Есть у России шанс выиграть вторую лунную гонку, в которой с ней конкурируют не одна, а целых четыре державы? Что за жизнь может скрываться под плотным кольцом облаков на Венере? Есть ли шанс защититься от жесткого космического излучения? Как укрыться от выбросов солнечного вещества и чем оно нам грозит? О космических перспективах России и человечества в эксклюзивном интервью «Огоньку» рассказал научный руководитель Института космических исследований (ИКИ) РАН академик Лев Зелёный.
В кабинете главного российского специалиста по исследованию космоса висит большая, в полстены, репродукция картины «Новая планета» художника Константина Юона из Третьяковки, написанной в 1921-м, посреди разрухи и хаоса. Маленькие темные фигурки мечутся на фоне черно-желтого неба и воздевают руки к грозно нависающим над ними планетам.
Чем известен Лев Зелёный
— Картина написана по мотивам 1917-го, вероятно, так художник чувствовал разлитое в воздухе напряжение,— говорит академик Лев Зелёный.— Но если отвлечься от времени, она про то, что космические факторы чрезвычайно активно влияют на нас. Я большой поклонник выдающегося русского ученого Александра Чижевского, который одним из первых начал развивать мысль, что все процессы на Земле, включая революции, нашествия саранчи, эпидемии и погодные катаклизмы, моделируются солнечной активностью. Александр Леонидович предвосхитил открытие солнечного ветра, существование которого было доказано лишь с началом работы первых спутников. Сегодня мы имеем огромное количество статистических подтверждений этого тезиса, понимаем все нюансы воздействий Солнца на различные технические системы, но вот полностью разгадать механизмы этого воздействия на человека пока не можем. Именно этой наукой, кстати, я занимаюсь большую часть жизни.
— И как называется эта наука?
— Физика солнечной и космической плазмы. У нас в Институте космических исследований не первый год проходит конференция, по итогам которой мы издаем сборник «Плазменная гелеобиофизика». Название отражает наши главные темы. С одной стороны, мы занимаемся физикой Солнца: вспышками, выбросами корональной массы (речь идет о выбросах вещества из солнечной короны.— «О»), протуберанцами и солнечными магнитными полями. С другой — смотрим, как эти процессы отражаются на Земле: изучаем магнитные бури, полярное сияние, космическую погоду, влияние космоса на человека. Эти явления важно знать не только для решения абстрактных физических задач, но и с чисто практической точки зрения.
—А сам посыл о тесной взаимосвязи между космосом и различными, в том числе и социальными, процессами на Земле сегодня принят учеными?
— Это и по сей день вызывает споры. У нас по этой тематике защищалась Тамара Бреус. Защита проходила очень тяжело, шел уже девятый час обсуждений, но в конце вышел главный врач Московской скорой помощи и сказал: «Вы можете спорить о том, как именно это работает, но, когда дается прогноз большой магнитной активности, я своим сотрудникам отгулы и отпуска не даю, потому что точно вызовов будет на 25–30 процентов больше».
— А что такое прогноз магнитной активности?
— Во время солнечной активности происходят мощные выбросы солнечного вещества в космос. Они достигают Земли за несколько дней, проникают в нашу магнитосферу, создают сильные токи, которые меняют магнитное поле на поверхности Земли. Прогнозом таких явлений, а пока они еще не точные, занят ряд лабораторий, в основном Институт прикладной геофизики Росгидромета. Своя служба у авиаторов, у Роскосмоса, у военных. Мы тоже, но в рамках фундаментальной науки: изучаем механизмы глобальных космических процессов и их влияние на Землю.
— А зачем такое прогнозировать в принципе, Лев Матвеевич? Ведь солнечные выбросы — это не дождь, от которого можно защититься, прихватив зонт из дома.
— Прогнозировать нужно. Если прямое влияние солнечных выбросов на человека мы можем продемонстрировать только статистически, то их влияние на технику постоянно фиксируем и его механизмы в целом понимаем. Представьте: в 2015-м после магнитной бури в Швеции пропали с радаров самолеты над южной частью страны. Началась паника, диспетчеры экстренно сажали все самолеты… Огромный вред несут такие выбросы спутникам, особенно тем, которые находятся на геостационарных орбитах и слабо защищены магнитным полем. При мощных выбросах у них в лучшем случае сбивается телеметрия, в худшем — они целиком выходят из строя. Это крайне важно учитывать, ведь значительная часть этих космических аппаратов имеет двойное назначение.
— А почему на Земле в первую очередь страдают северные районы? Читала, что недавно буря вывела из строя светофоры и те сами начали переключаться с красного на зеленый…
— Да, магнитное поле Земли сейчас (!) так устроено (магнитный и географический полюса находятся относительно недалеко друг от друга), что потоки солнечных частиц попадают в окрестности магнитных полюсов, достигают атмосферы Земли и создают особые овалы полярных сияний в Северном и Южном полушариях, которые целиком даже можно увидеть только из космоса. Для России до последнего десятилетия это было не так актуально, как, скажем, для Канады, потому что у нас на Севере не было сильно развитой инфраструктуры, за исключением Мурманска и Архангельска. Теперь это важно, тем более что к России со скоростью примерно 20 километров в год движется Северный магнитный полюс. С начала XVII века он располагался на границах с нынешней канадской Арктикой, а теперь эта магнитная шапка, «нахлобученная» на Землю, движется к нам. Это добавит нагрузку на инфраструктуру и таит угрозу для всех протяженных технических систем, от ЛЭП до нефтепроводов, которые, по сути, представляют собой очень длинные проводники.
—И что можно сделать?
— Повлиять на Солнце мы, конечно, не можем, но, если заранее выключать спутники, они будут менее уязвимы. То же и с наземной инфраструктурой, если в особо острые моменты выключать нагрузку, дополнительное магнитное поле не будет перегружать системы и аварий не будет. Сейчас это научились регулировать. В 2000-м, когда активность Солнца была очень высока, пострадало много спутников. Но некоторые удалось сохранить как раз благодаря прогнозам: их ввели в спящий режим на время прохождения облака частиц и тем сэкономили десятки миллионов долларов.
Под солнечным парусом
—Главный предмет вашего научного интереса — космическая плазма. Как далеко продвинулась наука в ее изучении?
— Первые открытия были сделаны почти 60 лет назад, после запуска первого искусственного спутника: выход научных приборов в космос позволил «прикоснуться» к космической среде. До этого ученые совершенно не представляли, как она будет себя вести. А самое громкое открытие тех лет, славу которого до сих пор не могут поделить российские и американские ученые, связано с обнаружением радиационных поясов Земли. Сейчас их называют пояса Ван Аллена и Вернова. А чуть позже, в 1959–1961 годах, советские автоматические станции «Луна-1», «Луна-2» и «Венера-1» впервые экспериментально — при прямом измерении параметров межпланетной плазмы — подтвердили существование солнечного ветра.
— Вы тогда занимались наукой?
— Я пришел в Институт космических исследований в конце 1960-х. Помню, мне попалась книжка «Солнечный ветер»: она меня захватила, и я уже представлял себе яхты с парусами, скользящие между Землей и Солнцем. Правда, потом оказалось, что солнечный ветер — это поток плазмы, который до того разрежен, что содержит всего несколько частиц в кубическом сантиметре. Поэтому он паруса надувать не может, а вот давление света — может. Так что научное и инженерное сообщество сегодня вполне серьезно рассматривает идеи яхт на солнечных парусах.
В то время в физику космической плазмы пришло много выдающихся ученых, до того занимавшихся проблемой управляемого термоядерного синтеза. Задачи были в чем-то схожи: в обоих случаях речь шла о высокотемпературной, достаточно разреженной плазме. Но, как известно, удержать плазму сколько-нибудь значимое время, чтобы началась термоядерная реакция, идущая с выделением громадной энергии, ученым не удается даже сейчас в самых современных устройствах — токамаках. И многим стало понятно: нужно уходить в смежные области. Тут как раз начался период экспериментов в космосе, благодаря которым можно было понять, как ведет себя плазма в космосе. Это очень красивая физика, которой я начал в те годы заниматься под руководством тогда еще молодого доктора наук, а потом и академика Альберта Галеева.
— Один из самых известных экспериментов в этой области — «Интербол». Что он дал науке?
— Этот эксперимент в 2000-е годы открыл эру многоспутниковых измерений. Понимаете, когда вы измеряете космическую среду в одной точке, установить причинно-следственные связи невозможно: все течет, все меняется и в пространстве, и во времени. А вот с помощью четырех космических аппаратов мы изучали, как солнечный ветер движется в межпланетном пространстве и как это отражается на магнитосфере Земли. Удалось измерить магнитные поля, которые солнечная плазма создает в различных областях космического пространства. А исследование таких тонких физических моментов дало толчок развитию прогноза космической погоды. Правда, как обычно, выяснялось, что на самом деле все намного интереснее и сложнее, чем мы думали поначалу. В целом проект дал очень много для понимания структуры магнитосферы и в особенности процесса пересоединения. Эти исследования продолжаются уже в более малых масштабах, с помощью многоспутниковых систем космических аппаратов европейского проекта CLUSTER и проекта MMS НАСА.
— А что такое пересоединение?
— Это важнейший процесс, от него зависит, как конкретно будет двигаться космическая плазма, например мощный поток солнечной плазмы. Представьте груженый товарный поезд, который во время войны должен доставить снаряды. И вот, скажем, партизан, как часто мы видели в военных фильмах, пробирается на станцию и переключает стрелку. От этого малого усилия зависит исход всей операции: получат ли враги снаряды или поезд пойдет в тупик и разобьется. Так вот, пересоединение — тонкий процесс именно такого рода. Стрелка здесь — небольшая область, где земное магнитное поле взаимодействует с магнитными полями, которое солнечный ветер приносит от Солнца. От того, как пройдет это взаимодействие, зависит, обрушится ли вся мощь солнечного ветра на Землю или отклонится в сторону и аккуратно обойдет земную магнитосферу с боковых сторон. Это как волшебный ключик, который открывает или запирает ворота для входа мощнейшего потока солнечной энергии. В первом случае мы получим сильные магнитные бури, излишнюю нагрузку на линии электропередачи, поврежденные спутники, недомогания у множества людей, во втором все останется более или менее спокойным. В первом случае нужно срочно обеспечить сохранность важных технических систем. Надо, конечно, сказать, что в первом случае природа вознаграждает нас величественной мистерией полярных сияний, переливающихся всеми красками и заполняющими почти все северное небо.
— Можно ли измерить эти процессы и дать прогноз?
— Сложность в том, что параметры этого потока нужно измерить прямо перед тем, как он устремится к Земле. Для этого спутник нужно «подвесить» в особых точках, где гравитация Земли и Солнца примерно равны. Тогда прогноз космической погоды, который обычно очень приблизителен, повышается почти до стопроцентной точности. Правда, сделать его можно минут за 40 до события. Сейчас есть несколько американских космических аппаратов, которые проводят такие измерения. Мы пользуемся зарубежными данными, хотя ИКИ не раз предлагал сделать отечественный спутник для такого прогноза.
— Можно ли увеличить время предсказания?
— Есть несколько идей, например, мы предлагали разместить ближе к Солнцу аппарат с большим солнечным парусом. Солнечное давление на этот парус будет эффективно уменьшать гравитационное притяжение Солнца, и позиция, где можно разместить такой монитор солнечного ветра, сместится ближе к Солнцу. Это, в принципе, позволит увеличить время прогноза примерно вдвое. Основная проблема — сделать парус. Мы построили экспериментальную модель вместе с НПО им. Лавочкина. Солнечный парус представлял собой тонкую — в 5 микрон толщиной — полиэфирную пленку, покрытую с одной стороны субмикронным слоем алюминия. К сожалению, вся конструкция канула в Лету: аппарат погиб при запуске и утонул в Баренцевом море, а сделать новый нет средств.
— Одно из направлений вашей работы связано с суббурями. Что это за явление?
— Это возмущения геомагнитного поля Земли, которые рождаются в хвосте магнитосферы — очень протяженной области за Землей, образующейся при вытягивании силовых линий магнитного поля Земли в антисолнечном направлении. Мы смогли объяснить это уникальное природное явление, связав его со свойствами токовых слоев, которые образуются в центре магнитосферного хвоста. В 1970-х годах считалось, что хвост магнитосферы — это, по сути, один толстый токовый слой. Сейчас понятно, что он напоминает гигантскую космическую матрешку: тонкий слой электронных токов вложен внутрь более широкого тока протонов, затем в слой ионов кислорода и, наконец, внутрь плазменного слоя. Иными словами, чтобы определить, как будут развиваться события и как долго такой слой сможет удерживать накопленную магнитную энергию, прежде чем произойдет взрыв (начнется магнитная суббуря), нужно изучать, как ведет себя самый глубинный слой частиц. Интересно, что эта теория верна не только для Земли, но и для других планет. Благодаря недавним данным, полученным со спутников, мы теперь знаем, что подобные слои есть и у Марса, и у Венеры. Иначе говоря, речь идет об универсальном явления, присущим плазме вообще.
В один конец
— Как вы относитесь к мнению, что сегодня пилотируемая космонавтика не нужна в принципе? Вы ведь и сами подчеркиваете: космос — слишком агрессивная для человека среда.
— Вопрос хороший, но на него нет простого ответа. Космос действительно враждебная среда, и человек никогда не сможет к ней приспособиться. Я дружу с известным патриотом лунных поселений Бернардом Фоингом (исполнительный директор Международной рабочей группы по Луне ЕКА.— «О»). Мы с ним часто спорим о том, как будет проходить освоение Луны. На мой взгляд, перелет на любое небесное тело и тем более его колонизация — это дорога в один конец. Если человек проживет в поселении на Луне хотя бы год, он уже не сможет вернуться на Землю. Это описал еще Герберт Уэллс в книге «Первые люди на Луне». Как известно, на Луне намного слабее гравитация, и, чтобы остаться в прежней физической форме, человек вместо работы будет проводить все время в мучительных тренировках. Если этого не делать, мы получим иное человечество: чтобы потомки первых переселенцев смогли вновь жить на Земле, им понадобятся особые экзоскелеты.
В общем, я думаю, что ближний космос, включая Луну и Марс, станут неким пространством для частичного освоения человеком, а более дальние космические объекты нам недоступны в принципе. Мы не только не сможем их колонизировать, но и даже добраться до них. К Юпитеру, Сатурну и его спутнику — Титану нужно отправлять роботов, а затем на основе изображений, полученных в этих полетах, создавать дополненную виртуальную реальность.
— Для России сегодня в приоритете Луна. Что, кроме слабой гравитации, препятствует ее освоению?
— Радиация и токсичная лунная пыль. Последнее — специфическое явление. Луна бомбардируется крупными и мелкими метеоритами, которые, как садовник граблями, рыхлят ее поверхность. За миллиарды лет она покрылась слоем такого раздробленного и разрыхленного вещества. Частицы лунной пыли совсем небольшие, размером с долю микрона, но в отличие от частиц земной пыли у них очень острые края, а сами пылинки по форме напоминают японские метательные ножи. Потому что на Земле есть сглаживающее влияние воздуха, а там — вакуум. А самое опасное в лунной пыли — токсичность для человека. Ее свойства сейчас изучают медики, но образцов пыли недостаточно, поэтому делают аналоги.
— Когда об этой проблеме заговорили впервые?
— Я еще школьником читал «Лунную пыль» Артура Кларка — о том, как космический аппарат тонет в океане рыхлой лунной пыли. Интересно, что когда в СССР разрабатывали модели первых лунных станций, то всерьез рассматривали возможность существования океанов из пыли. Так что некоторые станции были спроектированы как поплавки. Но затем наш легендарный конструктор Сергей Королёв написал на таком чертеже: «Не надо, Луна твердая». Как он это понял — неизвестно, видимо, сработала интуиция. Хотя сейчас мы знаем: на Луне есть и многометровые моря пыли, но в этих местах пока никто не садился.
— Как повела себя пыль во время посадки «Аполлонов»?
— Она немного, на несколько сантиметров, подмялась. Но с проблемой пыли столкнулись сами космонавты. Они писали, что это какое-то странное вещество, пахнущее серой, как бы и твердое, и мягкое одновременно, очень липкое, будто частицы связаны друг с другом. В итоге они никак не могли избавиться от пыли, она набилась во все щели корабля, в скафандры, оказалась на рубашках, вызывала раздражения на коже.
— А почему липкая? На Земле же пыль рассыпчатая.
— Это очень интересный вопрос. Дело в том, что на Луне мы имеем дело с особой пылью, частицы которой заряжены, фактически это пылевая плазма. Луна постоянно бомбардируется частицами солнечного ветра — заряженными протонами и ионами. Фотоны солнечного электромагнитного излучения также выбивают электроны из атомов в поверхностном слое и из самих пылинок, поэтому и поверхность Луны, и висящая над ней пыль электризуются, то есть приобретают электрический заряд и соответственно потенциал. А вот на темной стороне Луны такого потенциала нет. Из-за такой разницы вблизи терминатора (условная линия, разделяющая светлую и темную стороны Луны.— «О») происходят постоянные движения вещества, напоминающие бури. При этом, поскольку сами пылинки тоже электризуются, над заряженной поверхностью Луны «левитируют» заряженные частички пыли. Но в отличие от обычной плазмы, где есть ионы и электроны, в этой плазме — заряженные пылевые частички, которые в миллиарды раз тяжелее протона и соответственно имеют громадный (по сравнению с электроном) электрический заряд. То есть, когда мы говорим о поверхности Луны, точнее, об экзосфере Луны, нужно понимать, что это очень сложная система, где все заряжено: и пылинки, и поверхность, и человек, который будет там находиться. Мы планируем, что в рамках лунной миссии отправим приборы, которые будут исследовать свойства самих пылинок и электрические поля, которые при этом создаются.
— Вы говорите, что пыль плохо изучена. Но неужели ее не было в 300 килограммах грунта, которые доставили с Луны американцы? Или дело в том, что они не особо делятся образцами?
— Немного пыли там, конечно, есть, и именно поэтому мы кое-что знаем о ее свойствах и элементном составе, но пыль надо изучать в динамике. Именно это мы и собираемся делать на наших посадочных аппаратах. После доставок лунного грунта тремя советскими аппаратами и полетов «Аполлонов» было соглашение между Американской академией наук и отечественным Институтом геохимии им. Вернадского об обмене фрагментами лунного вещества. Речь шла, конечно, о граммах: к лунному веществу относятся очень аккуратно. Другое дело, что сегодня, спустя 50 лет, в этих самых образцах можно найти удивительные вещи. Например, в грунте, доставленном нашими «Лунами», обнаружены микроскопические водные вкрапления, что совершенно неожиданно для тех приэкваториальных областей, откуда доставлялся грунт. Новые методы анализа могут существенно изменить наши представления о происхождении Луны.
— Каким образом?
— Сегодня считается, что Луна — это, по сути, наш седьмой континент. Скорее всего она сформировалась в результате сильного столкновения Земли с каким-то другим крупным телом (иногда его называют планетой Тейя), которое как ножом срезало верхние земные слои и отбросило их в космическое пространство.
— С этими открытиями и связан нынешний ажиотаж вокруг Луны? Ведь про нее забыли почти на полвека…
— Все развивается по спирали, мы вернулись в ту же точку на новом витке.
Сегодня же Луна стала неким входным билетом в космический клуб. Для азиатских «тигров» вроде Китая, Индии, Японии — это повод заявить о себе как о космической державе. Пока Китай с его успешной посадкой аппарата на обратной стороне — лидер лунных исследований, а нам остается только завидовать, тем более что мы прекрасно знаем коллег из Китая, они много раз были у нас в институте.
— Считается, что и китайцы неохотно взаимодействуют с конкурентами.
— Это не совсем так, они предлагали поставить на свой аппарат наши приборы, но у нас, к сожалению, опять все увязло в бюрократических согласованиях в родном Роскосмосе. Мы еще будем работать с китайцами, но постепенно они становятся самодостаточными.
Не так давно, кстати, была возможность подать заявки на индийский аппарат, который летит к нашей любимой Венере. В результате российское участие было одобрено. Индийцы часто приглашают западных исследователей к сотрудничеству, их лунный аппарат «Чандраян» дал очень хорошие результаты. Он успешно доставил на орбиту Луны американские приборы, что для Индии великое достижение.
— Есть ли разница в конечной цели исследований Луны Россией, США, Китаем и Индией?
— У каждого свои цели и при этом все жалуются, что у них на эти цели не хватает денег. Для НАСА до недавнего времени Луна не была приоритетом, так как США шли широким фронтом, не обходя вниманием ни один космический объект. Но, похоже, с приходом Трампа ситуация изменилась и значительная добавка к бюджету выделена как раз на новые полеты космонавтов на Луну. Китай объявил целью построение на Луне своего поселения. А для России Луна — научная цель номер один. Основной наш интерес связан с полюсами Луны, где обнаружены запасы льда. Для России это стратегически правильно, потому что таким широким фронтом, как хотелось бы, наша страна идти не может. Надо выбрать направление, где мы сможем стать одним из лидеров.
— А как же проект «Спектр Рентген-Гамма» (СРГ) с его главной миссией — созданием карты Вселенной? Он должен быть запущен уже в июне этого года.
— Давайте смотреть на вещи трезво, мы можем успешно работать на этом поле, но все-таки технология астрономических экспериментов ушла так далеко, что нам в ближайшее время тут стать лидерами трудно. В проекте СРГ все-таки главный прибор — немецкий телескоп eROSIT. Но СРГ, я уверен, станет ярким событием, ведь в тандеме, дополняя друг друга, eROSIT будет работать вместе с российским рентгеновским телескопом АРТ-ХС.
Также я всегда был большим сторонником исследования Европы — спутника Юпитера. Это уникальное небесное тело, на котором подо льдом находится настоящий океан. В начале 2000-х мы всерьез занимались разработкой проекта посадки аппарата на Европу. Но сейчас оказалось: там такая страшная радиация, что у нас нет электроники, способной ее выдерживать. А вот Луна нам подходит идеально.
— Чем же она подходит, если мы там были последний раз полвека назад?
— У России до сих пор два больших преимущества: пилотируемая космонавтика и космическая медицина. Исторически у наших медиков учится весь мир, включая американцев и китайцев. Мы разработали методы, которые позволяют человеку возвращаться в работоспособном состоянии после длительных полетов. Первый дублер Валентины Терешковой, Валентина Пономарева, в воспоминаниях пишет, что после 18-дневного полета Севастьянова и Николаева в 1970-м их буквально вынимали из корабля, самостоятельно выйти они не смогли. А теперь посмотрите, какой путь прошла наука! Меня потрясло, в какой прекрасной форме вернулись (это было 2 марта 2016-го.— «О») после 340 дней на орбите Михаил Корниенко и Скотт Келли. В посольстве США был прием в честь их возвращения, и мало того что они выглядели очень бодрыми, так Келли еще первым делом после полета попросил встречи со своей девушкой. А это о многом говорит!
Другое наше преимущество в том, что на Луну мы уже садились. Всего отцы — основатели советской космонавтики запустили на Луну 24 автоматических аппарата, большая часть которых разбилась: некоторые на старте, некоторые о поверхность Луны. Но технологию отработали, несколько раз сели мягко, доставили два прекрасных лунохода, три раза привезли грунт на Землю. Тогда страна не жалела на это денег. Сейчас нам такое даже не снится: при запуске утопили аппарат «Фобос-Грунт» и следующего полета к Марсу пришлось ждать довольно долго. В этих условиях Луна хороша реализуемостью и важна практически.
— Какая часть новой российской лунной программы, на ваш взгляд, самая интересная?
— Один этап нельзя отделить от другого. В Федеральной космической программе до 2025 года уже запланирован запуск трех аппаратов — «Луны-25, 26, 27», нумерация которых подчеркивает преемственность с последним советским проектом «Луна-24» (1976). На 2021 год запланирован запуск первого аппарата, который будет отрабатывать технологию посадки. Речь идет о посадке в приполярные районы Луны, которые нам особо интересны, а баллистически это гораздо сложнее посадки в экваториальных районах, где и наши, и американские аппараты садились раньше.
Аппарат «Луна-26» — орбитальный. Он, в частности, будет исследовать взаимодействие Луны с солнечным ветром, магнитные и гравитационные аномалии, частицы пыли, которые достигают орбиты. Также он выберет место посадки для следующей «Луны-27». Это будет уже более серьезная конструкция. На ней установят буровую установку, которую создают наши коллеги из ЕКА.
— Почему нам важно попасть под поверхность?
— Верхние слои Луны очень сильно изуродованы радиацией и метеоритами. Поэтому вечная мерзлота, то есть лед и другие летучие вещества, которые нас интересуют, должны находиться где-то под поверхностью. Верхний слой грунта как одеялом укутывает их и защищает от громадных перепадов температуры на поверхности. Возможно, достаточно будет глубины всего в 1–1,5 метра, потому что лунный грунт — реголит — очень хороший теплоизолятор.
— Но ведь советские «Луны» уже бурили Луну?
— Да, на «Луне-20» и «Луне-24» были тогда простые буровые установки, которые просто вынимали колонку грунта и доставляли ее на Землю. Тогда еще не знали про включения водяного льда. Понятно, что работающая дрель при бурении разогревается и все летучие вещества, включая лед, испаряются. Поэтому сейчас у нас задача сложнее, ведь речь идет о так называемом криогенном бурении.
— «Луна-27» доставит образцы на Землю?
— Нет, она будет исследовать грунт на месте с помощью масс-спектрометров. В земные лаборатории его доставит уже следующая станция — «Луна-28».
— Как регулируется статус внеземного пространства? По договору о космосе 1967 года невозможно получить новую государственную территорию посредством водружения флага. Но там ни слова нет об эксплуатации естественных ресурсов Луны и иных небесных тел.
— По имеющимся договоренностям у Луны тот же статус, как у Антарктиды, которая является общим континентом человечества, там нет границ. Каждый имеет право построить станцию, но так, чтобы не мешать другому. На Луне до недавнего времени действовал тот же принцип. Но с началом второй лунной гонки, нынешней, какие-то частные фирмы начали продавать территории на Луне. Почему-то в Люксембурге появились законы, позволяющие отдавать участки Луны в собственность. Пока это считается юридически ничтожным, но прецедент налицо.
Мало того. США объявили области Луны вокруг посадок «Аполлонов» заповедником. А заповедник — это уже определенный юридический статус. Вопрос сейчас вовсю обсуждается в Вене в Международном комитете по использованию космического пространства, где работают наши дипломаты и эксперты из Института прикладной математики РАН. Недавно мы встречались с проректором МГИМО, которого эта тема заинтересовала и с дипломатической точки зрения. Словом, вопрос на слуху.
— А что за инициатива международной группы по «электромагнитному заповеднику» на Луне?
— Речь идет о создании особого пространства на обратной стороне Луны, где было бы запрещено строительство любой технической инфраструктуры, которая фонит и мешает вслушиваться в электромагнитные шумы Вселенной. Ведь на Земле и около нее пространство заполнено радиоспамом от миллионов радиостанций, спутников и мобильных телефонов. Но пока создание такого заповедника — это скорее пожелание ученых, которое озвучил итальянский радиоастроном Чезаре Макконе.
Венерианские хроники
— Вокруг Венеры, насколько я понимаю, все не так определенно? Зато интерес подстегивают сенсации, пишут о неких живых существах, обнаруженных на кадрах, присланных советскими посадочными аппаратами еще в 1970-е…
— Да, буквально на днях в престижном журнале «Успехи физических наук» вышла статья о результатах новой обработки архивных данных телевизионных экспериментов, выполненных на поверхности Венеры в ходе советских миссий «Венера» в 1975–1982 годах (их, кстати, так никто и не повторил). Хочется добрым словом вспомнить создателя телевизионных систем для этих аппаратов Арнольда Сергеевича Селиванова, совсем недавно ушедшего от нас. Уникальные архивные данные были обработаны с использованием новых методов, что значительно улучшило детализацию. В результате на фотографиях обнаружено до 18 гипотетических живых существ — это некие объекты со сложной и правильной структурой, которые, предположительно, способны очень медленно двигаться. Они довольно большие и в целом могут свидетельствовать о существовании жизни на Венере в физических условиях, радикально отличающихся от земных. Поэтому сейчас Венера приобретает дополнительное значение с точки зрения проверок таких странных на первый взгляд идей.
— Насколько радикально эти условия отличаются?
— Средняя температура поверхности Венеры — 462°C. Этого хватит, чтобы расплавить свинец, а атмосферное давление в 92 раза выше, чем на Земле на уровне моря (9,2 МПа). Атмосфера Венеры состоит из углекислого газа (96 процентов) и азота (почти 4 процента). Водяной пар и кислород содержатся в ней в следовых количествах (0,02 и 0,1 процента). Добавьте 20-километровый слой облаков из серной кислоты и вы получите адекватную картину венерианской природы.
— Но для возникновения жизни нужна вода…
— Это земная жизнь образовалась на водной основе, но кто сказал, что это единственный возможный вариант? Сегодня рассматриваются разные химические компоненты, стабильные в области высоких температур, на которых гипотетически может быть основана жизнь на Венере. Мы обсуждали эту гипотезу с коллегами академика Валентина Пармона из Института катализа РАН. Установок, имитирующих химические условия Венеры, пока нет. Но есть схожие. Так, сегодня известно, что при высоких давлениях свойства химических веществ кардинально меняются. Если вы будете долго нагревать воду, она сначала нагреется, потом испарится, а потом превратится в особую среду, которая называется флюид. Это некая смесь воды и пара. Затем химики стали думать, чем можно было бы заменить воду как универсальный растворитель, и оказалось, что таковым может стать перегретый углекислый газ. Его флюид представляет собой смесь пара и жидкости. Потом оказалось, что углерод тоже можно заменить соединениями азота. Кто сказал, что основа жизни должна быть обязательно белковой и построена на углероде? Жизнь — это самоорганизация, и она может возникать почти в любых условиях и строиться на других принципах. Азот для этого вполне подходит. Вы слышали про черных курильщиков? Это вулканы на дне земных океанов, где возникла своего рода параллельная жизнь, никак не связанная с фотосинтезом и углеродом. Если смотреть шире на эти вещи, можно предположить, что жизнь нужно искать не только на землеподобных планетах, потому что в данном случае мы ищем самих себя. Ее надо искать и на планетах с другими свойствами. А выглядеть жизнь может как угодно, в том числе и как океан, описанный Станиславом Лемом в «Солярисе». В любом случае нужно попытаться более точно имитировать условия на Венере в земных лабораториях (и наши коллеги из Новосибирска планируют это сделать) и готовить новую миссию на Венеру. Для России это вполне реальная перспектива после Луны и Марса.
— Расскажите об Объединенной научной рабочей группе по изучению Венеры.
— Наша группа начала работать еще в 2013-м и с переменным успехом встречалась вплоть до последнего времени. Детали совместной работы должен был обсудить руководитель Роскосмоса Д.О. Рогозин с новым руководством НАСА во время своего визита в США. Хотя визит пока не состоялся, мы обсуждаем с представителями Госкорпорации начало полноценного финансирование проектных работ уже в следующем году. Замечу, что «Венера-Д» — первый крупный совместный с NASA научный проект. Основные элементы миссии «Венера-Д» — российские (посадочный и орбитальный аппараты).
— Американцы предлагали сконструировать гигантские дирижабли, которые будут парить на высоте 50 километров над Венерой….
— Да, было такое очень интересное предложение, но пока технически оно нереализуемо. Сейчас американцы предполагают доставить на поверхность метеорологические станции, которые будут в течение нескольких месяцев собирать данные по скорости ветра, давлению, температуре воздуха и т.д. Очень интересно, если будет возможность измерять эти параметры достаточно долго. Наша посадочная станция должна будет сесть на поверхность, провести за несколько часов серию важнейших измерений и в том числе получить и передать на Землю набор высококачественных изображений.
— А оптика выдержит такие условия?
— Ну, в 1970-м советский аппарат «Венера-7» впервые осуществил мягкую посадку на Венере и успешно проработал там почти час. А в 1975-м «Венера-9» передала на Землю фотографии. На этот раз аппарат должен проработать тоже несколько часов, но с гораздо более совершенным приборным комплексом. Этого достаточно, чтобы с хорошим пространственным и временным разрешением снять панорамы и действительно подтвердить или опровергнуть существование там каких-либо загадочных движущихся объектов. Узкое горлышко здесь в том, как передать картинки такого высокого качества на Землю. Сейчас мы обсуждаем, как сделать линии канала связи этого посадочного аппарата с Землей через ретрансляционный спутник. Вообще, научные данные со всех аппаратов будут передаваться на орбитальный аппарат, а с орбитального — на Землю. Мы собираемся использовать российские станции, работающие в Х-диапазоне радиоспектра. Возможно, привлечем для передачи данных и американские станции, работающие в К-диапазоне. Это позволит в несколько раз увеличить объем передаваемой информации. В России таких станций пока нет.
— Есть информация, что в США создают электронику для аппаратов, которые будут жить на поверхности Венеры месяцами.
— Наш первоначальный проект в 2003-м тоже предполагал создание посадочного аппарата, который должен был прожить на поверхности Венеры несколько суток. Однако оказалось, что в РФ не производится электроники, способной работать при температуре 500°C. Да и не только в России. Американцы делают прототипы сверхустойчивой кремниевой электроники, но до ее внедрения еще далеко. Работы ведутся в Гленновском исследовательском центре НАСА. Там в 14-тонном контейнере из нержавеющей стали моделируется сверхвысокое давление в атмосфере из полужидкого углекислого газа (96,5 процента) и температуры до 460°C — как над Венерой. Но я подчеркиваю, что миссия планируется так, что за несколько часов, которые наш посадочный аппарат продержится на Венере, он успеет на новом уровне провести все необходимые измерения и получить качественные изображения всего, что будет находиться в окрестности аппарата.
— Как вы думаете, есть все-таки надежда осуществить этот проект?
— Пока есть, в 2017-м состоялись две замечательные международные конференции по моделированию условий на Венере, одна в Гленн-центре, вторая в Москве. В 2019-м планируем провести международную конференцию, чтобы обсудить выбор мест посадки для «Венеры-Д», а также вопросы астробиологии — возможности существования жизни в облачном слое Венеры. Температура и давление в нижнем облачном слое мало отличаются от условий на поверхности Земли. Известен целый ряд земных бактерий, способных жить в концентрированном растворе кислоты.
Вернуться на Марс
— Известно, что Сергей Королёв увлеченно работал над марсианским проектом, в 1962-м даже представил Проект межпланетного комплекса — с жилым отсеком, оранжереей, фермой, библиотекой… Что если бы СССР не вступил в лунную гонку, мы уже побывали бы на Марсе?
— Такое мнение иногда встречается, но оно очень наивно. Королев — великий человек, действительно мечтал о Марсе, но тогда мы не смогли сделать такую тяжелую ракету, чтобы добраться даже до Луны. А попасть на Марс без сверхтяжелой ракеты было бы невозможно.
К тому же тогда не понимали всех опасностей, связанных с долгим полетом человека. В первую очередь речь о космическом изучении. Королев думал, что проблему можно решить, прикрываясь водяными баками. Сейчас это выглядит, конечно, наивно. А как быть с обратным полетом? Новые данные о радиации показывают, что все гораздо сложнее. Помимо радиации, вызванной электромагнитными излучениями и частицами, ускоряемыми при солнечных вспышках, в космосе есть излучение, остающееся после вспышек сверхновых звезд, и это, в частности, тяжелые заряженные частицы, ускоренные до чрезвычайно высоких энергий. Недавно на нашем совете по космосу РАН специалисты Института медико-биологических проблем РАН и ОИЯИ рассказали об опытах в подмосковной Дубне.
Эксперименты показывают, что после облучения мышей такими мощными высокоэнергичными частицами, они теряют когнитивные функции, забывают элементарные навыки, не могут найти миску в хорошо знакомом лабиринте. Причем нарушения происходят практически сразу же после радиационного удара. Вряд ли после этого человек сможет управлять кораблем. Конечно, это вызывает скепсис по возможности пилотируемого полета на Марс Так что теперь в любом случае нам нужно проводить исследования на высших животных. Впрочем, и без этого ясно, что дорога впереди очень длинная, а открытых вопросов очень много.
Беседовала Елена Кудрявцева
