Редакции Pro Cosmos удалось пообщаться с Львом Матвеевичем Зеленым, известным ученым, бывшим директором Института космических исследований РАН (2002-2017), ныне занимающим должность научного руководителя ИКИ РАН. В интервью были затронуты как прошлые достижения института, так и текущие программы, а также планируемые к запуску научные космические аппараты.
Спектр-Р, Спектр-РГ, Спектр-УФ, Спектр-М, Луна-25, Венера-Д, Венера-В - знакомые названия? Нам удалось пролить свет на то, как сейчас выглядит российская автоматизированная научная космонавтика.
Идея интервью
Однажды нашему автору Роману Белоусову в руки случайно попала книга «Центр советской космонавтики», изданная ИКИ в 1991 году проекты, космические корабли и исследования. Красивые иллюстрации, рисунки космических кораблей и инфографика по-прежнему выглядят очень интересно и познавательно.
Самое интересное в этой книге — взгляд в будущее, с описаниями и иллюстрациями планируемых научных космических кораблей. Вы знаете многих из них - они либо летали, либо готовятся к запуску. Некоторые проекты были отменены. Некоторые объединены. А некоторые изменились настолько, что стали совсем не такими, как первоначальная задумка.
Поэтому данное интервью – возможность взглянуть на космическую науку со стороны одного из самых выдающихся ученых современности, принимавшего участие и наблюдавшего за развитием нашей научной автоматической космонавтики.
- Лев Матвеевич, как вы уже поняли, я хочу обсудить с вами именно книгу "Центр советской космонавтики" 1991 года. Она вышла в переломный момент, когда у ИКИ уже было много достижений, пора бы заняться разработкой их во всех аспектах освоения космоса, но потом Союз к сожалению развалился.
- Распад Союза на самом деле не так сильно ударил по нам в то время. Трудности начались намного позже, уже в 2000-х. А в 1990-е годы, после завершения советской программы «Интеркосмос», наш космический корабль успешно летал по проекту «Интербол».
НАПРАВЛЕНИЯ
Проект Interball — это международный научный проект, целью которого является изучение солнечно-земных связей. Проект Interball состоял из двух спутников: Interball-1 (Tail Probe) и Interball-2 (Auroral Probe) и двух субспутников Magion-4 и -5. Головной научной организацией по этому проекту стал Институт космических исследований РАН. Субспутники были созданы Институтом физики атмосферы в Чехии. Орбита спутника «Интербол-1» имела апогей 200 000 км, перигей 500 км и наклонение 63°. Такие параметры орбиты оптимальны для изучения солнечного ветра, хвоста магнитосферы Земли и пограничного слоя магнитосферы. Орбита спутника «Интербол-2» имела апогей 20 000 км и такое же наклонение, как и орбита спутника «Интербол-1», что позволяло изучать внутреннюю магнитосферу и авроральную зону. Спутник «Интербол-1» был запущен 3 августа 1995 года и вошел в атмосферу в октябре 2000 года во время работы. Спутник "Интербол-2" был запущен 29 августа 1996 года и проработал на орбите 2,5 года. Субспутники отделились от спутников «Интербол» вскоре после запуска и следовали за ними на расстояние в несколько тысяч километров.
Так что именно автомат Интеркосмос имел продолжение и развитие. Мы тогда получили много научных данных по солнечно-земной физике. В частности, наблюдения с нескольких космических аппаратов помогают изучать суббури — взрывные всплески энергии, которые накапливаются в хвосте магнитосферы Земли, когда межпланетное магнитное поле (ММП) направлено на юг, и которые проявляются на Земле в виде нерегулярных геомагнитных вариаций и полярных сияний в приполярных областях и полярные районы. Модели возникновения суббурь, предполагающие различные пространственные сценарии их развития, вероятно, являются одной из самых обсуждаемых тем в физике магнитосферы.
А как же проект «Радиоастрон»? Он был задуман еще в 1980-х годах и визуально почти не изменился.
- Правильно - физика с тех пор не изменилась. (смеется) Наше понимание физики изменилось. Проект «Радиоастрон» был задуман в те времена, когда стали поступать новые научные данные со станции «Салют-6», с космического радиотелескопа КРТ-10 возникла идея создать отдельный автоматический прибор. Аппарат «Спектр-Радиоастрон» с помощью сети наземных радиотелескопов должен был собирать данные на вытянутой эллиптической орбите с наибольшим удалением от Земли 70 тыс км.
НАПРАВЛЕНИЯ
«Спектр-Р» — крупный радиотелескоп с диаметром антенны 10 м. Он предназначен для фундаментальных астрономических исследований, в том числе совместно с наземными радиотелескопами. В задачи входит изучение галактик и квазаров в радиодиапазоне, черных дыр и нейтронных звезд в нашей галактике, структур межзвездной плазмы, измерение расстояний и скоростей пульсаров и других галактических источников и т д. Космический аппарат успешно работает в космосе более более 7 лет (с августа 2011 г по январь 2019 г.) и помогли добиться значительного количества ярких и интересных научных результатов.
Но тогда средства на этот проект не выделялись - разрабатывалась ракета "Энергия", станция "Мир" опять съела большие деньги. Поэтому мы решили пока установить свои устройства на Мир. Самый первый модуль «Квант» нес именно астрофизическую обсерваторию «Рентген» — телескоп с теневой маской, четыре спектрометра, два ультрафиолетовых телескопа, три радиотелескопа, ультрафиолетовый телескоп, спектрометр, электрофоретическую установку. Незадолго до запуска модуля «Квант», 23 февраля 1987 года, в ближайшей к нам галактике, Большом Магеллановом Облаке, вспыхнула сверхновая, которая в пике своей светимости была видна на пределе чувствительности человеческого глаза. Благодаря новому модулю удалось получить о нем уникальные научные данные.
Поскольку на момент запуска «Кванта» существование черных дыр еще не было полностью доказано, мы могли использовать только термины «кандидаты в черные дыры». Дело в том, что источником рентгеновского излучения является не сама черная дыра, а падающее на нее вещество с соседней нормальной звезды, которая в процессе падения нагревается до температур, превышающих миллиард градусов. Угловой момент закручивает вещество в диск, излучение которого видно в рентгеновские телескопы.
Проект «Радиоастрон» удалось реализовать только в 2011 году, когда был запущен радиотелескоп «Спектр-Р». В качестве «попутного груза» радиотелескопа прибор был оснащен приборным комплексом «Плазма-Ф», предназначенным для наблюдения за солнечным ветром. Это поток плазмы, распространяющийся от Солнца и порождающий магнитные бури на Земле. Это аппарат, который является фактически единственным отечественным научным экспериментом за последние годы на тему околоземного космоса и космической погоды.
В 1980-х годах также был задуман «Спектр-рентген-гамма». Следует помнить, что их внешний вид постоянно менялся, дополнялся и воссоздавался. Сильно менялись и научные задачи, наука не стояла на месте, менялся от сессии к сессии и внешний вид приборов, их принципы. Далее Рентген Гамму хотели вывести на высоту около 200 000 км — если выше, то получить данные в то время было сложно.
«Спектра-РГ» должна была быть запущена раньше, чем «Спектра-Р», но в итоге «Радиоастрон» был запущен раньше. Так совпало, что «Рентген-Гамма» был реализован сразу после завершения работ по «Спектру-Р». Радиоастрон, надо сказать, вместо расчетных трех лет успешно проработал на орбите семь с половиной, полностью оправдав возложенные на него ожидания и превысив их. В 2019 году мы завершили «Радиоастрон» и запустили «Рентген-Гамма», который работает до сих пор.
НАПРАВЛЕНИЯ
Научный космический аппарат «Спектр-Рентген-Гамма» (Спектр-РГ) — рентгеновская обсерватория. Его задача — создать карту видимой Вселенной в рентгеновском диапазоне электромагнитного излучения, где будут отмечены все крупные скопления галактик. Крупномасштабные карты Вселенной подобны путешествиям во времени. Один из главных вопросов, на который должен ответить «Спектр-РГ», — как происходила эволюция скоплений галактик в течение жизни Вселенной. Спутник создан в АО «НПО им. Лавочкина», а научная программа разработана в ИКИ РАН.
Космическая обсерватория "Спектр-РГ" создается в рамках Федеральной космической программы России, раздел "Фундаментальные космические исследования", по заказу Российской академии наук при участии Германии. Согласно соглашению, заключенному между Федеральным космическим агентством (Роскосмос) и Немецким центром авиации и космонавтики (DLR), данные обзора телескопа eROSITA обсерватории SRG на половине неба принадлежат ученым Германии, а на другая половина ученым в России. В качестве границы выбран нулевой меридиан в галактических координатах. Все данные телескопа ART-XC принадлежат исследователям из России. С сентября 2020 года телескоп ART-XC носит имя М.Н. Павлинского.
26 февраля 2022 года немецкая сторона проекта, следуя указаниям правительства о прекращении сотрудничества с Россией, была вынуждена выключить телескоп eROSITA. Немецкий телескоп был переведен в «безопасный режим», несмотря на протесты ученых Германии. После закрытия eROSITA российский телескоп ART-XC им. М. Н. Павлинский начал наблюдения, запланированные ранее на более поздний период работы телескопа.
— А что сейчас с работой российского радиотелескопа на «Спектре-РГ»? Будет ли российский телескоп продолжать получать научные данные после его закрытия?
- Конечно, продолжайте! Оба блока могут работать независимо. У нас в более жестком рентгеновском диапазоне, у них в более мягком. Плюс, конечно, была комбинация этих данных. Первоначально предполагалось, что "Спектр-Рентген-Гамма" проработает в космосе не менее 6,5 лет - первые четыре года в режиме съемки звездного неба. Полный обзор проводится примерно за полгода, всего планировалось сделать восемь обзоров. А остальные 2,5 года были предназначены для сканирования и точечного наблюдения за наиболее интересными объектами. Однако с конца 2021 года выполнено четыре полных обзора неба — это само по себе огромный объем научных данных.
В начале 2022 года сотрудничество с западными коллегами было поставлено на очень сильную паузу, и мы перешли на более позднюю программу — сосредоточились не на обзоре, а уже на интересных и загадочных уголках Вселенной. Если все пойдет по плану, то к концу 2023 года ожидается создание рентгеновской карты всего неба в 30–40 раз более подробной, чем имеющиеся в настоящее время. Но жизнь всегда вносит коррективы.
- Сколько таких единиц вообще планировалось?
- Это целая серия телескопов - Радиоастрон, Рентгено-Гамма, Ультрафиолет и Миллиметрон. О первых двух говорили около 40 лет назад, а вот вторая пара появилась позже. «Спектр-УФ» [Ultra Violet, прим ред.] предназначен для изучения Вселенной в ультрафиолетовой области электромагнитного спектра 100-350 нм, недоступной для наблюдений наземными приборами. Задача состоит в том, чтобы получить новые фундаментальные данные в таких областях астрофизики, как эволюция Вселенной, звездообразование и звездная физика.
Также планируется запуск Спектр-М - это космическая обсерватория миллиметрового и инфракрасного диапазонов с криогенным телескопом диаметром 10-12 м. В последнее время, кстати, есть подвижки в его создании - новой криогенной Приемник излучения изготовлен в астрономическом центре ФИАН. Но предстоит еще много работы — оборудование для телескопа нужно как следует охладить, чтобы не возникало тепловых возмущений. Хотя аппарат, как и Спектр-РГ, планируется вывести в точку Лагранжа L2 на расстоянии полутора миллионов км от нашей планеты, требуется дополнительное охлаждение.
"Спектр-УФ" планируется запустить в конце десятилетия, а "Миллиметрон" - после 2030 года. Точнее сказать не берусь.
- А какие прогнозы по автоматическому исследованию Луны? "Луна-25" - проблема решена, ждем запуска. А 26 и 27?
- Поскольку со времени последней Луны [Луна-24, 1976 г., прим ред.] прошло довольно много времени, многие навыки пришлось восстанавливать. Так как же это произошло? Американцы полетели на Луну, мы посадили машины, забрали себе всю землю. А большего с таким уровнем техники сделать было нельзя. И поэтому интерес к Луне угас. Нет, ну конечно, думали построить базу с помощью ракеты "Энергия", но это было больше из области фантастики. Работы по этому поводу было сделано очень мало, Глушко кое-что придумал с помощью ракеты "Вулкан", но все осталось на бумаге и в иллюстрациях.
Что касается текущей лунной программы, то ждем лета, когда с Восточного запустят Луну-25. А заделка приборов и оборудования для «Луны-26» и «Луны-27» уже началась. Вообще по Федеральной космической программе 2016-2025 мы должны были создать и запустить пять аппаратов на Луну и на Луну, но все сдвинулось вправо, бюджет урезали. Так что, скорее всего, сейчас все вылезет в другую ФЦП - 2026-2035 годы. Там даже с Китаем полноценное сотрудничество должно только начинаться.
Какой смысл сейчас лететь на Луну?
Обратите внимание: Это трудно оставить без внимания: президент сокращает космический бюджет России в ожидании лучших результатов.
Здесь есть какая-то коммерческая жилка или это просто наука? А гелий-3?- Представляете, какая должна быть температура для ядерной реакции с этим изотопа? В природе такие условия, пригодные для синтеза, существуют только в недрах звезд. Кроме того, на Луне нет «запасов» гелия, он более-менее равномерно распределен по всему приповерхностному слою.
А насчет смысла - там есть ресурсы, такие приятные штуки, как водяной лед, и всякие вкрапления в нем. Эту область необходимо тщательно изучить. Американский аппарат Lunar Reconnaissance Orbiter, на котором также установлено наше оборудование, показал, что на южном полюсе Луны много неизведанного. То, что вода там есть давно доказано нашим прибором ЛЕНД на аппарате ЛРО. Но что это за вода? Откуда она? Это вода, принесенная кометами?
В конце концов, кометы действительно могли принести воду на Луну во время поздней тяжелой бомбардировки четыре миллиарда лет назад. Именно кометы считаются главными распространителями органических соединений в Солнечной системе. Не исключено, что на Луне мы сможем найти органический материал, который когда-то упал на Землю и стал предшественником возникновения жизни. Кто знает? Нам необходимо исследовать этот вопрос.
Вообще, если смотреть шире, то Луна — это кладезь знаний. Там можно установить телескоп, который не возмущает атмосферу, там можно тренировать полеты на Марс для космонавтов, там можно изучать селеногеологию [лунную геологию, прим ред.], возможностей много. Коммерческой жилки здесь нет и быть не может - с 1967 года действует запрет на суверенитет над любым космическим телом или его частью. А вот американцы по своей программе Артемиды сейчас пытаются все переписать и лавировать в терминах - мол суверенитета нет, а добывать может кто угодно. При этом опасаются, что Россия и Китай могут застолбить самые интересные места.
Как насчет штатной программы? Вы упомянули подготовку космонавтов. Что принесет присутствие человека на Луне?
- Кроме чисто политического момента? Это еще не совсем ясно. Вот поэтому мы и посылаем туда роботов - все эти "луны". Основную проблему с присутствием человека описали летающие туда космонавты. Лунная пыль и защита от радиации — две основные проблемы. А уж вытащить с Земли модули для круговой орбитальной станции и лаборатории, которые разместят прямо на Луне, не проблема. Стоит только дождаться момента, когда Зевс полетит. Другой вопрос - получится ли? О присутствии там космонавтов было объявлено в начале следующего десятилетия. Но международное сотрудничество с Китаем, естественно, помогает ускорить работу. Одно дело, когда мы делаем что-то сами и срываем сроки, и другое дело, когда подводим партнеров. И МКС прилетела не сразу - с опозданием на два года. Но ничего - работает пока.
— Что вы думаете о станции РОС? Уже есть идеи по установке на него приборов ИКИ РАН?
«Учитывая орбиту станции в высоких широтах, на ней можно будет установить приборы, которые продолжат исследования, начатые в проекте «Интербол». Это, так сказать, приборы для изучения процессов полярных сияний, высыпаний магнитных частиц можно наблюдать северное сияние и фиксировать его значения в течение полукруга вокруг земли - 40-50 минут. И сравнить данные, полученные на Северном и Южном полюсах.
— Каково сейчас состояние освоения Марса, того же проекта «ЭкзоМарс»?
- При переходе к 1980-м и 1990-м годам мы планировали новый виток освоения Марса с доставкой образцов грунта на Землю позже. Прототип вездехода был собран и испытан на Камчатке. Тот, который будет отправлен на Марс, должен весить около 400 кг и иметь возможность брать пробы грунта с помощью меньшего марсохода. Ровер будет питаться от РИТЭГа, что обеспечит дальность полета 180 км и период активного существования на поверхности Марса от одного года. Самым важным в этой миссии было то, что мы хотели доставить образцы на Землю. Мы даже начали частично реализовывать эту программу в проекте «Марс-96», там было всего два автоматических пробных учения. Одной из их задач как раз и было изучение физико-механических свойств грунта на Марсе для последующих миссий. Но «Марс-96» после этого разбился на орбите и сгорел в атмосфере.
Марсианская программа продолжалась до прошлого года, когда европейцы отказались от программы ExoMars. Это был, конечно, выстрел в ногу — и мы тогда потратили около 1 миллиарда долларов, а их примерно столько же. Теперь обе части — «Казачок» и «Розалинда Франклин» обосновались в Италии. Сейчас наши специалисты снимают наши устройства и готовят возвращение казака в Россию. Не исключено, что программа все же будет реализована, но уже с другими партнерами. Это посадочная платформа, это ракета для запуска, осталось переделать под новые реалии. Мы очень надеемся, что программа будет продолжена, хотя и в сильно измененном виде.
НАПРАВЛЕНИЯ
ExoMars — совместная программа Роскосмоса и Европейского космического агентства по исследованию Марса. Основная цель — поиск доказательств существования жизни на Красной планете (в прошлом или настоящем).
Первый запуск по программе был произведен в 2016 году — к Марсу отправились орбитальный аппарат Trace Gas Orbiter (TGO) и спускаемый аппарат Schiaparelli. Для запуска миссии Роскосмос предоставил ракету-носитель «Протон-М», а ИКИ РАН разработал комплекс из трех инфракрасных спектрометров для изучения химии и структуры марсианской атмосферы и детектор эпитепловых нейтронов высокого разрешения. Первый запуск прошел частично успешно — орбитальный аппарат TGO до сих пор успешно работает, но при посадке разбился спускаемый аппарат Schiaparelli.
Второй запуск по программе ExoMars должен был состояться в 2022 году. На этот раз к красной планете должна была отправиться российская посадочная платформа «Казачок» с европейским марсоходом «Розалинда Франклин» на борту. Но в условиях санкций в 2022 году Европейское агентство отказалось от сотрудничества с Роскосмосом, тем самым поставив крест на ExoMars. С тех пор «Казак» и «Розалинда Франклин» находятся в Турине.
- Планируется ли запуск нашего марсохода? Хотя его сравнивают с малыми шагоходами ПрОП-М, которые летали по программам «Марс-2» и «Марс-3».
- Компетентность в этой области должна быть построена заново. Сначала мы испытаем на Луне что-то устойчивое к радиации и имеющее стабильную связь и систему управления, а потом уже можно будет говорить о российском марсоходе.
Предыдущие заказали во ВНИИТрансмаше в Ленинграде. Теперь, скорее всего, придется сотрудничать с теми, у кого есть новые навыки — например, с техникой Android. Но пока, по крайней мере, таких планов нет. Тем более, что в федеральной программе до 2025 года это не указано.
— С Марса плавно переместитесь на Венеру. Каков сейчас статус второй программы исследования планет? Известно, что мы всегда лучше летали к нему, чем к Марсу.
- Мы сейчас готовим проект "Венера-Д" - внешний вид будет сильно напоминать "Венеру-13" и "Венеру-14", но с новейшим оборудованием, конечно. Усилим конструкцию по сравнению с советскими станциями - спускаемый аппарат должен просуществовать на поверхности при венерианском давлении и температуре около трех часов. На большее пока не рассчитываем — для этого требуется гораздо больший спускаемый аппарат с огромной системой охлаждения.
НАПРАВЛЕНИЯ
Проект «Венера-Д» предназначен для долгосрочных исследований Венеры. Цель состоит в том, чтобы продолжить фундаментальные исследования Венеры в 1960–1980-х годах. Собран большой объем данных о структуре и составе атмосферы, облачном слое, скорости ветра и составе поверхности. Однако многие вопросы, связанные с динамикой атмосферы, гигантским парниковым эффектом и эволюцией Венеры, остались нерешенными.
«Венера-Д» обеспечит новый качественный уровень научных исследований планеты, когда наблюдаемые природные явления, происходящие на планете, можно будет изучать одновременно как с орбиты, так и с поверхности Венеры. Межпланетная станция будет состоять из орбитального аппарата, подспутника и посадочного модуля. Каждый из блоков будет оснащен широким спектром научного оборудования.
«Венера-В» в наземно-возвратном варианте до сих пор находится на паузе. Идея благородная, но очень сложная в реализации. Для взлета на орбиту в атмосфере Венеры требуется очень большая масса топлива. Помните, гравитация там почти такая же, как на Земле, но атмосфера почти в 100 раз плотнее, а продолжается она в полтора раза выше. Пока думаем над осуществлением возврата на Землю капсулы с атмосферой Венеры.
Здесь есть очень интересный момент, и я в него верю, что на Венере могла существовать жизнь. Самый простой, неуглеродный, но натюрморт. Такой вывод следует из результатов новой обработки архивных данных телевизионного эксперимента, выполненного на поверхности Венеры в ходе наших миссий "Венера" в 1975-1982 гг. Я и мои коллеги - Леонид Васильевич Ксанфомалити, Валентин Николаевич Пармон и Валерий Николаевич Снытиков - занимались этой проблемой.
Как вы помните, многие спускаемые аппараты были оборудованы камерами, которые в режиме телетрансляции делали полупанорамные виды мест посадки. Архивные данные обрабатывались новыми методами, что значительно улучшило их детализацию. В результате нового анализа телеизображений было обнаружено до 18 гипотетических живых объектов. Было обнаружено много объектов со сложной регулярной структурой, предположительно способных двигаться очень медленно. Объекты имеют значительные размеры и могут свидетельствовать о существовании жизни на Венере в физических условиях, радикально отличающихся от земных. Поэтому для изучения гипотетической жизни Венеры необходимо выполнить новую специальную миссию, гораздо более сложную, чем предыдущие миссии Венеры. И самое главное, камеры на Венере-Д и последующих агрегатах должны иметь максимальное разрешение и дальность настолько, насколько позволяют конструкция и запас по массе.
- Есть ли планы полететь дальше - к поясу астероидов и к газовым гигантам?
— Это было бы здорово, но для этого нужно наработать экспертизу в радиационно-стойкой электронике. Потому что мы еще не думали об этом. Возможно, когда Зевс прилетит и доставит на Луну всю необходимую инфраструктуру, мы созреем для освоения дальнего космоса. Это будет только федеральная космическая программа на 2036-2045 годы.
И вы забыли упомянуть в нашем разговоре о проекте «Ионосфера», который необходим для наблюдения и определения геофизических параметров ионосферы и верхних слоев атмосферы Земли и околоземного космического пространства. Группировка спутников будет состоять из нескольких блоков, первый из которых планируется запустить в этом году с Восточного.
Поживем - увидим! История продолжается — мы регулярно издаем книги о наших достижениях. Спасибо Роман, не забудь зайти еще.
Больше интересных статей здесь: Космос.
Источник статьи: Космический взгляд в будущее: академик Лев Матвеевич Зелёный про прошлые и грядущие российские научные аппараты в космосе.