Зачем землянам Юпитер?

Американский зонд «Юнона», запущенный в 2011 году, успешно завершил маневр торможения и вышел на эллиптическую орбиту вокруг Юпитера. Эта экспедиция и ее цель — уникальны в истории исследования дальних пределов Солнечной системы.

В следующие два года НАСА собирается отправить в космос еще пару зондов, однако иногда кажется, что активное изучение Солнечной системы в последние годы притормозилось.

Если вспомнить, во что обошлась миссия «Юноны» — более миллиарда долларов, — замедление темпов исследования космоса уже не кажется удивительным.

Какими средствами мы будем изучать космическое пространство в будущем?

Ведущий программы «Пятый этаж» Михаил Смотряев беседует состаршим научным сотрудником Государственного астрономического института им. П.К.Штернберга Владимиром Сурдиным и экспертом по космонавтике Вадимом Лукашевичем.

_________________________________________________

Михаил Смотряев: Насколько миссия «Юноны» важна? Это не первый аппарат, который подлетает к Юпитеру, пусть и не на столь близкое расстояние…

Владимир Сурдин: Никакой сенсации в том, что аппарат попал в нужное место, нет. Сегодня это очень хорошо отработанная процедура, никто и не сомневался, что так оно и будет. Но дорога к Юпитеру была непростая. Аппарат тяжелый, более 3,5 тонн. Ракета не могла сразу толкнуть его к Юпитеру, поэтому ему пришлось сделать пару оборотов по Солнечной системе, еще раз пролететь мимо Земли, которая своим гравитационным полем добавила ему скорости, и только после этого «Юнона» попала к Юпитеру. На это ушло чуть более пяти лет. Можно было сделать это быстрее, но для этого надо было потратить деньги на гораздо более мощную ракету, в чем не было особого смысла.

М.С.: Те скорости в космосе, которые сегодня достижимы нашими технологическими средствами, — это дело неспешное. Следующий большой проект НАСА, который начнется в 2018 году: «Осирис-Рекс» — аппарат, который полетит к астероиду, возьмет пробу грунта и вернется на Землю в 2023.

В.С.: Это произойдет в рамках той же программы, которая уже несколько лет успешно работает в НАСА. Это программа «Новые рубежи» (New Frontiers). Она предполагает возвращение к дорогим аппаратам. Зонды стоят очень дорого, и миллиард — отнюдь не предел. Зонд, который полетел к Сатурну, стоил 3,5 миллиарда. Эта сумма себя оправдывает. У НАСА была попытка сделать космические исследования более дешевыми. Но оказалось, что каждый второй аппарат не выполняет свою задачу. То, что дешевле миллиарда, не удается сделать супернадежным.

Вадим Лукашевич: Это на самом деле небольшая сумма для исследования дальних планет Солнечной системы — Юпитера, Сатурна и далее.

М.С.: А то, что находится по соседству с Землей, обходится дешевле?

В.Л.: Конечно. А «Юнона» — первый аппарат, который полетел так далеко, имея в качестве источника энергии не радиоизотопные установки на обогащенном уране и так далее, а солнечные батареи. Там можно было поместить более мощную камеру, так что хорошо видны следы экономии.

В.С.: Радиоизотопные электрогенераторы работают не на уране, а на плутонии. В этом и загвоздка. У НАСА кончился плутоний. До сих пор аппараты, летавшие за орбиту Марса, где солнечный свет очень слаб, пользовались радиоизотопными генераторами. Плутоний нагревает внутреннюю часть генератора, наружная охлаждается космосом, на перепаде температур генерируется электроэнергия. Это надежная вещь, которая не зависит от Солнца. Но плутоний у НАСА кончился, пришлось поставить огромные солнечные батареи, площадью 60 кв.м, которые вырабатывают электричество для «Юноны». Это первый такой опыт, но пока он себя оправдывает.

М.С.: Но этот способ генерирования электроэнергии тоже не бесконечен. Эффективность солнечных батарей падает с увеличением расстояния от солнца.

В.С.: Не только с расстоянием, но и со временем. Рядом с Юпитером космический зонд попадает в сложные условия. Там имеется колоссальная напряженность радиационных поясов, от этого страдает электроника, в том числе и панели солнечных батарей. Поэтому работа аппарата рассчитана всего на два года. Он будет подлетать к Юпитеру очень близко, и попадать в самое сердце магнитосферы, где радиация очень высокая.

М.С.: Разработчики предусмотрели эту возможность, обшив его толстыми титановыми панелями в несколько слоев. Отсюда такой большой вес. Собственно научного оборудования на нем всего 700 с чем-то килограммов.

В.С.: Это очень много. Современная электроника — легкая.

М.С.: Научное сообщество возлагает большие надежды на то, что, благодаря «Юноне», мы будем иметь предпосылки понимания внутреннего строения Юпитера. Граждане, которые финансируют этот проект своими налогами — кроме любопытных, которые хотят узнать, действительно ли в ядре Юпитера металлический водород, и которых меньшинство, — могут быть недовольны. Миллиард для бюджета США — сумма небольшая, но, если заниматься изучением космоса планомерно, эта сумма становится заметной, и возникает вопрос: а надо ли нам это?

В.Л.: Переход к другим аппаратам, безусловно, правилен. Они дают большую отдачу, хотя бы по критериям эффективности. Кроме того, этап сбора первичной информации о планетах Солнечной системы заканчивается, и теперь идут более углубленные исследования, фундаментальная наука. Сегодня на этапе выбора целей исследования обычный налогоплательщик привлекается мало, потому что такого рода программы вырабатываются научным сообществом. Фундаментальная наука обычному обывателю не совсем понятна. Миссия «Юноны» в основном связана с вопросами фундаментальной науки.

В.С.: Если сравнивать солнечную систему с государством, то Юпитер — это президент. Там все зависит от его поведения. Когда-то он перемешал все планеты, многие вытянул за пределы Солнечной системы. Сегодня он ведет себя довольно спокойно, его орбита — почти круговая, но никто не знает, что будет потом. Второе, понимание работы магнитного поля Юпитера позволит понять, как работает магнитное поле Земли. А для Земли оно — защита от космической радиации. Юнона, выйдя на полярную орбиту (движение от полюса к полюсу), будет выяснять, как генерируется магнитное поле Юпитера. Третья задача — выяснить гравитационное поле Юпитера. Мы не можем заглянуть внутрь этой гигантской планеты. Но понять, что у нее внутри, можно, измерив характеристики гравитационного поля. И самая интересная научная задача — проверить еще раз общую теорию относительности Эйнштейна. Массивный Юпитер быстро вращается, и по теории он должен захватывать пространство-время вокруг себя и закручивать его, что сделает орбиту Юноны также спиральной. Изучив ее, мы поймем, насколько точна теория относительности. Это еще один ее тест.

М.С.: Теорию относительности Эйнштейна тестируют с момента ее возникновения. Пока она держится. А Стивен Хокинг утверждал, что, если в ближайшие одну-две тысячи лет человечество не выйдет за пределы Земли, последствия будут очень печальны. С этой точки зрения миссия к Юпитеру важна. Но, может быть, имеет смысл вкладывать больше средств в изучение возможностей колонизации Солнечной системы или чего-то, лежащего за ее пределами?

В.С.: В отношении Юпитера — это чистая фантастика. Рядом с ним человек жить не может. Там есть замечательные спутники — Ио, Европа, Ганимед, Каллисто, особенно Европа с ее гигантским океаном. Но Юпитер накрыл их своей магнитосферой, радиационными поясами, и человеку там не место. Но деньги, вложенные в фундаментальную науку, всегда возвращаются сторицей. Например, панели солнечных батарей, поставленные на «Юнону», сделали возможным изготовление более эффективных солнечных батарей для использования на Земле. Вот прямая выгода от затраченного на «Юнону» миллиарда.

В.Л.: Я не стал бы противопоставлять фундаментальную науку и практическое приложение. Если взять американскую программу освоения космоса, то наряду с исследованием дальних планет, большую часть программы занимает разработка средств для освоения Луны, пояса астероидов и Марса в качестве возможных ресурсов. Ведется строительство корабля «Орион» для освоения дальнего космоса. Так что имеется баланс.

М.С.: Но здесь вопрос не только финансовый, но и научного взаимодействия. Разумнее запустить один хороший аппарат, созданный учеными многих стран, чем несколько, созданных по отдельности? Фундаментальная наука дальше всего отстоит от политики. Насколько сотрудничество здесь может быть продуктивным? Если будут сотрудничать не только НАСА и Европа, но и Китай, Индия, Роскосмос?

В.С.: Реальное сотрудничество происходит и никогда не прерывалось. Политики часто портят отношения стран, а инженеры и ученые поддерживают нормальные отношения. На индийском зонде, который недавно летал к Луне и неплохо работал, почти все приборы были иностранные. На европейском, который несколько лет работал у Венеры, — наше, отечественное оборудование. На «Юноне» двигатели на ракете «Дельта» были еще советского производства. Иногда плутоний у нас покупают, иногда хорошие приборы. Это нормально. Классический пример кооперации — МКС. Китай кооперации немного сторонится, хотя многое копирует. Но их программа довольно самостоятельная и нацелена на Луну.

В.Л.: Солнечная система настолько интересна, здесь столько разных небесных тел, что их хватит на всех. Например, миссия к комете Чурюмова-Герасименко. Там было много проблем, которые решались в сотрудничестве европейских и других стран. Это обогащает всех нас.

М.С.: В изучении Солнечной системы прибавилось количество игроков, да и те, кто посылал спутник, тоже работу не прекращают. Как долго еще человечество сможет тратить деньги на удовлетворение научного любопытства?

В.С.: Деньги найдутся, космоса не избежать. Мы его уже изучаем, а обратно человечество еще никогда не двигалось.

В.Л.: Согласен. Мы будем исследовать космос, потому что основное свойство человека — любознательность. Экспансия человека в космос неизбежна.

М.С.: Меня интересует финансовый аспект. Первый спутник сделали «на коленке». Теперь все делается гораздо технологичнее и стоит гораздо дороже. А дальше будет еще дороже. Найдутся ли у человечества такие деньги?

В.С.: Это заблуждение. Сегодня космические исследования стоят дешевле. Посмотрите, как финансировалось НАСА в период полетов на Луну. Туда шло пять процентов национального дохода США. А сегодня — менее полпроцента. И проекты более серьезные, более далекие броски. Наука становится более рациональной, на каждый вложенный рубль или доллар мы получаем больше информации.

В.Л.: Космос — наше будущее. Фронт научных работ расширяется. Вопрос только в выборе приоритета. Это неизбежно, если только человечество не погибнет в результате какого-то катаклизма. Деньги найдутся.

М.С.: Мои собеседники сегодня — неисправимые оптимисты, и мне хотелось бы с ними согласиться.