим в темноте — быстрее любой современной ракеты, но все же настолько медленно, что будет потребуются тысячелетия, чтобы пересечь межзвездное пространство. Однако мы можем построить огромное количество лазеров, вращающихся вокруг Солнца, и с их помощью запускать лучи намного дальше нашей солнечной системы, разгоняя парус вплоть до скорости света. В этом случае перелет займет лишь годы. Проблему представляет торможение.
Фриман Дисон из Принстона предлагает тормозить корабль с помощью магнитных полей в тонком ионизированном межзвездном газе. Роберт Форвард из "Хьюджез рисерч лабораториз" предлагает отражать свет лазера от паруса, направляя свет по направлению движения паруса, чтобы тормозить меньший парус, следующий позади.
Этот способ или другой (а есть еще много других), звезды находятся в пределах нашей досягаемости.На долгое время вперед, однако, солнечная система может обеспечивать достаточно места. Околоземный космос содержит места для земли с площадью миллион площадей земной поверхности. Нет ничего, что могло бы препятствовать эмиграции или визитам обратно в старую страну.
У нас не будет проблем с обеспечением энергией транспортной системы, солнечный свет, падающий на Землю, обеспечивает за десять минут достаточно энергии, чтобы все население Земли вывести на орбиту. И космические путешествия, и космические поселения станут дешевыми. Если мы мудро распорядимся молекулярной технологией, наши потомки будут удивляться, что нас так долго удерживало на Земле, и в такой бедности.
Общество с положительным балансом
Могло бы показаться, что стоимость всего — даже земли, если каждому не захочется тысяч километров камня под ногами — понизится до нуля. В некотором смысле, это почти правильно; в другом смысле, это достаточно ошибочно. Люди всегда будут ценить материю, энергию, информацию и подлинно человеческое обслуживание, поэтому все еще будет иметь свою стоимость. И в конечном счете, мы встанем перед реальными пределами роста, так что стоимость ресурсов не может быть сброшена со счетов.
Тем не менее, если мы выживем, репликаторы и космические ресурсы принесут долгую эру, в которой настоящие пределы ресурсам еще не будут нас стеснять — эра, когда по нашим сегодняшним стандартам даже огромное богатство будет казаться практически бесплатным. Это может показаться слишком хорошим, чтобы быть правдой, но природа (как обычно) не устанавливает свои границы в зависимости от человеческих ощущений.
Наши предки когда—то думали, что разговаривать с кем—то за морем (многомесячный морской переход на парусном корабле) было бы слишком хорошо, чтобы быть правдой, но кабели, проложенный под морем, и спутники, летающие над ним тем не менее работают. Но имеется другой, менее приятный ответ для тех, кто думает, что ассемблеры — слишком хорошо, чтобы быть правдой: ассемблеры также угрожают принести опасности и оружие, более опасные, чем все виденное до сих пор.
Если нанотехнологии можно было бы избежать, но не контролировать, то здравомыслящие люди бы ее избегали. Однако гонка технологий породит ассемблеры из биотехнологии также наверняка как она родила космические корабли из ракет. Только военные преимущества сами по себе будут достаточны, чтобы сделать прогресс почти неизбежным.
Ассемблеры неизбежны, но возможно могут контролироваться.Наша серьезная задача — избежать опасностей, но это потребует сотрудничества, и более вероятно,что мы будем сотрудничать, если поймем, как мы сможем извлечь из этого пользу. Перспектива космоса и самовоспроизводящихся ассемблеров может помочь нам прояснить один древний и опасный мим.Человеческая жизнь когда—то была подобна игре с нулевой суммой.
Человечество жило близко к своему экологическому пределу, и племена боролись друг с другом за жизненное пространство. Где дело касалось пастбищ, земли для возделывания и территорий, где можно охотиться, больше для одной группы означало меньше для другой. Поскольку выигрыш одного примерно равнялся проигрышу другого, чистая общая выгода равнялась нулю.
Однако люди, которые сотрудничали по другим вопросам, преуспевали, и таким образом наши предки научились не только захватывать, но и кооперировать и строить. Когда дело касается налогов, трансфертных платежей и сражений в суде — "больше" для одного все еще значит "меньше" — для другого.
Мы увеличиваем общее богатство медленно, а перераспределяем его стремительно. В любой данный день наши ресурсы кажутся постоянными, и это вызывает иллюзию, что жизнь — это жизнь с нулевой суммой. Эта иллюзия подсказывает, что широкая кооперация бессмысленна, потому что наш выигрыш должен следовать из проигрыша какого—либо противника. История прогресса человечества доказывает, что мировая игра может быть с положительной суммой.
Ускорение экономического роста за последние века показывает, что богатый может стать богаче, в то время как бедный становится тоже более богатым. Несмотря на прирост населения (и идее относительно деления постоянного пирога), среднее богатство на человека по всему миру, включая страны третьего мира, устойчиво становится больше.
Экономическая нестабильность, повороты местного значения, и естественная тенденция средств массовой информации фокусироваться на плохих новостях — все это объединяется, чтобы затемнить факт экономического роста, но общедоступные данные показывают это с достаточной очевидностью. Космические ресурсы и самовоспроизводящиеся ассемблеры ускорят эту историческую тенденцию выше мечтаний экономистов, запуская человечество в новый мир.