«Качественный прорыв»: директор ИКИ РАН — о перспективах исследования космоса в 2022 году

— Анатолий Алексеевич, какие важные события в российской космонавтике намечены на 2022 год и какие проекты можно особо выделить?

— В первую очередь мы, конечно, ждём запуска посадочного аппарата на Марс в рамках второго этапа европейско-российского проекта «ЭкзоМарс». Аппарат будет нести на себе и российские приборы, и европейский ровер — марсоход.

Кроме того, в России примерно в середине лета 2022 года планируется запуск посадочного аппарата «Луна-25». Аппарат впервые в мировой практике должен осуществить посадку в приполярную зону Луны, которая сейчас представляет наибольший интерес, потому что сильно отличается от тех районов вблизи экватора, куда садились более 40 лет назад и советские лунные миссии, и американские «Аполлоны».

Ещё один научный проект, запуск которого тоже запланирован на конец 2022 года, направлен на наблюдение верхних слоёв атмосферы и называется «Ионосфера».

Ионосфера — это верхняя плазменная часть атмосферы на высотах более 100 км. В частности, именно в этих слоях происходит полярное сияние.

Так что на 2022 год есть большие планы, будем надеяться, что они все исполнятся.

• Анатолий Алексеевич Петрукович
• © ИКИ РАН

— Расскажите, пожалуйста, подробнее о проекте «ЭкзоМарс», в котором принимает участие Институт космических исследований РАН. Какие планируется собрать данные по итогам миссии?

— Марс традиционно находится в центре внимания всех стран, всех космических агентств. К нему уже запускались марсоходы, сейчас на поверхности планеты находятся два американских и китайский роверы. А на орбите вокруг Марса сейчас целых восемь работающих космических аппаратов, исследующих планету. Хотя среди них нет российских аппаратов, наши приборы стоят и на европейских, и на американских аппаратах, в том числе на марсоходе.

Название «ЭкзоМарс» выбрано неслучайно. «Экзо» в данном случае отсылает к внеземной жизни (от «экзобиологии»). Все наверняка читали в СМИ новости о наличии водяного льда и метана на Марсе. Если с водой всё понятно — когда на планете есть лёд, то вода будет присутствовать в атмосфере, то с метаном ситуация интересней. Он быстро разлагается солнечным светом, поэтому, чтобы метан был в атмосфере хотя бы в каком-то количестве, на поверхности планеты должен быть его источник. Обычно, то есть на Земле, это либо вулканы (но на Марсе мы не видим вулканов), либо какие-то примитивные бактерии. Это самая большая интрига Марса. Хотя метана в его атмосфере ничтожно мало по сравнению с атмосферой Земли, сам факт хотя бы эпизодического его наличия даёт надежду найти какие-то следы жизни.

Также по теме

«Первая карта»: российский астрофизик — об обзоре всего неба, нейтронных звёздах и рентгеновской навигации

Российская обсерватория «Спектр-РГ» провела свой первый год в космосе и успела сделать обзор всего неба в высоком разрешении. Об этом...

Примерно через 10 лет должен стартовать большой международный проект по возврату грунта с Марса, сейчас важно правильно выбрать район, откуда его везти. Нужно найти место, где сядет будущий аппарат, этой подготовкой сейчас занимаются все страны.

«ЭкзоМарс» — очень серьёзный интеграционный проект «Роскосмоса» и Европейского космического агентства. Его первым этапом была миссия «ЭкзоМарс-2016», в которой Россия участвует научными приборами и наземными антеннами для приёма информации. Сейчас мы готовимся ко второму этапу — это миссия «ЭкзоМарс-2022». Посадочный аппарат — «железо» делает Россия, электронные управляющие приборы — Европа, научные приборы: большая часть — Россия, отчасти — Европа. Марсоход европейский, но на нём стоят и российские приборы. Это беспрецедентный проект по уровню технического сотрудничества.

Если он осуществится успешно, то это заложит фундамент для дальнейшего очень эффективного международного взаимодействия. Сейчас аппарат проходит последние подготовительные этапы в Европе, всё уже практически собрано. Наши специалисты, включая инженеров ИКИ РАН, туда выезжают, работают на европейских космических предприятиях.

— Значит, международная кооперация в космонавтике сохраняется, несмотря на политические противоречия стран?

— Да, международная кооперация — ключевой фактор успеха в науке. Практически все космические научные проекты в той или иной мере международные. Например, на российском спутнике «Спектр-РГ» один из двух телескопов — германский. Сотрудничество позволяет нам объединять уникальные компетенции разных стран. Ни одна страна не может самостоятельно провести весь спектр исследований в космосе.

• Марс
• AP
• © Mohammed bin Rashid Space Center/UAE Space Agency

— Вы также упомянули российский лунный проект. Расскажите, пожалуйста, о нём подробнее.

— В 1960—1970-х годах США и СССР участвовали в «лунной гонке». Первый полёт до Луны состоялся в 1959 году, хотя мягкая посадка была осуществлена только в 1966 году — это была советская станция «Луна-9». Подключились и американцы, для которых отправка человека на Луну стала вопросом восстановления престижа.

Однако примерно в середине 1970-х годов все эти программы были прекращены, потому что были достаточно затратны, а научные и политические «сливки» были уже сняты. Луну представляли как каменный шарик, «выскобленный» солнечной радиацией за миллиарды лет своего существования — казалось бы, что там ещё искать.

Но начиная с 2000-х годов интерес к Луне возродился. Сначала к ней были запущены орбитальные спутники-«разведчики», которые смогли уже более детально изучить состав поверхности. Российских аппаратов там не было, но использовались российские приборы. Обнаружились очень интересные факты — были найдены места с повышенным содержанием воды в виде льда. Конечно, он находится под слоем грунта, потому что с поверхности Луны и лёд, и вода мгновенно испарились бы в космос.

Также по теме

Вернуться на Луну и открыть новое окно во Вселенную: российский астрофизик — о космических проектах 2020—2021 годов

Запуск российской автоматической межпланетной станции «Луна-25» к южному полюсу спутника Земли намечен на 1 октября 2021 года. Об этом...

Скорее всего, вода на Луне оказалась в результате столкновений с кометами, а кометы — переносчик примитивной органики в Солнечной системе. Кометы падали на Луну в течение миллиардов лет, и она, как губка, впитывала в себя все эти миллиарды лет истории Солнечной системы. Покопаться в этом льду, который лежит под поверхностью, найти какие-то признаки примитивных веществ, которые были распространены на первых этапах формирования Солнечной системы, — это очень интересно.

На Земле найти место старше миллиарда лет вообще невозможно, всё менялось в ходе движения тектонических плит, в результате наводнений, выветривания… А Луна — как архив Солнечной системы, там всё сохраняется в неизменном виде.

Можно сказать, что сейчас началась вторая лунная гонка, хотя и не такая политизированная, как первая. Сейчас в мире готовится множество проектов, связанных с Луной. И в этой области Россия находится в числе лидеров. Прежде всего, именно мы одними из первых сформулировали, что надо лететь именно туда, где есть вода. И на протяжении пяти лет приходилось объяснять, почему это правильно. Сейчас так считают уже все, это стало очевидно.

Вода есть в полярных областях Луны, однако там не очень хорошие условия для посадки аппарата по сравнению с местами «Аполлонов» и советских «Лун». Там гористый рельеф, плюс и Земля, и Солнце находятся низко над горизонтом. Если вы сели, условно говоря, за каким-нибудь холмиком, то вы либо Землю не видите, либо Солнце.

«Луна-25» — полностью российский проект, аппарат уже испытывается в НПО им. Лавочкина. Надеемся, что он буквально через несколько месяцев улетит. Мы планируем сесть не совсем у южного полюса, но гораздо южнее, чем делали до этого, — примерно на 70-м градусе, в зоне, где прогнозируется наличие некоторого количества льда. Пока это будет первая в мире посадка настолько близко к полюсу.

— Сейчас в России стартует ещё один проект — «Сфера», в его рамках планируется создать спутниковые группировки. В 2022—2023 годах будут сконструированы первые лётные образцы космических аппаратов, которые отправят на орбиту. Почему возникла необходимость в этом проекте?

— «Сфера» — это мегагруппировка спутников. Проект включает в себя запуск сотен спутников для совершенно разных целей: связи, интернета, наблюдения за Землёй в различных диапазонах.

Проект не уникальный. К примеру, Илон Маск, который у всех на слуху, запускает сейчас чуть ли не 11 тыс. спутников. Но его реализация позволит иметь по всему земному шару почти такой же интернет, как, например, в Москве.

При помощи антенн сотовой связи за пределами городов это сделать невозможно, если мы говорим об отдалённых местностях, Арктике и т. д. Технически спутниковая связь существует уже сейчас, но она дорого стоит. Так что главная задача — сделать такую связь доступной для обычного пользователя.

Есть и вторая задача. Сейчас детальная съёмка Земли из космоса ведётся, но если крупные города снимают часто, то сельскую местность, природные объекты — в лучшем случае раз в год. Да и крупные города тоже можно снимать чаще — чтобы, к примеру, заменить спутниковой съёмкой часть уличных камер.

• Спутник на орбите
• Gettyimages.ru
• © 3DSculptor

— Наверное, можно будет также оперативно отслеживать лесные пожары?

— С пожарами в этом смысле проще. Лесной пожар относительно легко отследить, потому что это яркое, горячее пятно, даже если зона горения ещё очень маленькая. В инфракрасном свете его будет хорошо видно из космоса. Хотя в России за пожарами следит только один специализированный спутник, но компьютерная информационная система, которую ИКИ РАН разработал по заказу Рослесхоза, принимает все доступные данные из космоса, и карты обновляются 10—15 раз в сутки, в том числе за счёт спутников других стран, которые делятся информацией.

Можно сказать, что вторая задача «Сферы» и её зарубежных аналогов — превращение спутниковой съёмки в предмет ежедневного использования. Это может решить множество практических задач.

Кроме того, с точки зрения технологии очень важно научиться делать не один-два спутника в год, а 100. Эта задача и лежит в основе программы «Сфера». Спутники должны быть достаточно простые и дешёвые, нужны также станции приёма. Чтобы начать конвейерный выпуск спутников, всю отрасль нужно перестраивать.

Также по теме

«Мечтаю попасть в космос»: учёные и испытатели рассказали об экспериментах по имитации полётов на Луну и Марс

Когда человек находится в замкнутом пространстве, когда нет возможности общаться с родными, человек оторван от мира и не знает, день...

Это очень важная программа, которая обеспечит качественный прорыв в космонавтике. Для России это особенно актуально, потому что мы несколько «залипли» в советской космонавтике и никак не можем из этих парадигм вырваться по многим показателям.

— Ещё один интересный российский проект — создание ядерного буксира «Зевс». Его первый полёт запланирован на 2030 год, в 2021 году публике был представлен макет этого аппарата. Сейчас в похожем направлении начало двигаться и NASA — в минувшем году агентство приступило к отбору проектов создания ядерного двигателя для космоса. В чём ключевая сложность этой технологии, почему к ней не обращались прежде?

—Ядерные реакторы летали в космос ещё на советских аппаратах, в качестве «батареек», которые питали приборы. При этом главные опасения всегда были связаны с возможностью падения аппарата на Землю с последующим радиоактивным заражением.

Превратить реактор именно в «двигатель» — непростая задача. Обычные химические ракетные двигатели создают реактивную струю за счёт горения топлива. Есть так называемые электрореактивные двигатели, в которых электрические поля создают струю тяжёлого ионизованного газа, например ксенона. Вот за получение большого количества электроэнергии для такого двигателя и может отвечать ядерный реактор. 

Однако ядерный реактор сам по себе даёт лишь тепловую энергию, её нужно преобразовать хотя бы в электрическую. Например, на АЭС это делается посредством нагрева воды, которая крутит турбину. Подобная конструкция очень нетривиальна для космоса, где установка должна работать десятки лет в вакууме. К космической технике предъявляются совершенно другие требования, чем к земной. Поэтому собрать такой реально действующий механизм — очень сложная задача. Собственно, этим сейчас и занимаются в рамках проекта «Зевс». Пока мы идём к решению этой задачи.

• Пуск ракеты-носителя «Протон М»
• РИА Новости
• © Роскосмос

— По предварительной информации, на конец 2023 года намечено испытание прототипа крылатой ступени многоразовой ракеты «Крыло-СВ». Уже известно, что отечественные многоразовые ракеты будут осуществлять посадку по самолётной схеме, а не вертикально, как ракеты компании Space X. В чём преимущество данного подхода?

— Если говорить о многоразовости, то это интересный технический концепт. Сейчас ракета — это огромное количество топлива, двигатели, и только наверху маленькая головка-спутник. Если ракета должна будет вернуться на Землю, придётся сохранить для посадки некоторое количество топлива, сделать ракете «ноги». Это всё дополнительный вес, он вычитается из веса спутника. И мы сразу потеряем в эффективности выведения, а стоимость пуска на килограмм полезного груза возрастает. Это чистая экономика. Этот подход можно коммерчески обосновать, если мы начнём запускать ракеты десятками, сотнями.

Сейчас многоразовую ракету сделала компания Илона Маска. Действительно, некоторые ступени летали у него уже по 10 раз, выглядит проект очень красиво, но показатели экономической эффективности он пока не раскрывал.

Также по теме

«Марс умеет хранить свои тайны»: в Институте космических исследований рассказали об изучении Красной планеты

Марс остаётся крайне сложным для изучения космическим объектом, и полученные с его орбиты данные идут вразрез с результатами...

У Маска ракеты садятся вертикально — это один способ. Другой — если на ступень ракеты поставить небольшое крыло и сажать в горизонтальном полёте. Но тут уже возникают свои проблемы — нужно, например, ставить ещё один специальный двигатель, ракетный в данном случае использовать не получится. Пока сложно сказать, какой способ лучше. Учитывая, что мы проводим пуски с Восточного, где достаточно дикая, горная местность, самолётный вариант может быть более выгоден.

— В 2021 году «Роскосмос» объявил о планах построить к 2025 году российскую орбитальную станцию, эксплуатацию МКС планируется прекратить. А ведётся ли в экспертном сообществе дискуссия о создании новой международной космической станции? Или наступает эпоха сугубо национальных проектов в этой сфере?

— Покаконцептуальной ясности нет. Понятно, что МКС, как любой технический объект, имеет свой срок жизни, тут ничего не сделать. Однако на самой станции международное сотрудничество не заканчивается. Потому что МКС — это не только стены и приборы, это ещё и целая система международных договоров о взаимодействии в космосе. Есть общие стандарты и даже общая условная валюта для взаимных расчётов в рамках совместных проектов. Это сложнейшая инфраструктура взаимодействия в космосе, которая никуда не денется.

Сейчас в рамках этой системы американцы и европейцы строят лунную станцию, которая должна года через три заработать. Она раз в десять меньше МКС, в неё включены только один жилой блок и один технический блок. Это не полноценная замена МКС, конечно. Китайцы тоже запустили свою станцию, конструктивно похожую на «Мир».

• МКС
• AP
• © NASA

Сейчас обсуждается, например, вопрос стандартов, чтобы, условно говоря, российский корабль мог пристыковаться к американской станции, и наоборот. Нужна взаимозаменяемость, чтобы в случае аварии можно было помочь друг другу.

Опыт МКС не должен пропасть. Думаю, что сейчас новая концепция находится на стадии вызревания. Может быть, на смену МКС придёт распределённая конструкция из множества станций, которые будут друг с другом взаимодействовать.

Сейчас мы не до конца понимаем, как будет выглядеть пилотируемый космос через 20 лет. Будем ли только возить туристов? Будем летать — на Марс, на Луну — или будем встречать инопланетян на околоземной орбите, условно говоря. Или, может быть, придётся защищаться от какого-то астероида.

И, допустим, если у нас появится какая-то сверхзадача, тогда все страны снова соберутся — и у нас будет новая международная пилотируемая космическая программа. Главное — быть к этому готовыми технически.

Также по теме

Под воздействием газа: учёные раскрыли тайну образования ультрадиффузных галактик

Российские астрономы в составе международной группы исследователей выяснили, как образуются ультрадиффузные галактики. Они могут...

— Как продвигается работа над созданием российско-испанского ультрафиолетового космического телескопа «Спектр-УФ»? Его ещё называют аналогом телескопа «Хаббл». Какие новые возможности он даст исследователям?

— «Спектр-УФ» — это телескоп, работающий в ультрафиолетовом диапазоне длин волн. Это ещё не рентгеновское излучение, но мы его глазом уже не видим. Но в ультрафиолете хорошо светятся, например, планетные атмосферы. В видимом свете звезда полностью затмевает планету. А в ультрафиолете планета будет выглядеть гораздо ярче, потому что в этом диапазоне светит водород, так называемая водородная корона, которая есть, например, у Земли и у всех других планет. Поэтому в ультрафиолете будет легче видеть экзопланеты. Кроме того, самые интересные звёзды, которые быстро взрываются, — самые горячие и яркие, их хорошо видно даже в других галактиках в ультрафиолетовом свечении. Это так называемые гиганты и сверхгиганты голубого или белого классов, по ним можно определить тип, историю галактики.

«Спектр-УФ» действительно похож на «Хаббл», хотя диапазон несколько другой. Да и технологии используются уже не 1980-х, а 2010—2020-х годов. ИКИ тоже участвует в этом проекте, мы очень ждём его запуска.

Вообще, если говорить в целом, у нас есть большая научная космическая программа, она включает два десятка проектов. Ближайшие годы — это запуск аппаратов «Луна-25», «Ионосфера», «Экзо-Марс». Сейчас у нас действует рентгеновская обсерватория «Спектр-РГ» с двумя телескопами, а до 2025 года на орбиту планируется вывести спутник «Бион» с биологическими экспериментами. Ещё два аппарата должны будут отправиться на Луну — орбитальный и посадочный. Плюс планируется запуск спутника «Резонанс» для исследования влияния Солнца на магнитное поле Земли. Это примерная программа до 2025 года.