Млечный Путь Номер 1 (27) 2019 год

Шимон Давиденко. Время и Вселенная

Среди множества интересных сайтов, где вдумчивый читатель может найти для себя интересные новости о достижениях науки, можно выделить два, о которых и пойдет речь в этом выпуске "Науки на просторах Интернета". Оба отличаются точностью и компетентностью. Первый (in-space), кроме новостей, публикует также интересные видеоматериалы, в частности, прямые трансляции пусков космических аппаратов (американских и российских), многочисленные красочные фотографии космических объектов, а также интересные задания и тесты, где можно проверить свою эрудицию. Один из таких тестов вы сможете пройти сами - вопросы приведены в статье, а в конце статьи вы найдете ответы и сможете сверить свои ответы с правильными.

Второй сайт - это интернет-страница российской газеты "Троицкий вариант - наука" (ТрВ). Газета выходит в подмосковном городе Троицк - городе ученых, где располагаются многие научные институты. ТрВ - газета, которую делают (и с большим успехом!) сами ученые, а также научные журналисты. Здесь можно найти не только новости, но научно-популярные статьи и эссе, дискуссионные материалы о развитии современной науки, обсуждение ситуации в российской и мировой науке и пр. Газета выходит дважды в месяц - на бумаге и в Интернете.

Итак...

Сайт https://in-space.ru/ - сайт научных новостей, прежде всего, об исследовании космоса.

Можно ли заставить время двигаться вспять?

Ученые проверили, возможно ли, что время само собой обернется вспять хотя бы для отдельно взятой частицы и хотя бы на долю секунды.

Ученые из Московского физико-технического института и их американские и швейцарские коллеги вернули состояние квантового компьютера на долю секунды в прошлое. Кроме того, они вычислили, с какой вероятностью электрон в пустом межзвездном пространстве может самопроизвольно отправиться в свое недавнее прошлое. Работа опубликована в журнале "Scientific Reports".

"Это одна из серии работ, посвященных возможности нарушить второе начало термодинамики - закон физики, тесно связанный с понятием стрелы времени, различием между прошлым и будущим. Сначала мы описали локальный вечный двигатель второго рода. В декабре 2018 года вышла наша работа, где второе начало локально нарушается за счет специального устройства, демона Максвелла. И теперь мы подошли к проблеме с третьей стороны - искусственно создали такое состояние системы, которое само развивается в обратную с точки зрения второго начала сторону", - рассказывает Гордей Лесовик, заведующий лабораторией физики квантовых информационных технологий МФТИ и ведущий автор исследования.

Откуда берется время

Законы физики в большинстве своем не делают различия между прошлым и будущим. Например, одним уравнением можно описать столкновение и отскок двух бильярдных шаров одного цвета. Если записать этот процесс на видео и проиграть в обратную сторону, то без дополнительных подсказок неясно, какая версия "настоящая": из прошлого в будущее или из будущего в прошлое. Уравнение описывает обе ситуации одновременно. У версии "из прошлого в будущее" нет никакого приоритета.

Однако если заснять на видео, как один бильярдный шар разбивает пирамиду, и потом проиграть запись обратно, то даже человек, который в первый раз видит эту игру, сможет отличить настоящий сценарий развития событий от фантастического. При этом наблюдатель интуитивно опирается на второй закон термодинамики. Закон гласит, что если некоторая система не имеет притока энергии извне, то она либо сохраняет свое состояние, либо самопроизвольно движется в сторону хаоса, но не порядка.

Большинство других законов физики не запрещают, чтобы катающиеся шары сами складывались в пирамиду, растворенный в стакане чай собирался в пакетик, а вулкан извергался вовнутрь. Но все эти процессы мы не наблюдаем, поскольку они требуют, чтобы изолированная система самопроизвольно упорядочивалась, а это противоречит второму закону термодинамики. Природа второго начала не объяснена окончательно во всех деталях, но ученые существенно продвинулись в понимании базовых принципов.

Может ли время само обратиться вспять

Квантовые физики из МФТИ решили проверить, возможно ли, что время само собой обернется вспять хотя бы для отдельно взятой частицы и хотя бы на долю секунды. Вместо бильярдных шаров они рассмотрели одиночный электрон в пустом межзвездном пространстве.

"Допустим, в начальный момент наблюдений электрон локализован. Это значит, что мы почти наверняка знаем, где он находится. Узнать конкретную точку по законам квантовой механики не получится, но можно очертить небольшой участок пространства, в котором локализован электрон", - говорит Андрей Лебедев, соавтор исследования из МФТИ и Федеральной высшей технической школы Цюриха.

Дальнейшая эволюция электрона описывается уравнением Шредингера. Это уравнение не делает различия между прошлым и будущим, но участок пространства, в котором локализован электрон, уже через доли секунды "расползется". Система стремится к хаосу - со временем мы знаем о местонахождении электрона все меньше. Неопределенность растет. Такое поведение состояния отдельной частицы является аналогом увеличения энтропии большой системы, описываемой вторым началом термодинамики.

"Однако уравнение Шредингера обратимо. С математической точки зрения это значит, что если подвергнуть его определенному преобразованию (оно называется комплексным сопряжением), то полученное уравнение будет описывать, как "размазанный" электрон локализуется обратно за то же время, что ушло на "расползание". Хотя в природе такое явление не наблюдается, теоретически оно может произойти из-за случайной флуктуации реликтового излучения, которым пронизано межзвездное пространство", - добавил соавтор работы, Валерий Винокур из Аргоннской национальной лаборатории США.

Авторы вычислили вероятность наблюдать, как электрон, "размазавшийся" за малую долю секунды, затем самопроизвольно локализуется. Оказалось, что даже если ежесекундно находить и по очереди наблюдать по 10 миллиардов "свежелокализованных" электронов, висящих в пустом пространстве, то всего времени жизни Вселенной (13,7 миллиарда лет) хватит, чтобы лишь один раз увидеть обратную эволюцию состояния электрона. И то речь идет о возврате электрона в прошлое не на минуту и не на секунду, а примерно на одну десятимиллиардную долю секунды.

Ясно, что в макроскопических явлениях (столкновение шаров и тому подобное) задействовано умопомрачительное количество электронов, и происходящее длится несравненно дольше. Поэтому мы, тем более, не наблюдаем, чтобы люди молодели, а чернильная клякса на бумаге собиралась в каплю.

Как заставить время течь вспять

Далее ученые попытались обратить время вспять в эксперименте. Вместо электрона наблюдалось состояние квантового компьютера, состоявшего сначала из двух, а затем из трех элементов - сверхпроводящих кубитов.

Эксперимент включает четыре стадии. Стадия порядка: все кубиты приводятся в состояние "0", которое называют основным. Этот момент соответствует локализации электрона в небольшом участке пространства. Система упорядочена - образно говоря, бильярдные шары выстроены в пирамиду.

Четыре стадии реального эксперимента с квантовым компьютером повторяют аналогичные стадии мысленного эксперимента с электроном в космосе и фантастического примера с бильярдными шарами. Все три системы развиваются от порядка к хаосу, после чего их состояние внезапно меняется за счет точного внешнего воздействия и начинает развиваться в обратную сторону.

Далее наступает стадия деградации, и порядок утрачивается. Подобно тому, как электрон расплывается в пространстве, а пирамида разбивается от удара, состояние кубитов начинает причудливым образом усложняться. Для этого на короткое время запускается компьютерная программа эволюции. Подобная деградация так или иначе произошла бы сама из-за взаимодействия с окружением, ведь система стремится к хаосу. Но контролируемая программа автономной эволюции системы сделает возможной последнюю стадию эксперимента.

Затем происходит обращение времени. Специальная программа преобразует состояние квантового компьютера так, чтобы в дальнейшем оно развивалось наоборот, от хаоса к порядку. Эта операция аналогична случайной флуктуации поля в случае с электроном, только теперь она умышленная. В примере с пирамидой можно представить, как кто-то пнул или потряс бильярдный стол с бесконечно точным расчетом.

Наконец на стадии регенерации повторно запускается та же программа эволюции, которая ранее вызывала нарастание хаоса. И если "пинок" был успешен, то состояние кубитов начинает отматываться назад, в прошлое, как если размытый электрон вновь локализуется, а шары, пройдя по своим траекториям из прошлого задом наперед, сложатся в пирамиду.

Ученые установили, что в 85% случаев после преобразования компьютер из двух кубитов действительно возвращался обратно в исходное состояние. В случае с тремя кубитами ошибки случались чаще - в половине случаев. Однако, по словам авторов, это объясняется несовершенством квантового компьютера. С развитием техники ошибка будет уменьшаться.

Более того, сам алгоритм обращения времени тоже может в будущем сделать квантовый компьютер точнее. "Наш алгоритм можно доработать и использовать для проверки программ квантового компьютера, а также для устранения помех и сбоев в его работе", - заключил Андрей Лебедев.

Тайны экзопланет и бродячие звезды

Данные космического телескопа "Gaia" позволили астрономам "отмотать время назад" и выяснить, что экзопланета, изгнанная из своей системы в далеком прошлом, была спасена оказавшейся по близости двойной звездой, оградившей ее от блуждания в полной темноте.

"Одной из загадок далеких планетных систем являются миры, которые вращаются вокруг своих звезд под большим наклоном к плоскости диска, в котором были рождены. Возможным объяснением этому является воздействие пролетающих мимо звезд, однако ранее у нас не было доказательств таких событий. Теперь же мы получили свидетельства того, что такое вторжений имело место в одной из систем нашей Галактики", - рассказывает Пол Калас, ведущий автор исследования из Калифорнийского университета (США).

Существование некоторых специфических аспектов нашей Солнечной системы, среди которых облако Оорта, карликовые планеты на странных орбитах и, если она действительно существует, Планета Девять, возможно, связано со вторжением звезды, произошедшим в далеком прошлом. Однако с тех пор прошло много времени, и все прямые свидетельства такого события, скорее всего, уже были стерты. Поэтому в поисках косвенных доказательств астрономы обращают свой взор на молодые системы, которые могут хранить следы прошлых воздействий.

Одной из таких целей стала система звезды HD 106906, которая проживает на расстоянии около 300 световых лет от Земли в направлении созвездия Южный Крест. В 2015 году у нее была открыта превосходящая по массе Юпитер в 11 раз экзопланета HD 106906 b на весьма необычной орбите: она вращается под углом 21 градус к плоскости диска, содержащего весь остальной материал в окружении светила, и в момент обнаружения планета была удалена от звезды на 738 астрономических единиц. Такое расположение явно указывало на какой-то процесс, нарушивший стройность системы.

В 2017 году теоретики предположили, что причиной столь необычного расположения HD 106906 b является либо взаимодействие с другой планетой, либо вторжение проходящей мимо звезды. Пол Калас и его команда заявляют, что справедливо и то, и то.

Звезда HD 106906 и двойная система, которая спасла HD 106906 b от блуждания в темноте пространства. Credit: Paul Kalas

Чтобы это выяснить, астрономы проанализировали данные наблюдений "Gaia" за звездами в окружении HD 106906. Отмотав время назад и отследив пути 461 кандидата, исследователи выбрали одного, который 3 миллиона лет назад проходил рядом со звездой HD 106906 и мог повлиять на ее систему.

"Мы нашли двойную звезду, которая могла бы дать HD 106906 b дополнительный гравитационный "пинок", второй после того, как она практически была выброшена из системы. Он предоставил планете второй шанс и позволил ей остаться в системе, а не улететь прочь", - пояснил Пол Калас.

Изучение окружения HD 106906, как отмечают исследователи, позволяет заглянуть в прошлое Солнечной системы, когда наши планеты-гиганты выбрасывали на ее окраины бесчисленные кометы, многие из которых становились межзвездными, подобно Оумуамуа, а некоторые, благодаря близкому пролету звезды или звезд, оставались дома.

"Эта цепь событий могла сохранить самый примитивный материал Солнечной системы в глубокой заморозке вдали от Солнца, который на протяжении миллиардов лет остается в первозданном виде", - заключил Пол Калас.

Самые далекие сверхмассивные черные дыры

Астрономы из Японии, Тайваня и Принстонского университета (США) обнаружили 83 квазара, питаемых сверхмассивными черными дырами в далекой Вселенной, в момент времени, когда ее возраст составлял менее 10 процентов от текущего значения. Открытие значительно увеличивает число космических монстров, известных в ту эпоху, и впервые показывает, насколько они были распространены. Кроме того, оно дает новое представление о влиянии черных дыр на физическое состояние газа в первый миллиард лет истории Вселенной.

"Примечательно, что такие массивные плотные объекты смогли сформироваться так скоро после Большого взрыва. Понимание того, как черные дыры образовывались в ранней Вселенной и насколько они были распространены, является открытой проблемой современных космологических моделей", - рассказывает Майкл Стросс, участник исследования из Принстонского университета.

Сверхмассивные черные дыры, найденные в центрах галактик, могут быть в миллионы или даже миллиарды раз массивнее Солнца. Хотя они распространены сегодня, неясно, когда они впервые образовались и сколько их существовало в ранней Вселенной.

Сверхмассивная черная дыра становится видимой, когда поглощение газа заставляет ее сиять как "квазар". Предыдущие исследования обнаруживали только наиболее яркие из них с самыми "тяжелыми" черными дырами, однако в данных, полученных с помощью прибора "Hyper Suprime-Cam" (HSC) на телескопе "Subaru", астрономы идентифицировали популяцию более тусклых квазаров, приводимых в действие черными дырами с массами, сопоставимыми с большинством черных дыр, наблюдаемых в современной Вселенной.

Определив кандидатов в квазары, команда провела интенсивную наблюдательную кампанию, используя три телескопа: "Subaru", "Gran Telescopio Canarias" и "Gemini South Telescope". Опрос выявил 83 неизвестных очень далеких квазара. Вместе с 17 квазарами, определенными ранее в регионе исследования, ученые обнаружили, что на кубический гига-световый год приходится примерно одна сверхмассивная черная дыра. Расстояние до вновь обнаруженных квазаров составило около 13 миллиардов световых лет, то есть они уже существовали в период младенчества Вселенной, спустя 800 миллионов лет после Большого взрыва.

Считается, что водород во Вселенной когда-то был нейтральным, но был расщеплен на составляющие его протоны и электроны через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва, когда родились звезды первого поколения, галактики и сверхмассивные черные дыры. Тем не менее астрономы не знают, что произвело невероятное количество энергии, необходимое для этого процесса. Гипотетически, в ранней Вселенной было гораздо больше квазаров, чем было обнаружено до этого момента, и именно их излучение реионизировало водород.

Однако, как пишут исследователи, вновь обнаруженные квазары показывают, что это не так, их число по-прежнему не объясняет реионизацию. Поэтому она была вызвана другим источником энергии, скорее всего, многочисленными галактиками, которые начали формироваться в молодой Вселенной. Но все же благодаря далеким квазарам исследователи больше узнают о формировании и ранней эволюции сверхмассивных черных дыр, сравнивая измеренную плотность числа и распределение светимости с предсказаниями теоретических моделей.

Основываясь на результатах, достигнутых к настоящему моменту, команда с нетерпением ожидает обнаружения еще более далеких черных дыр и датирования момента, когда во Вселенной появился первый сверхмассивный монстр.

Галактика без темной материи

Наблюдая за группой эллиптической галактики NGC 1052, проживающей на расстоянии 65 миллионов световых лет от Земли в направлении созвездии Кита, астрономы обнаружили вторую на сегодня галактику, содержащую малое количество темной материи или вовсе лишенную этой таинственной субстанции.

"Находка показывает, что обнаруженная в 2018 году галактика NGC1052-DF2, лишенная темной материи, не является исключением, и существует целый класс таких объектов. Однако происхождение этих больших, тусклых галактик с избытком ярких шаровых звездных скоплений и явным отсутствием темной материи в настоящее время неясно", - пишут авторы исследования.

Общепринятая теория формирования галактик говорит о том, что для их образования необходимо присутствие значительного количества темной материи, а точнее гало из нее, и неожиданное открытие NGC1052-DF2, состоящей только из барионного вещества, вызвало огромное количество дебатов в последующих публикациях. Первоначальные результаты были тщательно проверены, подвергнуты критике, но в итоге веских аргументов "против" так и не нашлось.

Вычисляя массу

Галактики чем-то напоминают айсберги: часть, которую мы можем наблюдать, очень мала по сравнению с той, что скрыта от нас. Поэтому оценка массы, позволяющая выявить их важные свойства, сводится к двум этапам. Сначала астрономы суммируют весь свет, видимый в галактике, и преобразуют его в эквивалентную ему звездную массу. Хотя в этом подходе есть много оговорок, поскольку он сильно зависит от типа звезд, отвечающих за основную светимость галактики, он все же дает необходимую точность вычислений.

Однако звездная масса - это лишь верхушка галактического айсберга, и чтобы измерить общую массу галактики (включая материю, не излучающую свет) ученые переходят ко второму этапу, в рамках которого проводят измерения скорости движения объектов внутри и вокруг нее под влиянием гравитации.

Для спиральных галактик, похожих на Млечный Путь, в котором большинство объектов вращаются в одном и том же направлении, оценка общей массы сводится к простому измерению круговой скорости движения звезд вдали от центра и применению теоремы вириала. В эллиптических и карликовых галактиках все немного сложнее: звезды движутся в случайных направлениях. В таких случаях астрономы прибегают к получению дисперсии скоростей (статистический разброс величин скорости около среднего значения для группы объектов), что также позволяет вычислить общую массу. Поскольку эти подходы основываются на движении объектов, результирующая масса называется динамической.

Оказывается, что динамическая масса галактики обычно в 5 - 10, а в некоторых случаях до нескольких сотен раз больше, чем "видимая" масса. Причиной этого значительного расхождения, по мнению астрономов, является наличие большого, совершенно невидимого компонента галактики под названием "гало темной материи". Текущее понимание образования галактик и крупномасштабных структур во Вселенной основывается на предположении, что все они формируются в ореолах темной материи.

Поэтому открытие галактики NGC1052-DF2, звездная и динамическая массы которой практически идентичны, стало полной неожиданностью и породило много споров. Однако метод, применяемый при вычислении динамической массы NGC1052-DF2 и основанный на движении ярких скоплений звезд, недавно прошел независимую проверку, результат которой показал полное соответствие первоначальной оценке и укрепил вывод, что NGC1052-DF2 лишена темной материи.

После подтверждения главной проблемой стало понять, является ли эта галактика просто статистической случайностью и как она могла появиться. Ответа на вторую часть вопроса по-прежнему нет, а вот на первую, кажется, найден.

И еще о темной материи

Вывод, что темную материю можно нагревать и перемещать в пространстве, поможет установить новые ограничения на природу составляющих ее частиц.

Анализ распределения темной материи в близлежащих карликовых галактиках предоставил астрономам первое наблюдательное доказательство того, что она может "нагреваться" и мигрировать под действием интенсивного звездообразования. Выводы ученых представлены в журнале "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society".

"Мы нашли действительно замечательную связь между количеством темной материи в центрах этих крошечных структур и историей звездообразования в них. Наши результаты показывают, что темная материя является холодной, бесстолкновительной и текучей субстанцией, которая может быть кинематически "нагрета" и перемещена", - рассказывает Джастин Рид, ведущий автор исследования из Университета Суррея (Великобритания).

Карликовые галактики - это небольшие слабые структуры, которые обычно вращаются вокруг их больших аналогов, подобных нашему Млечному Пути. Ученые считают, что они содержат подсказки, позволяющие лучше понять природу темной материи (невидимой субстанции, составляющей большую часть массы Вселенной), так как считается, что ее содержание в них значительно превосходит количество обычного вещества. И, согласно новому исследованию, одним из ключей к ее изучению могут являться звезды.

"Во время образования звезд сильный ветер выталкивает газ и пыль из сердца галактики. В результате ее центр теряет в массе, что влияет на количество гравитации, ощущаемой оставшейся в нем темной материей. При меньшем гравитационном притяжении таинственная субстанция накапливает энергию и покидает центр. Этот эффект известен как нагрев темной материи, - пояснил Джастин Рид. - Полученные данные устанавливают новое ограничение на модель темной материи: она должна быть способна образовывать карликовые галактики, которые демонстрируют сильный разброс плотности в их центрах, и эта плотность должна соответствовать интенсивности звездообразования".

В будущем команда планирует измерить плотность темной материи в большем количестве карликовых галактик, в том числе и более тусклых, чтобы протестировать свои выводы и установить новые ограничения на модель таинственной субстанции.

А теперь попробуйте пройти тест "Астероиды". Что вы знаете об этих небесных телах? Выберите один из четырех ответов на каждый вопрос, а потом сравните свой выбор с правильными ответами, которые вы найдете в конце статьи.

Итак:

В переводе с греческого "астероид" означает:

Опасный

Звездоподобный

Космический

Каменный

Астероид 2006 RH120 известен тем, что:

Это первый обнаруженный астероид, сближающийся с Землей

Он был временным спутником Земли в 2006 - 2007 годах

Он столкнулся с Землей в 2008 году

Он был временным спутником Юпитера в 2009 году

В результате пролета космического аппарата "Galileo" мимо астероида Ида в 1993 году, впервые подтверждена возможность:

Добычи полезных ископаемых на астероидах

Существования спутников у астероидов

Существования баз инопланетян на астероидах

Существования кратеров на астероидах

Название астероида Голевка, изображение которого было создано по результатам радиолокации в 1995 году:

Дано в честь древнеславянской богини

Дано в честь чешского астронома

Представляет собой аббревиатуру от названий станций дальней космической связи, где удалось обнаружить эхосигналы от астероида, "ГОЛдстоун, ЕВпатория, КАсима"

Дано в честь российского поселка

Первым космическим аппаратом, совершившим мягкую посадку на астероид, стал:

"NEAR" в 2001 году

"Rosetta" в 2014 году

"Вега-2" в 1986 году

"Galileo" в 1993 году

Астероиды известны людям:

С 13 марта 1781 года

С 23 сентября 1846 года

С доисторических времен

С 1 января 1801 года

Астероид 2008 TC3 известен тем, что:

Он столкнется с Землей в 2029 году

Он столкнулся с Юпитером в 2009 году

Он столкнулся с Солнцем в 2013 году

Он столкнулся с Землей в 2008 году

Название астероида Гаспра, изображения которого были получены зондом "Galileo" в 1991 году во время первого в истории сближения с астероидом:

Представляет собой аббревиатуру от "GAlileo Space Probe\'s Asteroid"

Дано в честь испанского астронома

Дано в честь древнегреческой богини

Дано в честь крымского поселка

Название астероидов, имеющих орбиты, аналогичные орбитам комет:

Фаэтоноиды

Кометоиды

Дамоклоиды

Апофисоиды

Главный пояс астероидов расположен:

Между орбитами Марса и Юпитера

На орбите Юпитера

Между орбитами Земли и Марса

За орбитой Нептуна

Название зон в распределении по периодам обращения вокруг Солнца, в которых астероидов практически нет в результате резонансных гравитационных возмущений со стороны Юпитера:

Провалы Боде

Кротовые норы

Колодцы Пиацци

Люки Кирквуда

Астероид 2007 VN84 известен тем, что:

Он был временным спутником Земли в 2006 - 2007 годах

Он столкнулся с Землей в 2008 году

Он оказался не астероидом, а космическим аппаратом "Rosetta"

Он был временным спутником Марса в 2007 году

Первооткрывателем астероидов является:

Джованни Скиапарелли

Уильям Гершель

Джузеппе Пиацци

Иоганн Тициус

Название групп астероидов, движение которых происходит в окрестностях точек, образующих с Солнцем и Юпитером равносторонние треугольники:

Филистимляне

Дорийцы

Фригийцы

Троянцы

Астероид Альбион (до 2018 года имевший временное обозначение 1992 QB1) известен тем, что:

Это первый обнаруженный астероид из группы троянцев

Это первый обнаруженный астероид, сближающийся с Землей

Это второй после Плутона обнаруженный объект пояса Койпера

Это первый обнаруженный межзвездный астероид

Первым астероидом, с которого на Землю были доставлены образцы грунта, стал:

Апофис

Рюгу

Эрос

Итокава

Астероид, который приблизится к Земле в 2029 году на расстояние менее 40 тысяч километров и будет виден невооруженным глазом, называется:

Оумуамуа

Апофис

Фаэтон

Веста

Единственным из астероидов, который регулярно бывает виден невооруженным глазом с Земли (ярче 6 звездной величины) является:

Апофис

Паллада

Церера

Веста

Название объектов между поясом Койпера и главным поясом астероидов, которые демонстрируют отсутствие резкой границы между астероидами и кометами по составу вещества:

Кентавры

Химеры

Грифоны

Минотавры

Астероиды, орбиты которых полностью расположены внутри орбиты Земли, называются астероидами группы:

Фаэтона

Апофиса

Икара

Атиры

"Троицкий вариант - наука"

Сайт этого издания: https://trv-science.ru/

В третьем номере за 2019 год газета поместила статью главного редактора ТрВ Бориса Штерна с провокативным названием

Что мы потеряли на Марсе?

Когда-то, в далекие 1960-е, казалось, что человек на Марсе будет обязательно и скоро. Где-нибудь в районе 1980 года или уж точно к 1990 году, а уж то, что до двухтысячного, и говорить нечего. Возможно, так думали не все, но очень многие, включая одного провинциального юношу, твердо решившего поступать на Физтех. Вопрос, нужно ли это вообще, не то что не стоял, а казался кощунственным. Люди слетали на Луну, воткнули флаг, человечество ликовало, конкурсы на научно-технологические факультеты во всем мире выросли. Но времена потихоньку менялись, и вопрос "А зачем летали?" стал звучать все громче. В среде исследователей космоса сформировался тезис: "Посылать человека в космос незачем, автоматы дадут больше информации за меньшие деньги". Разговоры про экспедицию на Марс не прекратились, но притихли. Зато термин "общество потребления" стал вполне популярен. Карл Саган в своей книге "Бледно-голубое пятнышко" довольно много пишет о смысле полета человека на Марс. Книга написана в 1994-м - в пору относительного уныния и скептицизма. И сам он, будучи романтиком, весьма скептичен по поводу непосредственной пользы экспедиции: знания о Марсе добудут и роботы, "побочные продукты" в виде новых технологий дешевле разрабатывать с прямой целью без столь длинных обходных путей, мотивация общества к образованию перекроется прямыми дополнительными вложениями в образование. А затем Саган опрокидывает всю эту аргументацию двумя фразами: "Существует ряд менее существенных доводов, многие из которых, честно признаться, я нахожу привлекательными и весомыми. Космические полеты затрагивают что-то очень глубокое у многих из нас, если не у каждого". Дальше идет аргументация, которая в том или ином виде звучит ниже в виде комментариев разных людей и в моем послесловии. Со времен "Бледно-голубого пятнышка" интерес к космосу частично возродился, про экспедицию на Марс стали говорить более уверенно. Чтобы прощупать уровень интереса к Марсу доступными мне средствами, я запустил опрос в Фейсбуке со следующей формулировкой: "Вопрос к залу. Есть уйма рациональных соображений против пилотируемой экспедиции на Марс: дорого, опасно, радиация, автоматы все сделают лучше. Есть также гораздо менее рациональные, но в некотором плане более глубокие доводы за такую экспедицию и даже за постоянную обитаемую станцию. Это, естественно, не бесплатно. Поэтому вопрос с отягощением: вы хотите дожить до "человека на Марсе" при условии, что вам придется заплатить за это в виде дополнительных налогов 1000 долл. за несколько лет (абстрагируясь от страны проживания)?"

У меня не столь большая аудитория (менее трех тысяч друзей и подписчиков), но реакция была неожиданно массовой: более 300 комментариев, 190 голосов. Голоса распределились так: за полет на Марс - 113, против - 57, высказались неопределенно - 20.

Конечно, это сильно смещенная выборка: во-первых, в ней доминирует образованный народ, во-вторых, в фейсбучных друзьях собираются единомышленники, хотя не только они, к тому же для единомыслия есть совершенно разные предметы и взгляд на марсианскую экспедицию весьма второстепенен. Что касается образованности, то здесь, похоже, нет корреляции. Я проверил расклад по ответившим научным работникам - там почти паритет: 12 за, 10 против. Думаю, соответствующий референдум имел бы шанс на победу в некоторых странах золотого миллиарда, а если снизить сумму дополнительного налога/взноса, то и за его пределами. Привожу некоторые из комментариев к своему посту в том порядке, как они поступали.

Сергей Коперник: Сформулированный вами "постулат цели" исчерпывающим образом объясняет, зачем нужна именно пилотируемая экспедиция. Потому что пилотируемая экспедиция автоматически означает постоянную базу и начало внеземного человечества. Возможно, конечно, что почву для этой базы должны готовить роботы, а не люди лететь на пустое место.

Oleg HЭfners: Да, я бы хотел дожить и без проблем заплачу. Потому что иначе зачем это все.

Павел Амнуэль: Конечно, да. Разумеется, предполагая, что технические проблемы (с радиацией, например) будут решены. Вкладывали же деньги в экспедиции того же Пири на Северный полюс - хотя, казалось бы, что там делать?

Павел Тычина: Да. Человечеству нужно иметь запасную планету. Пусть на ней даже будет жить всего несколько тысяч человек. Ну и Марс нужно исследовать более тщательно.

Андрей Афанасьев: Нет, намного важнее сначала решить вопросы продолжительности и качества жизни здесь, на Земле. Пилотируемая миссия "Марс" - это просто безумно дорогое ребячество и фаллометрия.

Ирина Якутенко: Безусловно, да. Мой довод за эту экспедицию (несмотря на то что пока шансы на ее успех минимальны, у меня даже лекция есть про это) как раз относятся к (надеюсь) более глубоким. Человечеству необходима подобная большая цель. Так как космическая гонка середины прошлого века сейчас невозможна, Марс выглядит наиболее подходящим вариантом. Именно в ходе решения проблем по достижению такой цели создается (и задается) множество перспективных направлений, технологий и т. д. И именно они потом будут менять будущее так, как мы сегодня не можем даже предположить.

Pan Axxackall: 1000 баксов на пять лет - вполне. Но с условиями: 1) сначала плацдарм для экспедиции подготовит колония роботов; 2) для путешествия между планетами будет применен ионный (а может, и термоядерный) двигатель, сокращающий время путешествия до двух-трех месяцев; 3) должна быть опубликована для общественного обсуждения целевая программа освоения Марса живыми колонистами.

Letarov Andrey: Да, конечно! В силу технологического императива полетят в любом случае рано или поздно, таким образом, если не дожить, то это значит умереть раньше. И да, готов заплатить 1000 и даже 2000 долл. за несколько лет, если буду чувствовать явную политическую волю довести проект до реального полета. С моей точки зрения, в отличие от орбитальных исследований, на настоящий момент автоматов, которые "все сделают лучше" на планете, не существует. Особенно если в экипаже окажутся не просто космонавты, но и хорошо подготовленные ученые.

Александр Гаврилов: Сумма не пугает, человек на Марсе кажется дикостью. Именно дикостью, варварством, недообразованной глупостью, карго-культом. Успехи роботизации в космонавтике только подчеркивают, насколько физическому телу человека нечего делать в космосе.

Владимир Бормотов: Не вижу смысла в пилотируемых полетах: эффективность научная почти нулевая. За эти деньги сейчас можно реализовать сотни научных проектов на грани наших знаний и обеспечить прорыв во многих фундаментальных знаниях.

Дмитрий Аблов: Да. Невзирая на вполне обоснованные доводы, что это опасно и неэффективно. Просто считаю, что мечта важнее эффективности и опасности. А наши дети потихоньку разучиваются мечтать.

Anton Savelyev: Да, готов, при соблюдении (очевидного для меня) условия, что конечная цель высадки человека на Марсе предполагает промежуточный этап забрасывания весьма продвинутой автоматики и робототехники, необходимой для постройки начальной инфраструктуры для колонистов (те самые "муравьи" и т. п.). Иными словами, аргумент "автоматы сделают лучше" я дезавуирую тем, что отсутствие такой цели, как пилотируемая экспедиция, снизит амбициозность и беспилотных миссий. Кроме того, в истории вида наибольших результатов достигали группы, прошедшие через "бутылочное горло" миграции в некий "новый свет" - сначала ранних сапиенсов из Африки в Европу, а потом европейцев в Северную Америку.

Александр Марков: Да. Без космической экспансии человечество, скорее всего, стухнет и выродится здесь.

Александр Сергеев: Да. Сама по себе экспедиция на Марс не имеет большой ценности. Однако это достаточно четкая сверхзадача, решение которой обеспечит общецивилизационный рывок в организационном, политическом и технологическом плане. Именно такого порядка проекты могли бы стать смысловым центром для атеистической части человечества, которая сейчас разобщена и в этом проигрывает верующим, которые платят своему богу. А идея "сначала порядок дома наведи, а потом отпущу гулять в космос" - это что-то из эпохи домостроя.

Игорь Сокальский: Я считаю, что человечество не доросло до освоения Марса. Мы до сих пор не смогли сколько-нибудь разумно устроиться здесь, на нашей Земле. Чтобы все были сыты, свободны и счастливы. Это очень неразумно - проецировать и экспортировать наше вопиющее неблагополучие с Земли вовне. Пока мы умеем только гадить и ссориться. Загадили все тут, передрались, как последние сукины дети, и вот извольте - давайте нашу помойку и наш мордобой на Марс перенесем. Поэтому не дам 1000 долл. на это дело. Даже доллар не дам. Даже и не просите. Не дам - и все.

Владимир Сурдин: О деньгах. Программа полетов на Луну в 1960-е ("Аполлон") стоила 25 млрд долл. По нынешнему курсу это около 200 млрд долл. Марсианская пилотируемая программа будет на порядок дороже - около 2 трлн долл. Это по 300 долл. на каждого жителя Земли. Сомневаюсь, что во всем мире найдется более 10 млн любознательных людей, готовых платить за полет человека на Марс (оценка основана на максимальном количестве посетителей научно-популярных сайтов). Это по 200 тыс. долл. на человека. Так что предложение о краудфандинге нереально. Но очень богатые страны, в принципе, могли бы себе это позволить. Напомню: годовой валовый продукт США и Китая примерно по 18 трлн долл. А годовой бюджет NASA около 20 млрд долл., т. е. 0,1% от ВВП страны. О результате. От нескольких экспедиций людей на Марс можно ожидать результатов идеологических и научных. Идеологический результат будет получен только в том случае, если экспедиции организует ОДНА страна. Учитывая затраты, ни одна страна на это не решится. Научный результат более высокого качества за гораздо более скромные деньги дадут десятки марсоходов и стационарных станций на поверхности Марса. При этом риск занести на Марс наши микробы будет значительно меньше, чем при пилотируемых экспедициях. В итоге: готов напрячься и собрать 1000 долл., если речь идет о подготовке марсианских роботов, но не космонавтов.

Сначала прокомментирую результат. За пилотируемую экспедицию высказалось больше, чем я ожидал. При этом чувствуется, что основной мотив - не рациональные соображения, а - душа требует. Это может быть стратегическое чутье, а может быть что-то вроде инстинкта первопроходца. Стремительное расселение наших предков по всему миру вряд ли можно объяснить простой диффузией - слишком серьезные препятствия были у них на пути в виде климатических, водных, горных и пустынных преград. Предки были очень упрямы, будто их вел некий сильный инстинкт. Вот он и ведет нас дальше, когда Земля заселена по самую тундру. Думаю, не зря.

Теперь мое мнение. Я готов много отдать за экспедицию на Марс, но полет с целью "флаговтыка", как выразился один из респондентов, скорее разочаровал бы. Еще Вернер фон Браун заявлял, что на Марс с первого же раза надо посылать не корабль, а целую эскадру с общим количеством участников под сотню и с уймой припасов и оборудования. Не думаю, что такая толпа необходима, но предварительная заброска, скажем, одной тысячи тонн оборудования и припасов (если бюджет порядка триллиона - почему бы и нет?) меняет смысл экспедиции. Продовольствие, топливо, источники энергии, вездеходы, бульдозер, стройматериалы. Тогда можно будет сразу соорудить полноценную обитаемую базу, защищенную от космических лучей слоем грунта. Такая стратегия сразу задает тему созидания, причем не тогда и там, а здесь и сейчас, - сколько сразу идей и проектов, как это сделать, сколько возможных экспериментов здесь, на Земле! И это ведь делалось, но как-то вяло, поскольку сама возможность экспедиции на Марс висела в воздухе из-за отсутствия средств и воли.

По-моему, на вопрос "Что мы потеряли на Марсе?" есть простой ответ: там находится стимул к дальнейшему развитию, а то и рецепт выживания нашего рода. Или, если снизить пафос, - красивая цель, пробуждающая в людях добрые чувства первопроходцев, исследователей и созидателей, противостоящие таким недобрым чувствам, как агрессия и ксенофобия.

А теперь - правильные ответы на приведенный выше тест об астероидах.

В переводе с греческого "астероид" означает:

Звездоподобный

Астероид 2006 RH120 известен тем, что:

Он был временным спутником Земли в 2006 - 2007 годах

В результате пролета космического аппарата "Galileo" мимо астероида Ида в 1993 году, впервые подтверждена возможность:

Существования спутников у астероидов

Название астероида Голевка, изображение которого было создано по результатам радиолокации в 1995 году:

Представляет собой аббревиатуру от названий станций дальней космической связи, где удалось обнаружить эхосигналы от астероида, "ГОЛдстоун, ЕВпатория, КАсима"

Первым космическим аппаратом, совершившим мягкую посадку на астероид, стал:

"NEAR" в 2001 году

Астероиды известны людям:

С 1 января 1801 года

Астероид 2008 TC3 известен тем, что:

Он столкнулся с Землей в 2008 году

Название астероида Гаспра, изображения которого были получены зондом "Galileo" в 1991 году во время первого в истории сближения с астероидом:

Дано в честь крымского поселка

Название астероидов, имеющих орбиты, аналогичные орбитам комет:

Дамоклоиды

Главный пояс астероидов расположен:

Между орбитами Марса и Юпитера

Название зон в распределении по периодам обращения вокруг Солнца, в которых астероидов практически нет в результате резонансных гравитационных возмущений со стороны Юпитера:

Люки Кирквуда

Астероид 2007 VN84 известен тем, что:

Он оказался не астероидом, а космическим аппаратом "Rosetta"

Первооткрывателем астероидов является:

Джузеппе Пиацци

Название групп астероидов, движение которых происходит в окрестностях точек, образующих с Солнцем и Юпитером равносторонние треугольники:

Троянцы

Астероид Альбион (до 2018 года имевший временное обозначение 1992 QB1) известен тем, что:

Это второй после Плутона обнаруженный объект пояса Койпера

Первым астероидом, с которого на Землю были доставлены образцы грунта, стал:

Итокава

Астероид, который приблизится к Земле в 2029 году на расстояние менее 40 тысяч километров и будет виден невооруженным глазом, называется:

Апофис

Единственным из астероидов, который регулярно бывает виден невооруженным глазом с Земли (ярче 6 звездной величины) является:

Веста

Название объектов между поясом Койпера и главным поясом астероидов, которые демонстрируют отсутствие резкой границы между астероидами и кометами по составу вещества:

Кентавры

Астероиды, орбиты которых полностью расположены внутри орбиты Земли, называются астероидами группы:

Атиры