Газета Завтра 3 (1207 2017)

Неизбежный Космос

Неизбежный Космос

Алексей Анпилогов

19 января 2017 0

человечество шагает в будущее

"ЗАВТРА". Тема нашей сегодняшней беседы — это текущий этап освоения космического пространства, цели и задачи, которые стоят перед нами сегодня в космосе, а также — препятствия и трудности, которые встречает человечество на своём пути к тому, чтобы называться по-настоящему космической цивилизацией. И нашем гостем сегодня будет Филипп Терехов — блогер и популяризатор космонавтики. И первый вопрос, который бы хотелось задать: что такое современная космонавтика? Ведь для большинства обывателей это очень абстрактная величина, для них космос, программы его исследования, даже живые космонавты на орбите — всё это существует в каком-то далёком, ином мире!

Филипп ТЕРЕХОВ. Сегодня космонавтика, то есть — технология и наука космических полётов, живёт гораздо более насыщенной и богатой жизнью, нежели тривиальное представление обычных людей о "людях на орбите". Кроме видимой, публичной части работы людей в космическом пространстве, на околоземной орбите, которую мы сегодня часто видим в виде "картинки" по телевизору или в глобальной сети — это и совершенно иной процесс, связанный с реальной работой на орбите. В первую очередь — это исследования в фундаментальной науке, то, что вроде бы сегодня выглядит чудачеством и пустой тратой времени, что нельзя "положить в карман" или "намазать на хлеб", но что, скорее всего, будет кормить и содержать нас уже в ближайшем будущем.

"ЗАВТРА". А что может быть примером таких неброских, но фундаментальных исследований?

Филипп ТЕРЕХОВ. Например, на МКС недавно был завершён интереснейший эксперимент — "плазменный кристалл". На протяжении длительного периода времени космонавты исследовали на орбите искусственную плазму с микрочастицами пыли и наблюдали за её поведением в условиях невесомости, земной тяжести и микрогравитации. Такая плазменная суспензия вела себя самым непредсказуемым образом — кроме ожидаемой однородной взвеси пыли в плазме внезапно формировались устойчивые полости, свободные от пыли. А в целой серии экспериментов были зафиксированы удивительные пылевые спирали, разительно похожие на спиральную структуру нашей собственной ДНК. В итоге стало ясно, что в условиях микрогравитации и невесомости можно из плазмы получать наноматериалы с заданными свойствами, использовать прямое осаждение из плазмы для создания сложнейших микросхем, очищать с помощью плазмы промышленные выбросы — и даже стерилизовать плазмой неживые предметы и, возможно, заживлять раны. Но все эти прикладные технологии станут доступны лет через десять-двадцать: сейчас мы только с удивлением узнали о таких уникальных свойствах плазменных кристаллов — и сделали это благодаря исследованиям на МКС.

В этом и есть суть фундаментальной науки: она не порождает богатство сама по себе, но — создаёт на своём "теле" прикладные технологии, которые уже делают нас богаче, здоровее, умнее, но которые никогда бы не были возможны без исследований в фундаментальной науке.

"ЗАВТРА". А если кто-то не хочет ждать десять или двадцать лет? Что ему может ответить современная космонавтика?

Филипп ТЕРЕХОВ. Абсолютно прикладные вещи — это тоже часть современной космонавтики. Например, одной из сверхсложных задач при её реализации на Земле является задача выращивания сверхчистых больших кристаллов методом молекулярно-лучевой эпитаксии. Требование этой технологии — глубокий вакуум, в противном случае полученный кристалл неизбежно засоряется даже ничтожными остатками земной атмосферы. А вот даже на орбите МКС это уже не проблема — вокруг станции находится естественный вакуум. Конечно, и тут надо решить массу проблем — создать особый экран, который бы "раздвигал" остатки разреженной земной атмосферы на орбите МКС, вынести производственный модуль подальше от собственного газового облака, которое окружает МКС — но это уже сугубо инженерные задачи, которые как раз и решают обычно в рамках прикладной технологии. И мы, скорее всего, вскорости дорастём до выращивания кристаллов на орбите — именно в этом направлении двигаются растущие запросы современной электроники.

С другой стороны, есть примеры того, что космонавтика уже сегодня приносит массу полезных прикладных результатов. Например, ещё с начала 2000-х годов на МКС идёт эксперимент "Сейнер", в рамках которого с МКС производят фотографирование океанов и морей, собирая информацию о скоплениях рыбы. В результате рыболовецкая флотилия может сразу идти к косяку промысловой рыбы, не затрачивая время и топливо на его поиски.

"ЗАВТРА". А в чём тогда смысл пилотируемой космонавтики? Ведь перечисленные исследования можно, пожалуй, делать и автоматическими станциями! А для каких-то целей, например, для того же выращивания кристаллов в вакууме, космонавт рядом даже нежелателен — он дышит, ест, осуществляет другие естественные надобности — а рядом с вакуумным высокоточным производством это нежелательно…

Филипп ТЕРЕХОВ. Начнём с простого факта — космонавт может выполнить даже сегодня массу таких операций, которые не под силу даже самому "умному" и изощрённому автоматическому оборудованию. Просто потому, что он может производить оценку рисков и самостоятельно принимать сложные и быстрые решения. Пока что ни один из автоматических исследовательских аппаратов на это не способен: все они действуют или по жёстким программам — или же по чётким командам, подаваемым на них с Земли.

С другой стороны, человек — это и сам по себе объёкт исследования в космосе. Если мы когда-либо хотим по-настоящему выйти в космическое пространство, то нам надо в первую очередь понять, как себя там чувствует человек и с какими проблемами он сталкивается. А это можно сделать, только постоянно проводя исследования с живыми космонавтами. Вот такая получается "космическая рекурсия"…

"ЗАВТРА". А насколько люди будут участвовать в освоении дальнего космоса? Ведь пока что пилотируемая космонавтика, после прекращения полётов к Луне, так и топчется на низкой околоземной орбите. Да, нынешняя МКС гораздо больше советских "Салютов" и "Мира", американского "Скайлэба", но это всё тот же "дачный домик" на низкой околоземной орбите. А как же Марс, к которому люди мечтали полететь весь ХХ век?

Филипп ТЕРЕХОВ. Строго говоря, нас ничто не ограничивает от осуществления марсианской экспедиции и сегодня. Все необходимые для такого полёта технологии у человечества есть и сегодня и такой полёт принципиально осуществим — хотя, конечно, его стоимость и будет существенной даже для самых богатых стран мира. Кроме того, надо сказать, что нынешние опасения касательно опасностей такого полёта — это, скорее, оправдания спасительной мысли "да мы пока что не готовы…". Так, например, солнечная радиация, полученная за 180-дневный полёт к Марсу лишь где-то в три раза выше, чем та, которую получают космонавты за 6-месячное пребывание на МКС. Ну а интегральная доза радиации при полной экспедиции на Марс ниже, чем разрешённая доза для нынешних американских астронавтов, которую они накапливают за всю свою космическую карьеру.

Поэтому основной вопрос, который останавливает сегодня людей от пилотируемой экспедиции на Марс — это то, что дальнейшего развития такая программа пока что не имеет: мы сегодня не готовы к масштабной колонизации Марса. Условно говоря, результатом такой мега-экспедиции к Марсу будет лишь факт непродолжительного пребывания человека на поверхности соседней планеты — но речь не будет идти о том, чтобы там впоследствии начали расти города и рождаться дети. Поэтому тут возникает обоснованный вопрос: "зачем?". Зачем затевать масштабную экспедицию и подвергать риску жизни космонавтов — если такой же по факту объём исследований можно провести и с помощью автоматов, которые и в самом деле "не едят, не спят и не дышат" и которых, в общем-то, потерять жалко, но это не будет трагедией смерти человека в космосе. Кроме того, современные автоматические станции уже работают на Марсе годами, что будет просто не под силу космонавтам. Поэтому я не верю в сюжет фильма "Марсианин" — но знаю, что в 2020 году к Марсу отправится целая плеяда автоматических исследовательских станций и марсоходов.

"ЗАВТРА". Хорошо, а где пролегает та воображаемая граница, которая сегодня определяет сферу пилотируемой космонавтики? Где мы ещё будем опираться на людей-космонавтов, как на околоземной орбите, а где уже безраздельно будут властвовать автоматы, которые гораздо более приспособлены к условиям космоса?

Филипп ТЕРЕХОВ. Моё мнение состоит в том, что таким передовым форпостом для человека в космосе будет наш естественный спутник — Луна. Именно на Луне, скорее всего, в обозримом будущем будет заканчиваться сфера присутствия людей в окружающем нас космосе.

Во-первых, в отличии от Марса, к которому люди пока что вынуждены лететь месяцами, путешествие к Луне занимает всего лишь несколько дней. В силу этого любая авария на лунной орбите или лунной базе не станет катастрофой — как показал опыт "Аполлона-13" в такой нештатной ситуации можно спасти людей и в целости и сохранности вернуть их на Землю. А вот на Марсе они при такой пустячной аварии просто бы погибли.

Во-вторых, Луна — это идеальная экспериментальная площадка для исследований возможностей людей по пребыванию на другой планете, чьи условия максимально непохожи на земные — без атмосферы и защитного магнитного поля, в условиях пониженной гравитации.

В-третьих, в силу этих отличных от Земли и даже от Марса условий Луна гораздо удобнее с точки зрения осуществления космических полётов: малая гравитация Луны позволяет легко на неё садиться и столь же легко взлетать, а отсутствие атмосферы не создаёт помех при торможении летательного аппарата и при его движении на низких окололунных орбитах.

В-четвёртых, на Луне есть вода, пусть и в виде водяного льда в полярных областях нашего спутника. Это сразу же облегчает задачу создания обитаемой станции на Луне: у неё будет и вода, и кислород для того, чтобы обеспечить космонавтов искусственной атмосферой, которую не надо будет привозить с собой с Земли.

Конечно, основным вопросом, который встаёт в таком случае, является, как и для Марса, и для околоземной орбиты, вопрос прикладной программы по изучению и освоению Луны. Сделать повтор американской лунной программы 1960-х годов, которая в лучшем случае закончилась банальным "флаговтыком" и доставкой образцов грунта с поверхности Луны, сегодня никому не интересно. Тут у нас возникает такой же вопрос, как и с Марсом — а в чём смысл дорогостоящего полёта к Луне и постройки там обитаемой базы, если автоматы могут сделать все те нехитрые задачи, которые мы решили включить в нашу первопроходческую программу? И если мы не можем придумать задачи, достойные пребывания людей на Луне, то мы попадём в ту же смысловую ловушку, как и с Марсом: "А зачем?". Зачем нам лететь на Луну?

"ЗАВТРА". А что может быть ответом на такой извечный вопрос "зачем" в случае Луны?

Филипп ТЕРЕХОВ. Прикладные задачи на Луне у человечества есть — их не надо выдумывать, они буквально "лежат на поверхности". Если мы создадим лунную базу на границе видимой и невидимой стороны Луны, в зоне так называемого лунного лимба, то мы можем создать там высокотехнологичную обсерваторию, разместив телескопы вне зоны прямой видимости Земли с лунного неба. При этом такая обсерватория сможет использовать все преимущества нашего естественного спутника — минимальное "световое загрязнение" неба со стороны Земли и Солнца, отсутствие помех со стороны атмосферы. Кроме того, так как телескоп будет стоять на поверхности планеты — он может быть сколь угодно большим, а персонал базы будет и его строителями, и ремонтниками, и учёными, которые ведут наблюдения за окружающим нас космосом. Ну а ещё одной, просто-таки захватывающей перспективой является создание громадного интерферометра на базе "Земля-Луна", когда такая лунная обсерватория сможет работать в рамках виртуального телескопического "зеркала" размером в 300 000 километров — целую световую секунду! Можно сказать, что с таким футуристическим инструментом мы станем, как минимум, в тысячу раз "зорче", чем сейчас и сможем увидеть и далёкие звёзды, и даже отдельные планеты возле них. И только представьте: неожиданно мы видим где-нибудь возле соседней Альфы Центавра настоящую "голубую планету" с признаками воды, кислорода и даже некой жизни на ней! Как тогда изменится самоощущение человечества от своего места в космосе? Это ведь будет громадный и прямой вызов для человечества: смотрите, в какой-то сотне лет полёта от вас находится другой мир, в чём-то похожий — но однозначно и разительно непохожий на ваш собственный!

Вторым объектом, который можно поставить в зоне лунного лимба, опять-таки разместив его на невидимой стороне Луны, является мощный радио­телескоп. Проблема любого радиотелескопа в Солнечной системе — это радиошум от Солнца и от нашей собственной Земли, которая с изобретением радио, телевидения, мобильной связи и других систем беспроводной передачи информации стала мощнейшим источником радиоизлучения. Ну, а Луна позволяет загородиться от этого всепроникающего шума исполинским щитом поверхности нашего спутника. Кроме того, Луна достаточно медленно вращается вокруг своей оси — лунный день длится практически столько же, сколько лунный месяц на Земле. Это позволяет около 50% времени наблюдений не иметь и помех от нашего Солнца, которое тоже активно излучает в радиодиапазоне, используя Луну, опять-таки, как естественный экран.

"ЗАВТРА". А насколько лунная база может быть создана телеуправляемыми роботами? Ведь программа Роскосмоса в том числе включает в себя и проект создания телеуправляемого робота-андроида, который может, в общем-то, легко управляться на поверхности Луны с помощью оператора на Земле — задержка сигнала в 2 световых секунды всё-таки не столь критична, как полчаса запаздывания сигнала к роботу, находящемуся на Марсе?

Филипп ТЕРЕХОВ. Я не являюсь адептом или фанатом какого-либо конкретного пути развития космонавтики — я лишь оцениваю существующие выгоды от того или иного подхода (или их комбинаций на практике), с тем, чтобы понять, какой из вариантов развития космонавтики окажется наиболее востребованным в ближайшем будущем. Конечно, прогресс в области робототехники уже поднял программы автоматического исследования космического пространства на недосягаемые прежде высоты: то, что человечество может делать сегодня автоматами и роботами в космическом пространстве и на поверхности других небесных тел, было просто какой-то фантастикой не то что в 1960-х, но даже и в 1980-х годах. С другой стороны, никакие роботы не дадут ответа на самый важный вопрос: а как люди будут чувствовать себя, как они смогут работать и жить в космосе или на других планетах? И вот тут у нас и возникает снова вопрос о том, что колонизировать космос можно, только год за годом отправляя туда людей, снабжая их всё более сложной и умной техникой и ставя перед ними всё более амбициозные задачи. А в итоге реальный процесс освоения космического пространства всё равно будет идти в комбинации использования людей и роботов, космонавтов и космических автоматических станций. Всё ведь определяется исключительно разумным сочетанием вопросов экономики, безопасности и технических возможностей.

Экспансия в космос — с помощью людей, телеуправляемых или автономных роботов, самоорганизующихся механизмов или организмов — это столбовая дорога человечества, с моей точки зрения нам никак ни миновать этого пути развития. Сколько бы мы не прятались в удобной гавани нашей собственной планеты, нам не уйти от космоса.

"ЗАВТРА". А если посмотреть чуть дальше, где-то на сотню лет вперёд?

Филипп ТЕРЕХОВ. Кроме Луны и, в перспективе, Марса, в Солнечной системе человечество могут заинтересовать крупные спутники газовых гигантов Солнечной системы. В случае Юпитера это Калипсо, Ганимед и Европа, в системе Сатурна это Титан. На всех перечисленных спутниках Юпитера обнаружены водяной лёд и даже жидкая вода, хоть и под поверхностью, а на Титане к тому же есть плотная атмосфера и огромные количества жидких углеводородов, которые можно использовать для органического синтеза. Конечно, в таком процессе будет участвовать уже во многом "космическое" человечество, которое будет возможно даже на уровне телесной оболочки более приспособлено к низкой силе тяжести и к другим враждебным условиям космоса, нежели существующие сегодня люди. Впрочем, мы, наверное, столь же радикально отличаемся от наших предков-обезьян, которые до сих пор живут в джунглях и саваннах Африки. А такие "космические люди" уже смогут бросить вызов звёздам.

"ЗАВТРА". А что нас ждёт в далёком космосе? Там что, "мёдом намазано"? Какие такие уникальные ресурсы есть в космосе, которых у нас нет и никогда не будет на Земле?

Филипп ТЕРЕХОВ. Я не верю ни в какой драгоценный "шиш-достаниум" (в оригинале этот мифический минерал называли "унобтаниум", что можно перевести на русский, как "недостижимий"), который мы неожиданно найдём где-нибудь на выдуманной планете Пандора возле далёкого газового гиганта рядом с чужой звездой. В конце концов, все солнечные системы в нашей Галактике, как мы теперь это понимаем, сформировались в более-менее одинаковых условиях — как по физике, так и по химии и геологии. Кстати, это современное знание о далёких звёздах и экзопланетах возле них мы смогли получить тоже благодаря успехам практической космонавтики, когда большое количество орбитальных телескопов, запущенных человечеством, смогло отыскать тысячи планет возле других звёзд.

Но вот следующая сфера, которая потребует гораздо более масштабных усилий по наблюдению за космическим пространством и за другими звёздами и планетами, это сфера космической биологии. Ведь для того, чтобы двигаться к звёздам, надо понимать, что (или кого) мы там встретим.

Сейчас это звучит дерзко и смело, но те технологии, которые доступны нам уже сегодня, позволяют вывести задачу нахождения жизни в нашей Галактике на совершенно иной уровень. Безусловно, прошлые усилия людей были скорее направлены на поиски разумной жизни в космосе, но, судя по всему, такой жизни рядом с нами нет — или же она не намерена или не способна осуществить с нами контакт.

С другой стороны, даже нынешний уровень исследования космоса может легко обеспечить обнаружение признаков наличия низших или животно-растительных форм жизни на экзопланетах, обнаружить там примитивные цивилизации. И, как я уже сказал, такого рода открытие — а оно представляется гораздо более вероятным, чем даже в середине ХХ века, когда часть учёных считала нашу Солнечную систему уникальным объектом в нашей Галактике — перевернёт наше представление о мире вокруг нас.

Сегодня от уникальности нашей планеты и нашей Солнечной системы не осталось и следа: мы уже понимаем не только то, что наше Солнце — это заурядная звезда из более чем 200 миллиардов звёзд нашей Галактики, но и наша Земля, скорее всего — ничем не примечательная планетка весьма среднестатистических параметров, чью копию мы уже нашли не в одном десятке экземпляров в ближайшем окружении от нас. И сделали это за неполные четверть века наблюдений за экзопланетами.

Поэтому я с нетерпением жду первых открытий в области космической биологии. Любой такой факт позволит нам по-новому взглянуть на нас самих. До сих пор вопрос развития и особенно зарождения жизни на Земле имеет массу "тёмных пятен" и неясных моментов, по которым у науки пока что нет вразумительного ответа и объяснения. Например, никто не скажет вам, почему наше ДНК состоит именно из выбранных четырёх азотистых оснований — или почему все белки и углеводы в нашем теле имеют только один вид зеркальной симметрии — так называемую хиральность. Это не проблема науки, как таковой — точно так же полвека назад мы мало что знали о звёздах и, тем более, об экзопланетах. А век назад мы даже и не представляли механизма горения нашего собственного Солнца, пока такие же пытливые умы не открыли элементарные частицы и реакции ядерного синтеза.

Поэтому основной "мёд", который мы принесём из космоса — это знание. Знание и о космосе, и о Земле, и даже о нас самих. А как говорил лорд Френсис Бэкон "знание само по себе уже сила". И история это уже много раз доказывала и подтверждала. Кто идёт вперёд — тот и побеждает.

"ЗАВТРА". Большое спасибо за содержательную беседу.