Космос‑2070

Интересную задачу предложила мне редакция ТрВ-Наука — порефлексировать (от англ. reflection) о том, как будут выглядеть космические исследования через 50 лет. Самым надежным методом прогноза в относительно спокойные времена всегда считалась экстраполяция прошлого на будущее. Поэтому я вернусь на полвека назад, в 1970 год, который еще хорошо помню, и попытаюсь представить, что бы я ответил на подобный вопрос как четверокурсник МФТИ, ставший уже дипломником Института космических исследований АН СССР.

Детство — отрочество — юность тогдашнего поколения советских школьников прошли под знаком НФ: «большая тройка» Лем — Стругацкие — Брэдбери, к которым можно добавить Саймака и Ефремова. Они сформировали наше видение будущего даже не на 100, а целых 200 лет. Будущее напоминало популярные тогда космические оперы, с ракетами, бороздящими межзвездные пространства, встречами со странными, но добрыми внутри инопланетянами, а еще лучше, чтобы не тратить время на дорогу, — 0-телепортацией в другие галактики. Всё это (включая тщательно отбираемую для перевода американскую фантастику) создавало, конечно, светлую, оптимистическую картину приближающегося третьего тысячелетия. Были тогда, конечно, и тревожные прогнозы, называемые антиутопиями, и вот многие из них, как я покажу ниже, и начали сбываться.

Но тогда без всяких сомнений я подал документы на факультет аэрофизики и космических исследований (ФАКИ) МФТИ, куда и поступил, несмотря на двойной конкурс 1966 года и известные недостатки моей анкеты. Не буду вспоминать эти замечательные физтеховские годы, омраченные гибелью Гагарина, Волкова, Добровольского, Пацаева, американских астронавтов и становящимся всё более очевидным после смерти С. П. Королёва наше отставанием от США в борьбе за право первыми ступить на поверхность Луны.

Помню, как летом 1969 года, работая в стройотряде в Туве, мы ежедневно бегали на почту, чтобы прочитать крошечные заметки на последней странице «Комсомольской правды» о полете «Аполлона-11». Но будущее, тем не менее, виделось ярким, конкуренция с американскими коллегами очень бодрила, и была уверенность, что «…вашу быстроногую знаменитую Америку мы и догоним и перегоним…»

На такой высокой ноте всё тогда начиналось, и теперь понятно, как далек от действительности был бы прогноз 1970 года на год 2020-й. И дело не в космической гонке: Россия пока еще занимает неплохое третье-четвертое место в списке ведущих космических держав, и кое-что у нас получается и в научном космосе. Интересно, как сместились эти научные приоритеты за 50 лет.

Наука и хороша неожиданными сюрпризами и поэтому в принципе не терпит жесткого планирования, к которому нас активно толкают последние годы ФАНО/МНВО. Наука должна удивлять — «чем дальше эксперимент от теории, тем ближе он к Нобелевской премии», и это в полной мере относится к космическим и астрофизическим исследованиям.

Список главных тем будущего 50-летия, сочиненный в 1970 году, удивил бы нас отсутствием многих прорывных задач, которыми сейчас занимается большинство космических ученых. Мало кто (конечно, кроме фантастов) думал тогда об экзопланетах, темных энергии и материи. И даже Солнце, до того как нам удалось увидеть его с близкого расстояния, представлялось тогда гораздо более спокойной и устойчивой плазменной системой. Список таких «прекрасных неожиданностей», конечно, гораздо длиннее, но я поговорю о более близких мне сейчас планетных исследованиях — и в ретроспективе, и в проекции на будущее.

Исследования Солнца, всех небесных тел Солнечной системы (включая малые) будут продолжаться с ускоряющимся темпом, «и много нам открытий чудных готовит просвещенья дух». Меня особенно интересуют будущие исследования объектов пояса Койпера и облака Оорта. Это ведь не только остатки славных тысячелетий рождения нашей Солнечной системы, сейчас оказавшиеся на ее задворках, но (наряду с более близкими к Земле малыми телами из пояса астероидов между Марсом и Юпитером) и главные источники астероидно-кометной опасности (далее АКО), которая «редко, но метко» действительно может приводить не только к региональным, но и глобальным катастрофам. Сейчас уже на уровне комитетов ООН идут довольно интенсивные переговоры о международных системах противодействия АКО, хотя разработка конкретных способов воздействия на траектории этих тел потребует не одного десятилетия.

Я лично с нетерпением жду результатов насовских проектов исследования Европы и европейских проектов исследования Ганимеда — спутника Юпитера. Мы уже давно «точим зубы» на эти два удивительных небесных тела и даже в 2009–2012 годах провели два больших международных семинара Europa Lander и Ganymede Lander. Вместе с НПО им. Лавочкина предложили концепцию посадочных зондов на эти спутники Юпитера и различные хитрые исследования возможной обитаемости подледных океанов на этих телах.

Но оба эти спутника Юпитера находятся в его мощнейших радиационных поясах, радиация достигает мегарадного уровня, и такой электроники на тот момент не было не только в России, но и в США. Но прошло 10 лет, и сейчас NASA организует две экспедиции к Европе — Europa Clipper и даже Europa Lander. Грустно, но для отечественной элементной базы эта задача и сейчас кажется неподъемной.

Следующий прорывной результат я жду от наших (в планируемом серьезном сотрудничестве с NASA) исследований Венеры. Здесь время ожидания, хочу верить, не превысит десять лет, и надеюсь увидеть результаты еще своими глазами.

В облачном слое Венеры почти наверняка есть микробная жизнь. На этом сошлись и российские, и американские эксперты на нескольких проходивших в Москве семинарах по моделированию атмосферы Венеры, но есть одна тема, вызывающая бурные споры специалистов. Это существование возможных странных форм жизни на поверхности Венеры. Ее открыл наш сотрудник, профессор Л. В. Ксанфомалити, проанализировавший с помощью современных методов обработки изображений фотопанорамы нескольких еще советских «Венер» (впервые совершивших в 1970–1980 годах мягкие посадки на эту «адоподобную» планету). Он увидел там странные медленно движущиеся структуры необычной формы.

В апреле 2019 года мы вместе с специалистами Института катализа СО РАН, академиком В. Н. Пармоном и докт. физ.-мат. наук В. Снытниковым опубликовали об этом подробную статью в УФН. Сибирские коллеги заинтересовались этой темой, поскольку в своих установках для высокотемпературного катализа видят необычную химию самых обычных веществ при условиях, близких к венерианским (Р = 100 атм, Т = 500° С). Самоорганизация в сложные «органические» молекулы может идти там на основе совсем других веществ, чем на Земле. Желающие могут найти эту статью на сайте УФН (спасибо Валерию Рубакову, главреду журнала, решившемуся напечатать эту достаточно спорную работу) [1].

Мы, конечно, ждем результатов, подтверждающих или опровергающих эти идеи, от нашей новой посадочной миссии «Венера-Д» (конец 2020-х — начало 2030-х годов) и возможных лабораторных экспериментов в институте катализа.

Эту статью я пишу ко Дню космонавтики — 12 апреля, и мне, пожалуй, стоит высказаться и на эту тему, что, впрочем, я делал уже несколько раз, вызывая неудовольствие некоторых коллег.

Есть пророческая книга Станислава Лема «Возвращение со звезд», где астронавты, улетевшие в далекое звездное путешествие примерно в наше время с идеалами еще недавних героических лет бурного освоения космоса, возвращаются в 2200-е годы и находят человечество, потерявшее интерес и к космосу, и к высоким материям вообще и, таким образом, погрязшее в мелких суетных проблемах и поэтому постепенно вырождающееся.

Это во многом верно: человечеству нужны сложные, на пределе возможностей высокие цели, по большому счету оправдывающие его существование. Со второй половины ХХ века космос был и остается такой целью, надеюсь, заряда этих стремлений хватит на XXI век. Лучше всех сказал об этом еще в XIX веке Роберт Браунинг: “Ah, but a man’s reach should exceed his grasp, Or what’s a heaven for?” (Извините, не возьмусь переводить.)

Но основных открытий в космосе я жду всё же не от пилотируемых программ, а от всё более интеллектуальных, многофункциональных космических роботов. Пилотируемая космонавтика, уверенно освоившая околоземные орбиты, конечно, навсегда останется на них, решая всё больше практических задач, приносящих коммерческую выгоду.

Следующий форпост пилотируемой космонавтики — Луна. Сразу несколько стран думают сейчас о лунных поселениях, деревнях, у нас их любят называть базами (что вносит ненужные военизированные коннотации). Для космонавтов на Луне существует достаточно много важных задач, так как на лунных станциях планируется установка продвинутого научного оборудования для различных технологических, астрофизических, геофизических исследований, научные программы которых начали активно обсуждаться сейчас. Постоянное присутствие человека там не нужно, оборудование должно работать в основном в автоматическом режиме, так что хорошо известный нам по освоению Арктики вахтовый метод должен быть использован и для освоения Луны.

Но, я думаю, что пределы проникновения человека в дальний космос ограничены орбитами Луны и, может быть, Марса.

Космос враждебен человеку — никто, наверное, не станет спорить сейчас с этим тезисом. Я недавно прочел книгу Юджина Сернана «Последний человек на Луне». Очень рекомендую. Описывая множество трудностей полета их «Аполлона-17», среди прочего он, пожалуй, впервые написал о чисто человеческих проблемах космического полета, о которых всегда стыдливо умалчивают: естественных отправлениях человеческого организма, которые требуют в космосе целого ряда сложных и малоприятных процедур. Если серьезно, то эти технологии уже, конечно, как-то освоены и вряд ли представляют собой большую преграду, но возникают гораздо более сложные и опасные проблемы, связанные с другими факторами риска для человека в космосе, прежде всего с космической радиацией.

Проблема, конечно, старая и, как считалось, достаточно понятная — эксперименты по измерению потоков радиации на орбите МКС (российско-болгарский эксперимент «Люлин», например) дали очень подробные и важные результаты о дозах радиации на станции и даже на жизненно важных органах макета, имитирующего человека, но проводились-то они практически под тем же магнитным зонтиком, который мы имеем на Земле и который спасает космонавтов от наиболее опасных компонентов радиационного фона. Как мы знаем, на поверхности Земли сильно выручает еще и поглощение в атмосфере.

Новые эксперименты, проводившиеся специалистами Дубны, НИИЯФ МГУ и Института медико-биологических проблем, показали, что радиация радиации рознь.

Высокоэнергичные частицы космических лучей, возникающие при экстремальных событиях в далеком космосе (например, вспышки сверхновых звезд), отклоняются магнитным полем Земли и почти не проходят на низкие околоземные орбиты. В открытом же космосе (примерно 70–100 тыс. км от Земли, где уже не действует геомагнитное поле) проникновение таких частиц внутрь космического корабля представляет уже очень серьезную проблему.

Требуется мощнейшая и очень тяжелая защита, что в силу всегда имеющихся и понятных ограничений выводимой на орбиту массы представляет сложную и, по-моему, пока практически неразрешимую задачу. Тяжелые энергичные частицы галактических космических лучей (ГКЛ) представляют здесь основную опасность: с заряженными частицами, ускоренными при развитии различных динамических процессах на Солнце, бороться легче.

Как показали опыты на мышах, вредное воздействие ГКЛ может сказаться сразу и привести к потере у животных, облученных потоками частиц, ускоренных на установках в Дубне (имитирующих ГКЛ), значительного числа когнитивных функций. Это не отложенный эффект — как хорошо известная лучевая болезнь, а процесс, происходящий за несколько дней и даже часов.

Таких частиц мало, и во время коротких полетов к Луне в правильно подобранные периоды времени эту опасность можно обойти, но в длинном, многомесячном полете к Марсу столкновение с этой проблемой неизбежно. На самих небесных телах (и Луне, и Марсе) задачу безопасного нахождения астронавтов решают укрытия, заранее построенные роботами-квартирьерами, но как при современной технике сделать это в длительном полете в открытом межпланетном пространстве, я не представляю, по крайней мере сейчас.

Думаю, через полвека основную романтику новых открытий и научные сюрпризы дадут нам эксперименты на космических аппаратах внутри Солнечной системы и вне ее, у ближайших звезд, а исследование космоса человеком перейдет в фазу активного освоения нашего ближайшего спутника — фактически седьмого континента Земли.

Трудно предсказывать, особенно будущее, и я был бы рад, если бы мои достаточно консервативные прогнозы на 2070 год не оправдались. Всё ведь, впрочем, зависит в конечном счете от нас, так что давайте работать!

Лев Зелёный, академик РАН

1. Ксанфомалити Л. В., Зелёный Л. М., Пармон В. Н., Снытников В. Н. Гипотетические признаки жизни на планете Венера: ревизия результатов телевизионных экспериментов 1975–1982 гг. // УФН. Выпуск 4, 2019, том 189. С. 403–432.