Теорія неймовірності - Максим Іванович Дідрук

Очолювана докторкою Ло група організувала багаторічне дослідження лісових екосистем на південному заході США. Вчені розташували над покровом незайманого мішаного лісу масив вишок, які фіксували кількість CO2, що його поглинають дерева, а також ретельно вимірювали всі можливі параметри дерев. Іще були спеціальні пристрої над і під землею, які визначали, скільки вуглецю повертається назад. Після багатьох років спостережень учені змогли констатувати, що старі ліси поглинають CO2 більше, ніж виділяється з ґрунту під ними. Тобто вони є такими собі резервуарами, які втримують частину виробленого людством вуглецю.

І це добре.

Ось тільки це не все дослідження. Ліси є відновним ресурсом. Їх постійно вирубують, а на вирубаній ділянці відразу висаджують нові дерева. Принаймні так заведено в цивілізованих країнах. Тож докторка Ло паралельно проводила виміри й серед молодих дерев. Вона хотіла визначити баланс між поглинутим і виділеним вуглецем для лісу, насадженого на місці колишньої вирубки. І з’ясувалося: щонайменше протягом перших двадцяти років молодняк є джерелом вуглецю. Він віддає вуглецю приблизно на 20 % більше, ніж поглинає.

Чому так? Здавалося б, молоді дерева швидко ростуть, а тому мали би поглинати більше вуглецю. Щодо одиничної рослини — так і є. Проте все інакше, коли йдеться про ліс. Серед молодих дерев більше прогалин, менше тіні, їхні крони не такі щільні й не зливаються в один покров, і через це молодий ліс вбирає вуглець менш активно. Навіть якщо в ньому мільярд дерев.

Хтось запитає: а в чому проблема? Зрештою ці ліси виростуть і почнуть вбирати вуглець. Треба лише не заважати їм рости. І зачекати.

Ось тільки річ у тім, що в нас немає двадцяти років. Ми не можемо чекати. За двадцять років планета промине точку неповернення, після якої стане однаково, яку кількість дерев ми посадили та скільки вуглецю вони вбиратимуть, коли виростуть.

Електростанції в космосі

Будь-яка сонячна електростанція, незалежно від місця розташування, має найвищу ефективність опівдні найбільш теплої пори року — саме тоді, коли потреби в електроенергії є найменшими. Очевидне розв’язання цієї проблеми: а чому б не розмістити фотопанелі там, де завжди світить сонце? У буквальному сенсі завжди. Чому б не збудувати сонячні електростанції на земній орбіті?

Ідея не така вже й божевільна, як видається на позір. Навпаки, з технічного погляду вона цілком здійсненна. Питання лише в тім, чи виявляться ці орбітальні системи економічно вигідними та чи становитимуть конкуренцію наземним електростанціям. Спробуймо розібратися.

У космосі сонячна енергія доступна 24 години на добу. Аерокосмічний інженер Роберт Зубрін у книзі «Жага космосу» зазначає, що без атмосфери ефективність космічних фотопанелей зростає порівняно із земними установками в півтора раза, а можливість розвертати батареї в напрямку Сонця посилює виробництво електроенергії ще вчетверо. Як наслідок — орбітальна сонячна станція генеруватиме електрики вшестеро більше за її аналог, установлений на екваторі Землі, та ще й буде функціонувати безперервно.

Гаразд, але як цю енергію доправляти на Землю? Насправді це не так уже й складно. Зубрін пропонує випромінювати її мікрохвилями, як-от у мікрохвильовій пічці на вашій кухні. Приймачами на Землі слугуватимуть спеціальні ректени — різновид антен (назву отримали від англійського словосполучення rectifying antenna, тобто випрямна антена), призначені для перетворення енергії електромагнітного випромінювання на постійний струм. Незважаючи на втрату половини енергії у процесі передавання, а тому зниження ефективності сонячної електростанції до рівня тільки втричі вищого від її земного аналога, цього таки достатньо. Ще однією перевагою є те, що ректени — це прості та дешеві пристрої, які можна встановлювати практично будь-де. І в такий спосіб одержану на орбіті електрику вдаватиметься легко доправляти до найвіддаленіших куточків третього світу, де спорудження і сонячних, і традиційних електростанцій є неможливим.

Наступне запитання: як побудувати сонячну станцію в космосі? І тут нас спіткає перше розчарування: за нинішньої вартості виведення вантажів на орбіту перспективи орбітальних електростанцій безнадійні. Економічно обґрунтовує це той самий Зубрін. Вага сонячних панелей і потрібного допоміжного устаткування для вироблення 1 кіловата електроенергії на орбіті становить приблизно 15 кг, тобто 1000-мегаватний пристрій (а це потужність типового ядерного енергоблока на Рівненській чи Хмельницькій АЕС) потягне на 15 тисяч тонн. Оці 15 тисяч тонн доведеться підіймати на геостаціонарну орбіту, а саме — на висоту 36 тисяч кілометрів над поверхнею Землі, оскільки з низької опорної орбіти сонячна станція не зможе ефективно передавати вироблену енергію. Вартість виведення 1 кілограма вантажу на геостаціонарну орбіту вчетверо перевищує вартість виведення на низьку опорну орбіту й на сьогодні становить близько 16 тисяч доларів. Інакше кажучи, саме доправлення обладнання, необхідного для будівництва 1000-мегаватної сонячної станції в космосі, коштуватиме 240 мільярдів доларів. Додайте до цього витрати на власне будівництво, страхування, обслуговування станції — й ось вам не менше як 300 мільярдів. А це на два порядки, тобто в сто разів, дорожче за будь-яку 1000-мегаватну електростанцію наземного базування: газову, атомну, сонячну чи вітрову. Відповідно, щоби функціонування сонячної станції в космосі стало вигідним, вартість виведення 1 кілограма вантажу на орбіту варто знизити щонайменше в 100 разів. Хай якими чудовими є ракети Ілона Маска, такий обвал цін украй малоймовірний. Не тільки в найближчому майбутньому, а й узагалі.

Отож проблема криється не так в орбітальних електростанціях. Вони чудові. Ефективні, екологічні, не потребують пального, доправляють енергію до будь-якої точки Землі. Й ми абсолютно точно спроможні їх побудувати. Проблема в тім, що вони виробляють товар, який простіше та дешевше генерувати за допомогою добре напрацьованих механізмів на Землі. Ми ніколи не вироблятимемо в космосі електрику для земних потреб. З однаковим успіхом ми могли б видобувати на Місяці щебінь для прокладання земних доріг.

Чорні діри

Це одні з найзагадковіших об’єктів у космосі з гравітацією такою потужною, що навіть частинки, які рухаються зі швидкістю світла, зокрема й, власне, світло, не можуть її подолати. Концепцію запропонували ще у XVIII столітті англійський священик і натураліст Джон Мітчелл і французький математик П’єр-Симон Лаплас. Обоє міркували про другу космічну швидкість, а саме — мінімальну швидкість, яку треба надати об’єктові, щоб той вирвався за межі гравітаційного впливу астрономічного тіла. Для Землі ця швидкість становить 11,2 кілометра на секунду. Мітчелл і Лаплас припустили, що в космосі існують надмасивні зорі, друга космічна швидкість для яких перевищуватиме 300 тисяч кілометрів на секунду, тобто буде більшою за швидкість світла, а отже робитиме їх цілковито невидимими на небі. Згодом учені