У космической утопии самая мощная пиар-поддержка. Десятки тысяч фантастических книг, сотни художественных фильмов... Они в подробностях рассказывают о будущем, где слетать в другую галактику так же просто, как сейчас съездить из Москвы в Петербург. Мир космических путе- шествий описан с потрясающей детальностью, которой не найти ни в какой другой утопии.
Но реальность может вызвать пессимизм. Смотрите: в 1957 году в космос запустили первый спутник, в 1959-м советский аппарат достиг Луны, в 1961-м на орбиту летит Юрий Гагарин, а в 1969-м американцы уже гуляют по Луне... При такой скорости развития событий к 2022 году уже как минимум должны были быть построены обитаемые колонии на Марсе, а отпуск на Луне мог стать обычным делом для бизнесменов средней руки. Но нет, увы.
Кажется, что темпы освоения космоса радикально упали и мечты фантастов так и останутся художественным вымыслом. Но давайте попробуем сменить масштаб времени. Отмотаем сто лет и окажемся в 1922 году. Ни о каком космосе речь всерьёз не идёт, есть лишь теоретические построения и фантастические романы. Даже самолёты ещё считаются экзотикой, ставка делается на дирижабли. А если переместиться на тысячу лет? За идею космических полётов в 1022 году могли вообще на костёр отправить.
Чтобы вернуть себе космический оптимизм, стоит посмотреть на историю с более высокой орбиты. И тогда многие сюжеты писателей и сценаристов покажутся более реальными. Да, это случится не в ближайшее десятилетие, а, допустим, в течение века. Космос стоит того, чтобы ждать. Космическая утопия не только самая проработанная, но и одна из самых гуманистичных. Она даёт людям возможность остановить распри и почувствовать себя представителями одной национальности — землянами, у которых есть общая цель: покорение пространства, времени, сил гравитации.
И в очередной раз хочется вспомнить знаменитую лекцию астронома Карла Сагана о «маленькой голубой точке», которой кажется наша планета с расстояния в шесть миллиардов километров: «Наверное, нет лучшей демонстрации глупого человеческого зазнайства, чем эта отстранённая картина нашего крошечного мира. Мне кажется, она подчёркивает нашу ответственность, наш долг быть добрее друг к другу, хранить и лелеять бледно-голубую точку — наш единственный дом».
Реализация космической мечты невозможна без гармонии на Земле. И тут можно привести ещё одну цитату. В описании счастливого мира будущего у братьев Стругацких читаем: «Наибольшим почётом пользуются, как это ни странно, не космолётчики, не глубоководники и даже не таинственные покорители чудовищ — зоопсихологи, а врачи и учителя. В частности, выяснилось, что в Мировом Совете — шестьдесят процентов учителей и врачей. Что учителей всё время не хватает, а космолётчиками хоть пруд пруди».
Новость из будущего
Всемирное космическое агентство (WSA) объявило о переносе пилотируемого полёта на Венеру. Изменения в графике стартов вызваны протестом профсоюза космонавток, заявивших, что в первой миссии на «женскую планету» должны участвовать только представительницы женского гендера. При этом WSA настаивает на соблюдении гендерного баланса в рамках всемирного законодательства. «Мы обязательно найдём компромисс, и полёт состоится в ближайшее время», — заверил(а) представитель WSA Юрий Салли Янливэй.
Внеземное время
Что делают и о чём мечтают сотрудники самого космического института РАН
В Москве, рядом с метро «Калужская», стоит длиннющее серое здание, характерный образчик архитектуры брежневской эпохи. Это ИКИ, Институт космических исследований РАН. Когда проходишь мимо, замечаешь, что свет в кабинетах порой горит даже в ночное время. Люди взаимодействуют с приборами, которые работают за миллионы километров отсюда, и бывает необходимо подстроиться, например, под марсианское время. Журналисты «КШ» встретились с сотрудниками ИКИ, чтобы поговорить о космосе, науке и смысле жизни.
Дмитрий Горинов, младший научный сотрудник отдела физики планет ИКИ РАН
Венера
На Западе Венеру иногда называют «русской планетой». Первый аппарат к ней СССР запустил ещё 12 февраля 1961 года, то есть за два месяца до полёта Гагарина. А в 1965 году автоматическая межпланетная станция «Венера-3» стала первым земным прибором, достигшим поверхности другой планеты. В 1982-м «Венера-13» и «Венера-14» передали с поверхности планеты цветные изображения. С середины 1980-х советские полёты прекратились, да и другие государства не так уж часто навещали Венеру. Но весьма вероятно, скоро мы туда вернёмся. На 2029 год запланирован запуск станции «Венера-Д». Буква «Д» означает «долгоживущая». По венерианским меркам «долго» — это два-три часа. Напомним, средняя температура там больше 460 °C, а давление примерно в 90 раз больше земного. Впрочем, кроме посадочного модуля в миссию входит аэростат, который будет парить в атмосфере Венеры, и станция, которая останется на орбите. Это один из самых масштабных научных проектов России. Его бюджет оценивается примерно в один миллиард долларов. Минобрнауки России и «Роскосмос » уже финансируют работы по проектированию аппарата.
Фронт работ
У меня два фронта работ: научный и организационный. Научная часть: атмосфера Венеры, динамика облачного слоя. Я анализирую результаты, полученные предыдущими аппаратами. А организационная — я участвую в подготовке миссии «Венера-Д». Вот сейчас завершается разработка технического предложения. Если всё пойдёт по плану, в следующем году мы выйдем на стадию эскизного проекта.
Мысленный эксперимент
Я очень реалистично вижу, как эта штука сидит на поверхности планеты, как она работает. Бывает, представляю, будто я сам на Венере, — мысленный эксперимент такой. Иногда стою на поверхности, иногда летаю в атмосфере — в зависимости от того, над чем сейчас работаем: над аэростатом или посадочным модулем. Но Венера мне не снится, сны у меня вполне земные.
Жара
Мы готовимся к тому, что приборам придётся работать при очень высоких температурах и давлениях. У спускаемого аппарата мощная оболочка, за которой спрятана вся аппаратура. Наружу высовывается только бурильная установка, которая доставляет образцы грунта внутрь, где при комнатной температуре работают анализаторы. И камеры будут для панорамных снимков, выглядывающие из маленьких окошечек... Надо понимать, что счёт идёт на минуты: на поверхности Венеры аппарат сможет проработать лишь часа два.
Главные вопросы
Для меня одна из главных задач миссии «Венера Д», конечно, изучение атмосферы, например поиск жизни в облаках. И не только жизни. У нас вообще нет нормальной модели атмосферы Венеры — вот для Марса есть, погоду там мы можем предсказывать даже лучше, чем на Земле. На поверхности Венеры тоже интересно. Почти вся планета залита базальтовой ла- вой, которая датируется одним и тем же периодом — примерно 500 миллионов лет назад. Что тогда случилось? А ещё углекислый газ... При таких температурах, как на поверхности Венеры, он переходит в сверхкритическое состояние, это совсем другая физика. И мы до конца не понимаем, что там происходит.
Жизнь
Тема астробиологии на Венере в последние годы бурно развивается. Много идей. Возможно, там другая биохимия. Наш аэростат будет плавать в атмосфере со спектрометрами — искать соединения, которые могут свидетельствовать о наличии жизни. А дальше моделировать, как они могли появиться.
Неизвестный ультрафиолетовый поглотитель
Многих мучает вопрос, который в научной литературе называют «неизвестный ультрафиолетовый поглотитель». Если мы посмотрим на Венеру в ультрафиолетовом диапазоне, то увидим, что у облаков есть тёмные и светлые области. Темнота означает, что какое-то вещество поглощает солнечный ультрафиолет. Мы не знаем, что это. Может, какие-то соединения серы, может, что-то ещё. Есть даже смелое предположение, что это биологическая субстанция. Даже эксперимент проводили: брали земных бактерий-экстремофилов, которые в кислотной среде живут, и смотрели их спектр поглощения. Получалось похоже на этот неизвестный венерианский поглотитель. Сам я не очень в бактерии верю, но проверять надо.
Красота
Меня вдохновляет эстетика, красота. Эти планеты удалены от нас на какое-то сумасшедшее расстояние. И там свой мир, огромный и разнообразный! И вот мы отправляем туда маленькие кусочки нашей планеты, которые что-то измеряют... Всё это очень красиво.
Детство
Мой отец по специальности астроном. У меня дома теле- скоп был, папа много рассказывал, книжки покупал. Два раза мы ездили с ним смотреть полное солнечное затмение, через телескоп съёмку вели. Очень красиво получилось! И я решил: почему бы и нет? В итоге оказался в ИКИ.
Дмитрий Кобец, сотрудник отдела спутникового мониторинга ИКИ РАН
Земля
Космос — это не только фундаментальные загадки мироздания. Благодаря зондированию Земли со спутника можно решить множество вполне прикладных проблем.
Миллионы гигабайт
Мы берём данные со спутников, они в основном открытые, чтобы научная общественность могла ими пользоваться. Сейчас в ИКИ накоплен объём данных в 5,5 петабайта; один петабайт — это миллион гигабайт. В основном это данные по России и близлежащим территориям.
Задачи
Основная моя деятельность в ИКИ — это автоматизация обработки данных дистанционного зондирования. Нужно, что всё работало автоматически, с минимальным участием человека. Нам за сутки терабайт информации поступает — нужно в потоке всё это обработать, и без ошибок.
Образование
Вообще-то я учился в Бауманке на специалиста по летательным системам. И попал на необязательный курс по дистанционному зондированию Земли. Я даже не знал, что бывают необязательные курсы. Оказалось увлекательно и при этом про конкретные нужды людей.
Листва и хвоя
На основе информации со спутников можно получать очень интересные данные. Возьмём лишь один пример. Разные породы деревьев по-разному отражают свет и другие электромагнитные волны, допустим инфракрасные. И для каждой породы можно найти именно её спектральные характеристики: для хвойных одни, для лиственных другие. Проанализировав данные из сотни мест, можно определить, что растёт в тысячах других. И сделать это не один раз, а вести постоянный мониторинг. Мы наблюдаем изменения растительности с 2001 года — смотрим, как ведут себя леса, увеличиваются ли.
Пожары
Мониторинг пожаров — очень востребованный продукт. Мы создали систему на основе спутниковых данных, которая позволяет отслеживать ситуацию круглосуточно, практически в реальном времени. Ориентируясь на наши данные, специалисты Рослесохраны могут принимать решения, как поступать в той или иной ситуации.
Вулканы
Вместе с камчатскими коллегами мы разработали систему мониторинга вулканических пепловых шлейфов. Эта информация нужна диспетчерам в аэропортах, чтобы при необходимости менять маршруты самолётов.
Поле
Ещё можно определять, что растёт на полях. Со спутника даже видно, здоровы ли растения или болеют чем-то, — на основе цветового индекса определяется. Какой-нибудь крупный производитель, у которого тысячи гектаров, может постоянно следить за тем, что у него в хозяйстве происходит.
Углерод
Очень важно иметь адекватную информацию об углеродном цикле. Она позволяет понять, сколько углерода накапливается в стволах, в листве.
Страна
Когда я слышу слово «Россия», то представляю карту растительности в проекции Альберса, которую я загружаю для анализа. Эта карта появилась у меня на экране благодаря труду огромного количества людей.
Люди
Людей на карте не видно, но я смотрю на общество с точки зрения второй специальности, которую сейчас получаю. Я учусь в магистратуре Высшей школы экономики, буду специалистом по государственному и муниципальному управлению. Это интересно. Чтобы создавать условия для научных коллективов, хорошо бы понимать, как работает управление, как устроены законы. Это взгляд на проблему с другой стороны.
Мария Рязанцева, старший научный сотрудник отдела физики космической плазмы ИКИ РАН
Солнце
Каждую секунду на нас дует солнечный ветер. Это гигантский поток плазмы, который вылетает из солнечной короны со скоростью примерно 1000 км/с. К счастью, магнитное поле Земли защищает нас от этого ионного урагана.
Радость
Когда я просыпаюсь и вижу на небе солнышко, то как обычный человек просто ему радуюсь. Вот когда посмотрю сводки о космической погоде, тогда уже думаю о своей науке.
Опасность
Магнитные бури больше сказываются на технике: радарах, электронике. А влияние на человека часто преувеличивают. Когда мне говорят: «Магнитная буря, будьте осторожны», я не воспринимаю это всерьёз. В физике надо всегда сравнивать масштабы эффектов. На человека гораздо больше влияет, например, обычное атмосферное давление. Нам повезло: у нас есть магнитное поле. Если бы не оно, весь этот поток долетал бы до поверхности Земли, и нас бы тогда просто не было. Конечно, что-то проникает сквозь магнитосферу, некоторым даже кажется, что из-за космической погоды у них болит голова. Но никто от этого не умер.
Масштабы
Меня порой поражают масштабы. Эти выбросы плазмы и высокоэнергетических частиц — они огромны, порой больше самого Солнца, по крайней мере больше, чем радиус Земли. Это завораживает. Когда смотришь на такие масштабы, понимаешь, что мы даже не муравьи, а какие-то совсем мельчайшие создания. Но это здорово! Хотя мы такие маленькие на этом фоне, а вот познанием занимаемся, в космос установки посылаем.
Турбулентность
Все знают, что на Солнце происходят выбросы. Менее известно, что в плазме солнечного ветра очень высокая турбулентность. Это можно представить как большой вихрь, внутри которого идёт множество процессов. От Солнца летит не просто какое-то облако плазмы, там внутри очень сложные структуры, которые взаимодействуют между собой и с магнитосферой Земли. Порой поражаешься: как оно могло так организоваться?
Занудство
На Земле, если установка работает как-то не так, к ней можно подойти и что-то подкрутить. Но наши приборы установлены на космических аппаратах. Это повод быть крайне внимательными. Мой научный руководитель — Георгий Наумович Застенкер — шутил, что физики-экспериментаторы в области космоса должны быть немножко занудами. Ты десять раз перепроверяшь, уточняешь, перемеряешь, испытываешь.
Сеточки
У нас в лаборатории делают приборы для измерения плазмы солнечного ветра. Один из них основан на так называемом цилиндре Фарадея. Грубо говоря, это железная банка, а внутри сеточки, через которые летят ионы плазмы. Толщина проволоки в этих сеточках примерно десять нанометров — стотысячные доли миллиметра. А ячейки довольно большие, примерно миллиметр. И нам сейчас нужно добиться того, чтобы всё работало нормально, чтобы сеточки не провисали.
Пассажиры
Редко когда аппараты запускают только для наших измерений. Чаще получается договориться, чтобы наше оборудование куда-то ещё поставили. Вот, например, «Спектр-Р» — это вообще астрофизическая миссия, к Солнцу никакого отношения не имеет. Но появилась возможность поставить туда дополнительный прибор, и мы этим воспользовались. Сейчас он летает, данные передаёт. Следующую установку мы надеемся поставить на аппарате «Луна-26», который будет летать на орбите Луны. Мы можем измерять солнечный ветер где угодно, лишь бы магнитосфера Земли не мешала. Но в лунном модуле можно измерить те частицы солнечного ветра, которые отражаются от Луны. Тоже интересная задача.
Планирование
Все большие космические миссии — это много лет планирования. Вот сейчас мы пишем проекты на 2036 год. К этому привыкаешь. Главное — здесь и сейчас хорошо делать свою работу. И тогда планы, которые мы строим на много лет вперёд, с большой вероятностью реализуются.
Мечта
Я мечтаю о том, что лет через десять поеду на Байконур запускать спутник с нашим комплексом аппаратуры в точку L1. Это так называемая точка Лагранжа, в которой земное притяжение уравновешено солнечным, примерно полтора миллиона километров от Земли. Там аппарат может оставаться неподвижным. Очень хорошее место для наблюдений за Солнцем.
Александр Трохимовский, главный специалист отдела физики планет ИКИ РАН
Марс
Если бы на Марсе жили разумные зелёные человечки, то в свои подзорные трубы они бы заметили странный объект, который вдруг стал летать над их планетой, — эдакий кубик с прямоугольными крыльями. Увы, человечков на Марсе нет, но прибор действительно летает. Это орбитальный аппарат для исследования малых составляющих атмосферы (Trace Gas Orbiter, TGO), запущенный на орбиту Марса Европейским космическим агентством в рамках программы «ЭкзоМарс». Из четырёх научных приборов в этом аппарате два разработаны Институтом космических исследований РАН.
В 2018 году отдел физики планет ИКИ РАН выиграл грант РНФ на проект с красивым названием «Три вопроса к Марсу». Вопросы эти такие:
1. Является ли Марс до сих пор активной планетой? Речь идёт и о вулканической активности, и о признаках жизни.
2. Что управляет современным водяным циклом Марса? Особенно интересно, что происходит с водой, обогащённой тяжёлым изотопом водорода — дейтерием.
3. Как взаимодействуют и контролируют климат Марса аэрозоли? Это, кстати, поможет и в понимании климата Земли.
Время
Орбитальный аппарат «ЭкзоМарс» передаёт нам данные с 2018 года. Вообще-то он был рассчитан всего на два земных года работы. Но с космическими аппаратами так часто бывает: они работают дольше заявленного, пока не деградирует оборудование. А деградирует оно медленно: влаги нет, а топлива хватает.
Спектры
На «ЭкзоМарсе» стоят два прибора, которые мы делали. Один — инфракрасный спектрометр. Грубо говоря, это усовершенствованные версии призм. Если призма просто раскладывает свет в радугу, то здесь она делает это с инфракрасным излучением. Это нужно, чтобы определять состав атмосферных газов. Например, смотрим мы на длине волны в 3,3 микрона, а в силу атомных свойств именно там поглощает излучение метан. И если мы видим, что в этом месте чуть меньше света, то можем сказать: кажется, это метан.
Метан
С метаном странная история. На поверхности Марса работает марсоход Curiosity. Там есть очень чувствительный прибор, который показал, что метан есть. А по нашим данным со спутника, метана нет. Теперь ведутся дискуссии. Куда подевался метан? Может ли так получиться, что он есть на поверхности, а наверху разрушается? Или марсоход как-то по-другому видит? А если метан есть, то откуда он? Может быть, это признак жизни. А может, нет. Есть модели, показывающие, что он образуется в пылевых вихрях под воздействием электростатических разрядов.... Идей много, но нет общепринятой, везде противоречия. И эти противоречия стимулируют нас к работе.
Земля
То, что делалось для Марса, можно использовать и для Земли. У нас-то точно в атмосфере есть метан, и он играет важную роль в парниковом эффекте. Берём ту же концепцию и делаем прибор для земной атмосферы. Но если на Марсе важно просто найти метан, то на Земле его надо измерять — с хорошей точностью и регулярно.
Галогены
Да, российские учёные не нашли метан в атмосфере Марса. Но зато мы обнаружили, например, HCl, то есть соляную кислоту. Этого вещества мало — одна частичка на миллиард, но оно есть, хотя никто этого не ожидал. Сейчас мы ищем бромоводород, тоже соединение с галогеном. Но пока не нашли.
Кухня
Меня мотивирует базовое человеческое любопытство, ощущение того, что, сидя здесь, мы можем исследовать вещи, находящиеся там. Когда миссия «ЭкзоМарс» только началась, нужно было сделать тестовое включение: аппарат должен был как бы покручиваться, глядя на Солнце. И всё это я планировал ночью, сидя у себя на кухне! Так было проще — в спокойствии и тишине посылать команду космическому прибору. А спустя две недели, сидя на той же кухне, я наблюдал, как эта махина делала запланированные мною движения. Это удивительно! Вот прямо сейчас я пойду к своему компьютеру, а там файлик, который пришёл ночью с орбиты Марса, потому что там включался мой прибор, на нём шевелились зеркальца, и всё это происходило на основе команд, написанных здесь же.
Дарья Евдокимова, научный сотрудник отдела физики планет ИКИ РАН
Снова Венера
Ещё в середине XX века многие учёные допускали, что на Венере могут быть вполне комфортные для жизни условия, почти тропический курорт. Планета не сильно ближе к Солнцу, чем Земля, атмосфера есть, почему бы там не обитать каким-нибудь тварям?! «Экспресс-лаборатория показала в атмосфере заметные следы живой протоплазмы», — писали братья Стругацкие в фантастической повести «Страна багровых туч», впервые опубликованной в 1959 году. Из-за плотных облаков поверхность изучить не удавалось, и можно было фантазировать как угодно. Но аппараты, достигшие Венеры, показали, что условия для жизни на этой планете, мягко говоря, не очень приятные. Температура выше, чем в духовке. Давление в 90 раз сильнее, чем на Земле. Воды и кислорода критически мало. Но от этого Венера не становится менее интересной.
Фантастика
Да, телескоп в школьные годы у меня был, но ничего, кроме Луны, рассмотреть не получилось. Я больше книги любила читать. Очень нравилось «Магелланово облако» Станислава Лема, это про полёт в другую галактику. Захватывающая книга. Я Лема со школы очень люблю.
Данные
Сейчас я работаю с данными европейского аппарата «Венера-Экспресс», который летал до 2015 года. Там стоял атмосферный спектрометр SPICAV (Spectroscopy for Investigation of Characteristics of the Atmosphere of Venus), созданный при участии нашего института. Данных много, есть что обрабатывать. Но, конечно, миссию «Венера-Д» очень жду.
Машина времени
На Венере мы изучаем не только то, что есть сейчас. Мы пытаемся понять эволюцию планеты, как она стала такой, как образовался столь сильный парниковый эффект, что там было раньше. Для Земли это тоже важно. Можно промотать время вперёд и понять, что нас ждёт.
Экзопланеты
Учёные находят всё больше экзопланет. Некоторые из них находятся в «зоне Венеры», то есть чуть ближе к своей звезде. Зная хорошо эволюцию Венеры, мы можем экстраполировать эти данные на экзопланеты и понять, насколько вообще там возможна жизнь. Правда, полететь туда в обозримом будущем мы не сможем, что очень обидно. Да и на Венеру отправить аппарат непросто! Но с этим мы справимся.
Прошлое
Что было на Венере раньше, мнения расходятся. Есть работы, в которых говорится, что в далёком прошлом на поверхности могла существовать жидкая вода. Но Венере не повезло: сработал парниковый эффект, вода начала испаряться, усиливая этот эффект, а потом улетела в космос. Другие гипотезы предполагают, что жидкой воды там не было даже в прошлом. Консенсуса нет. Я помогаю собирать данные о текущем составе атмосферы и надеюсь, это поможет понять, что там было с водой и почему такая катастрофа случилась.
Фосфин
Это интрига! Фосфин — газ, который на Земле образуется на болотах, его производят бактерии в бескислородной среде. Три года назад фосфин обнаружили в облаках Венеры. Это могло бы означать, что там есть какая-то форма жизни, кот рая этот газ выделяет. Разгорелась жаркая дискуссия. А был ли фосфин? Может, это ошибка детектирования. Проблема в том, что нижний слой облаков, где этот фосфин нашли, очень сложно исследовать дистанционно: облака плотные. Поэтому точного ответа мы не получим, пока не полетят новые аппараты, которые исследуют состав атмосферы.
Кислород
Венера — планета интересная во многих отношениях. Например, облака — они несутся с бешеной скоростью. В верхних слоях она достигает 100 метров в секунду, настоящий ураган. На высоте примерно в 120 километров атмосфера как бы разбегается от Солнца и летит к той части планеты, где в данный момент ночь. Из-за солнечного излучения молекулы углекислого газа разделяются — появляется свободный кислород, который переносится на ночную сторону и погружается в плотные слои атмосферы. Там может образовываться озон, тот самый газ, который на Земле защищает нас от ультрафиолета. Правда, на Венере кислорода очень мало, но точное количество мы не понимаем, это одна из наших будущих задач. Видите, как всё сложно...
Двуокись серы
Ещё одно вещество, которое я изучаю, — двуокись серы, очень важный газ для доказательства вулканической активности. Вроде бы на Венере найдены действующие вулканы — измерения в инфракрасном диапазоне зафиксировали горячие точки. Но учёные любят доказательства, и хорошо бы эту гипотезу подтвердить чем-то ещё, например данными об атмосфере.