В какие космические пределы и почему заглядывает современная наука

© piqsels

Несмотря на явную коммерциализацию мировой космической индустрии, в ней по-прежнему много амбиций и символизма. В России последнее особенно любят, и вот вам яркий символ того, что у РФ по-прежнему достает амбиций доказывать миру, что она сильна в космосе и его освоении. 11 апреля, накануне Дня космонавтики, все-таки взлетела новая российская тяжелая ракета «Ангара-А5». Ее пуск осуществили с многострадального космодрома «Восточный». Впрочем, этот же эпитет вполне уместно применить и к самой ракете. Работу над ней начали еще в 90-ые годы, но денег не хватало, к проекту вернулись в 2000-ые, а первый пуск состоялся в 2014 году, потом было еще несколько, из них только один официально признали «частично успешным». Апрель 2024 года — готовность №1! 9 и 10 апреля старт отложили.
 Очевидно, что в «Роскосмосе» не стали рисковать — перед главным для космической отрасли праздником такое фиаско было бы непростительно. 

Для российской космонавтики успешно запустить «Ангару-5» стало делом чести, ведь последние 30 лет о ней громко заявляли, но все зря. Для исследователей и будущего всех российских космических проектов судьба ракеты тоже крайне важна. Помимо всего прочего, ее успешный пуск означает фактическое начало летно-конструкторских испытаний космического ракетного комплекса «Амур». Одновременно испытывается разгонный блок «Орион». Целей и задач действительно много — «Роскосмос» замахнулся на такое впервые в современной истории отечественной космонавтики.

Державно, перспективно, знаково

Не зря в день успешного пуска, когда стало ясно, что «Ангара-5» все-таки взлетела, соцсети наводнились полными гордости сообщениями, пуск называли «событием космического масштаба», который подчеркнул мощь РФ как космической державы. И, конечно, наблюдатели то и дело пинали в сторону американцев: «Как вам такое, Илон Маск?» А потом появились комментарии «Роскосмоса». Глава госкорпорации Юрий Борисов откровенно признал: «Для нас это были тяжелые три дня. Ракета еще не набрала нужного уровня готовности. Это естественный процесс. Это новый космодром, это совершенно новый старт, автоматический, поэтому все те технические сбои, которые произошли позавчера и вчера (9 и 10 апреля 2024 г., — прим. ред.) — это нормальная работа для всех нас. Нам предстоит еще очень много работать с ракетой, чтобы обеспечить ее надежность, а ей в 2028 году нужно будет запускать пилотируемый корабль».

Проект действительно знаковый, с ним во многом связано будущее российской космонавтики, заявляет директор Института космических исследований РАН Анатолий Петрукович. Во-первых, ракета способна выводить на низкую околоземную орбиту порядка 20 с небольшим тонн груза — это примерно масса одного блока Российской орбитальной сервисной станции (РОСС). «Ангара-5» летает на экологически чистом топливе. «Если мы хотим вернуть грунт с Луны, нам нужна эта ракета, без нее не обойтись, на ней можно долететь до Венеры», — добавляет Петрукович.

Прерывание вредно и опасно

А чего мы на самом деле хотим от космоса, и почему одна из ключевых фигур современной российской науки, директор Института космических исследований РАН, упоминает именно Луну и Венеру, почему из этого ряда наших космических целей вдруг выпал Марс? В какие космические пределы и почему заглядывают сегодня исследователи? На что уже точно есть политическая воля и финансирование?  

В настоящий момент интересных, знаковых и важных космических проектов у РФ довольно много, сложностей с их реализацией тоже хватает. «Ангара-5» не единственное тому доказательство. В августе 2023 года разбился российский аппарат «Луна-25». Межпланетная автоматическая станция должна была сесть в районе южного полюса Луны и заняться изучением лунного полярного реголита и лунной экзосферы. Работы были распланированы на год. Если бы все пошло по плану, «Луна-25» стала бы первой станцией на южном полюсе Луны. Все остальные, кстати, советские, прилунялись только в экваториальной зоне. Комментируя провал лунной миссии, глава «Роскосмоса» Юрий Борисов заявлял, что одна из причин неудачи — прерывание лунной программы на 50 лет. «Ни в коем случае нельзя прерывать лунную программу, это было бы самое неверное решение. Я думаю, что негативный опыт прерывания лунной программы практически на 50 лет является основной причиной неудач. Нам приходится, по сути дела, по новой осваивать все технологии хоть и на новом техническом уровне», — заявил тогда Борисов в интервью журналистам.

Собраться с мыслями

Почему Россия сделала столь длительный перерыв в исследованиях Луны?

Ряд экспертов считают, что в момент активного изучения планеты были получены ответы на все вопросы, которые тогда ставили перед собой исследователи: были изучены параметры лунного грунта, стало понятно, из чего состоит ее поверхность, а потом наука собиралась с мыслями. Поэтому последние десятилетия ее усилия были сосредоточены вокруг других планет — Марса и Венеры, и только в 2000-ых российские ученые стали смотреть на Луну по-новому. В 1970-ых закончили на том, что Луна — сплошь каменная, и ничего интересного там нет, кроме кратеров и морей. Однако позже выяснилось, что в ее полярных частях есть много неизученного: дистанционно было определено, что там есть небольшое количество водяного льда, а это серьезный повод вернуться к изучению планеты. И вернулись: после аварии «Луны-25» все выводы сделаны, проведены работы по совершенствованию бортовой аппаратуры. Спустя год после катастрофы «Луны-25» Анатолий Петрукович, директор Института космических исследований РАН, заявляет: «Принято политическое решение — программа продлевается, причем в приоритетном порядке. Следующих запусков мы ждем в 2027–2028 гг. — будет запущен космический аппарат «Луна-26», который будет строить карты Луны в различных диапазонах света с орбиты, и «Луна-27» — посадочный аппарат, который должен положить начало российской лунной базе. Его задача — сесть в удобное место у Лунного полюса и сделать первичный анализ с точки зрения пригодности для посадки других космических аппаратов».

Человек везде уязвим, даже в космосе

От планов Россия уже перешла к действиям. В ноябре 2023 года в Москве стартовал международный годовой эксперимент «SIRIUS-23», который имитирует полет на Луну. Исполнительный директор и председатель оргкомитета эксперимента «SIRIUS-23» Сергей Пономарев рассказывает, что сейчас идет этап годичной изоляции, и постепенно ее продолжительность будет увеличиваться. «С нашей точки зрения человек — один из наиболее уязвимых факторов при полете в дальний космос. Наша задача — минимизировать эти риски, для этого мы и проводим изоляционные эксперименты», — поясняет Пономарев. 

Такие эксперименты экономят время космонавтов непосредственно во время полетов. К тому же для их проведения требуется большое количество оборудования, и не все возможно доставить на борт космического корабля. Что касается результатов, то уже получены уникальные данные о работе иммунитета: несмотря на отличное здоровье, которым обязаны располагать космонавты, иммунные сбои во время полета случаются и у них, скажем, особую живучесть демонстрирует вирус герпеса. Задача ученых — отработать методы эффективной профилактики. Длительная изоляция позволит проанализировать работу психики. Как говорит Сергей Пономарев, во время долгих полетов существенно снижаются способности человека быстро принимать решения, и этот фактор необходимо учитывать.

Директор Института медико-биологических проблем РАН Олег Орлов добавляет, что, даже несмотря на то, что на Земле невозможно имитировать невесомость, подобные изоляционные эксперименты отлично отрабатывают многие аспекты. Один из важнейший — какой гендерный состав экипажа является оптимальным? Олег Орлов уверен, что будущие межпланетные миссии априори должны быть смешанными.

Негативные воздействия 

Российская космонавтика сегодня ориентирована на межпланетные полеты, на освоение дальнего космоса, что потребует новых исследований и решений. Одно из них — как сократить вес доставляемого на орбиту: в случае с освоением дальнего космоса задача приобретает особую значимость. Чтобы обеспечить одного космонавта, отправляющегося к Марсу, на корабль придется загрузить порядка пяти тысяч тонн еды, воды и кислорода. Олег Орлов подтверждает, что обеспеченность дальних космических полетов радикально отличается от полетов на орбиту Земли, куда грузы доставляют челноками на протяжении всей экспедиции. В условиях дальнего космического полета это сделать невозможно, поэтому сегодня оживился интерес к этой теме, которую, кстати, активно изучали в СССР. «Надо обновлять исследования, нужна новая база и кадры, — говорит Орлов. — Полеты на Луну и Марс потребуют новых подходов к жизнеобеспечению космонавтов». Подобные эксперименты уже ведутся, один из них проводился в рамках недавнего полета российско-белорусско-американского экипажа. Его цель — изучение влияния белка лактоферрина, полученного белорусскими учеными, на микроорганизмы в условиях невесомости.

На новой орбите все по-новому

Казалось бы, человек многие десятилетия летает к другим планетам, но вопрос о том, какова оптимальная длительность нахождения человека в космосе, по-прежнему остается дискуссионным. В Институте медико-биологических проблем РАН считают, что максимум это восемь месяцев. Не далек тот час, когда российские космонавты полетят на новую орбиту. Задача ученых — верифицировать возможные воздействия, которым они там подвергнутся, с этой целью будет запущен биологический спутник. Также российские ученые планируют создать специальный медико-биологический модуль, внутри которого оборудуют рабочие места для исследований. Среди важнейших задач — снижение негативных последствий длительной невесомости. Для этого на российской станции планируют разместить центрифугу короткого радиуса (не больше человеческого роста), которая позволит создавать искусственную гравитацию на борту. Как говорит директор Института медико-биологических проблем РАН Олег Орлов, сроки реализации проекта плавающие. Его участники, а это большая группа исследователей, осторожно заявляют, что прообраз центрифуги может появиться к 2030-ому году. Выход на новую орбиту влечет за собой массу сложностей, но при этом даст российским исследователям иные возможности. Анатолий Петрукович (директор Института космических исследований РАН) поясняет, почему была выбрана именно эта орбита: она позволяет видеть всю территорию РФ и даже Северный морской путь, на ней можно устанавливать приборы для мониторинга природных явлений и ресурсов, а это значит, что можно проводить куда больше экспериментов по исследованию Земли. 

Полеты на новую орбиту, увеличение их дальности, дополнительные модули для исследований — все эти космические цели недешевы. И сегодня внутри российского научного сообщества нет единого мнения о том, какие эксперименты однозначно нужны, а какие под вопросом. Как говорит научный руководитель Института астрономии РАН Борис Шустов, обсуждать необходимо даже самые сумасшедшие идеи. «Создание того же астрофизического модуля активно обсуждалось научным сообществом. Его стоимость — это сотня, а то и больше, миллиардов рублей. Наше предложение: давайте сначала продумаем, а есть ли такие задачи, для которых нужно строить такой модуль», — говорит Борис Шустов. При этом он же признает, что астрономических, астрофизических экспериментов в мире проводится очень мало. На новой российской станции они запланированы: в частности, есть проект телескопа, который позволит создать обзор всего неба с точной фотометрией.

Неритмичное финансирование

Чтобы продвигаться по космической программе, нужны инструменты для исследования космоса. Между тем, как говорит Борис Шустов, их разработка завязана на финансирование, его эксперт называет «неритмичным». Непросто идет работа над созданием космической обсерватории «Миллиметрон» («Спектр М»). Уникальный, не имеющий аналогов 10-метровый телескоп позволит исследовать различные объекты во Вселенной в миллиметровом и инфракрасном диапазонах. Ученые получат огромный массив данных о близком и далеком космосе: на их основе они смогут изучать строение, движение и эволюцию звезд, находить экзопланеты и черные дыры, наблюдать процессы в ядрах галактик, измерять расстояние в галактических и галактических масштабах, изучать свойства межгалактического и межзвездного пространства, заглядывать в прошлое галактик на миллиарды лет. Одним словом, научная актуальность проекта неоспорима, и, как заявляет Борис Шустов, сегодня не существует технических проблем в его реализации. Кризис, связанный с отсутствием необходимой электроники, которая в основном иностранного производства, преодолен, для этого телескоп пришлось перепроектировать. Новый вызов — отказ зарубежных партнеров от участия, поэтому о сроках запуска аппарата на орбиту приходится говорить с максимальной осторожностью, предварительно он запланирован на 2030-ый год. 

Космическая погода и ее последствия

Международное сотрудничество в космосе — один из самых наболевших вопросов для научного сообщества. Анатолий Петрукович, директор Института космических исследований РАН, подчеркивает, что чем больше сотрудничества, тем быстрее мы все будем двигаться вперед. Неслучайно все крупные проекты по освоению дальнего космоса имеют статус международных. Российские ученые заявляют, что остаются оптимистами и открыты к международному взаимодействию. В конце концов, что касается космоса, цели у человечества общие. Одна из самых очевидных — изучение космической погоды и ее влияние на Землю. Космические бури происходят все чаще и становятся все сильнее. Ученые признают, что космическая погода действительно отражается на землянах, но серьезных угроз она не несет. Да, мы живем в эпоху солнечного максимума, что бывает раз в одиннадцать лет, но за все триста лет наблюдений за солнечной активностью сегодняшний ее цикл нельзя назвать особенным. И максимум, чем он нам «грозит», — полярными сияниями, которые мы уже можем наблюдать из Москвы. Как поясняет Анатолий Петрукович, в самих по себе магнитных бурях нет ничего особенно опасного, и совершенно напрасно пресса и общество уделяют им столько внимания. 20 лет назад магнитных бурь было примерно столько же, но это вовсе не означает, что космическую погоду не нужно отслеживать. Как раз наоборот, это то самое практически важное направление, которое требует постоянного внимания.

Близкое влияние далекого космоса

Солнечная радиация воздействует на спутники, на наземную радиосвязь, на самолеты, на людей и космонавтов, находящихся на орбите. Первые факты влияния космической погоды на технику были зафиксированы еще в XIX веке, когда на Солнце произошла сильная вспышка, в Европе и США на несколько дней отключилась вся телеграфная связь. Активный мониторит космической погоды — одна из задач околоземной космонавтики. Сегодня в мире налажен международный обмен данными: в случае ЧС государства-участники, подписавшие соответствующие договоры, обязаны делиться снимками с пострадавшей стороной. Но и здесь Россия должна и уже стремится обеспечить суверенитет, хотя отказаться от иностранных данных из космоса на все 100% мы пока не готовы. Борис Шустов говорит, чтобы изучать надежно и полно ту же космическую погоду, нужны геонаблюдения за Солнцем. Для этого аппараты наблюдения надо размещать в дальним космосе, а с этим у нас пока слабовато. Мы лишь в начале пути, отчасти эти задачи может решить проект «Млечный путь». Среди прочего он призван предупреждать об астероидно-каметной опасности, мониторить космический мусор и противодействовать радиопомехам. Изучение поведения малых космических тел позволит понять, какие угрозы для космической деятельности и для жизни на Земле они в себе несут.

В поисках других миров

И дальний, и ближний космос оказывают заметное влияние на Землю, и этот угол зрения и восприятия космических задач является сегодня определяющим. Как ни парадоксально, но в поисках ответов на земные вопросы мы все чаще обращаемся к звездным мирам. Конечно, человечество не оставляет в покое вопрос, а где еще есть жизнь. И если еще в начале XX века это были только рассуждения, теперь мы можем утверждать, что знаем о десятках экзопланет. «Мы традиционно ищем жизнь на Марсе, я думаю, через пять – десять лет мы получим оттуда грунт, тогда будет понятно, есть ли там жизнь», — говорит Анатолий Петрукович, директор Института космических исследований РАН. Например, в последние годы стало известно, что на облаках Венеры есть вода и некий аэрозоль, и там нормальная для жизни температура. Еще одно уникальное место — ледяные спутники Юпитера. Да, его поверхность — это толстый слой льда, температура на ней — все минус 150 градусов, но подо льдом — горячий океан, значит, там тоже может быть пусть и примитивная, но жизнь. Недаром Европейское космическое агентство снарядило туда JUICE. Космический аппарат стартовал в прошлом году и до Юпитера будет лететь восемь лет. А куда полетим мы, россияне, какую планету хотим покорить?

А мы летим на Венеру

Эксперты напоминают, что с советских времен у нас накоплен хороший опыт исследования Венеры. Мы единственные, кто посадил на ее поверхности космический аппарат еще в 1975 году. Потом Венера несколько ушла в тень, ученые всего мира переключились на Марс, но сейчас можно говорить о возрождении интереса к ней, не зря туда отправлена целая флотилия иностранных аппаратов. Россия же пока только планирует полеты, для чего в Федеральную космическую программу был включен проект «Венера-Д». Еще год назад «Роскосмос» сообщал, что Научно-производственное объединение имени С. А. Лавочкина (входит в Госкорпорацию «Роскосмос») завершило разработку технического предложения на создание космического комплекса для полета на Венеру. В текущем году обещали разработать его эскизный проект. Говорят, что «Венера-Д» получила особый статус — «национальная миссия». Если так пойдет и дальше, аппарат может стать первым с 1984 года венерианским зондом, запущенным Россией. 

Планов, проектов, высоких целей у российской стратегической, с позволения сказать, космонавтики много, есть и прикладные. Правда, о большинстве из них принято говорить весьма осторожно, не называя конкретных сроков, не вдаваясь в детали реализации. Говорят ровно столько, чтобы в общественном сознании было понимание, что работа идет по всем ключевым фронтам, кое-что получается, но в космосе ни быстро, ни дешево, ни гарантированно не бывает. На это обстоятельство можно все списать, но, справедливости ради, неудачи в космических прожектах случаются у всех стран, вот только отношение к ним у них и у нас разное, отчего и непонятно: амбиции в освоении космоса — это все-таки хорошо или плохо? Как и многие вопросы в этой сфере, этот тоже пока остается без ответа.