зачем нужна луна в настоящее время
Зачем нам нужно на Луну? И как она поможет «захватить» другие планеты
Зачем нам на Луну? И как она может помочь человечеству освоить Марс и другие дальние планеты? Об этом и многом другом в годовщину высадки первого человека на лунную поверхность – в колонке обозревателя Николая Гринько.
21 июля 1969 года американский астронавт Нил Армстронг, командир экипажа миссии «Аполлон-11» впервые в истории ступил на поверхность Луны, произнеся историческую фразу «Это один маленький шаг для человека, но гигантский скачок для всего человечества». За следующие три года США высадили на наш естественный спутник еще 12 человек, отправив к Луне 6 пилотируемых миссий – и это не считая множества беспилотных аппаратов, запущенных и Америкой, и Советским Союзом.
Вскоре «лунная гонка» сошла на нет главным образом из-за колоссальных средств, затраченных на полеты. Однако в последнее время мы вновь все чаще слышим о новых исследованиях Луны, новых экспедициях и даже планах постройки лунных баз – Россия, США, Индия, Япония, Китай активно работают в этом направлении.
Исследования Луны, как ни странно, очень напоминают историю освоения Антарктиды. В начале прошлого столетия к южному полюсу Земли отправлялось множество экспедиций, между ведущими мировыми державами существовала жесткая конкуренция, которую можно назвать «антарктической гонкой».
Технические достижения того времени – радио, авиация, навигационное оборудование и так далее – позволили людям «застолбить» свое присутствие на полюсе, но находиться там долгое время было невозможно. Почти на полвека интерес к Антарктиде угас, а затем люди, накопив новые знания и технологии, вернулись в Антарктику и начали строить базы для постоянной работы.
С Луной все обстоит точно так же. Люди смогли на пределе своих возможностей «допрыгнуть» до нее, но для того, чтобы остаться там, нужно гораздо больше ресурсов –и технологических, и научных.
Люди, больше других заинтересованные в лунных миссиях, – это планетологи, геологи и другие ученые, занимающиеся историей в глобальных масштабах. Дело в том, что Земля – довольно активное место с точки зрения геологических процессов, и они достаточно активно стирают «записи», относящиеся к истории планеты и Солнечной системы.
Но на Луне нет атмосферы, тектоническая деятельность гораздо слабее, и вообще за последние 4,5 миллиарда лет она мало изменилась. Это значит, что, исследуя ее, геологи смогут намного дальше заглянуть в прошлое. Мы, например, до сих пор не можем определить, как именно образовалась Луна: из вещества Земли после столкновения с крупным космическим объектом, из общего с Землей исходного вещества, или же она пришла откуда-то извне и была захвачена притяжением Земли – у всех гипотез есть и сторонники, и ярые противники. Возможно, новые экспедиции помогут прояснить этот вопрос.
Сегодня люди достаточно уверенно эксплуатируют Международную космическую станцию, расположенную на высоте около 400 километров над Землей. Луна находится в тысячу раз дальше, и это следующий наш шаг в космос.
Научившись жить и работать на ее поверхности, мы сможем двигаться дальше: следующая цель – Марс, расстояние до которого в миллион раз больше, чем до МКС. Освоив технологии постройки лунных баз, человечество сможет перенести их дальше, отправившись в путешествие по Солнечной системе. И кстати, стартовать с Луны намного проще, ведь ее гравитация в 6 раз слабее земной.
Конечно, все это произойдет не быстро. До высадки первых людей на поверхность Марса могут пройти десятки лет, а может быть, и больше.
Зачем человечеству нужна Луна?
Исследования, которые проводились в последние годы, показали, что Луна — это просто кладовая природных богатств. Например, на Южном полюсе нашего спутника обнаружены огромные запасы водяного льда. И он может очень хорошо пригодится при создании лунных баз или колоний.
На Луне обнаружены редкоземельные металлы, такие как неодим и лантан. Они широко используются при производстве смартфонов, аккумуляторов и объективов камер. Есть на Луне и множество других полезных металлов. Таких, например, как кремний, титан и алюминий.
Более того, на поверхности Луны имеются огромные запасы редкого изотопа гелия под названием «гелий-3». Его можно использовать в качестве топлива термоядерных реакторов будущего. И некоторые компании уже разрабатывают планы по разработке этого ресурса на Луне. Но каковы будут последствия, если мы захотим использовать все эти ресурсы?
Луна. Новая «золотая лихорадка»
Лунная гонка снова набирает обороты. Однако на этот раз речь идет не о соревновании двух сверхдержав, как это происходило в 1960-х годах. Сегодня в ней участвуют и другие страны. Такие, как Индия и Китай. А также частные компании, такие как SpaceX в Америке и SpaceIL в Израиле.
Эти компании очень хотят найти способ обеспечить свое долгосрочное присутствие на Луне. И они очень заинтересованы в том, чтобы добыча ресурсов на Луне имела экономическую целесообразность. Вы будете удивлены, но в международном законодательстве практически нет положений, регулирующих подобную деятельность.
Договор о Луне
Да, существует так называемый Договор о Луне. Он был открыт для подписания всеми желающими странами в 1979 году. В этом документе Луна признается «общим наследием человечества». Он вступил в силу в 1984 году. Однако ни одна крупная космическая держава его так и не ратифицировала.
В основном такая ситуация объясняется тем, что «общее наследие» подразумевает совместную собственность и справедливое распределение ресурсов. Таким образом, выручка от продажи любых ресурсов, добытых на Луне, должна была бы равномерно распределяться по всей Земле. А не храниться страной или компанией, которая их добыла. И, похоже, лишь очень немногие страны готовы отдать свою прибыль на общее благо.
В упомянутом договоре также содержится призыв к созданию международного органа, который должен управлять эксплуатацией природных ресурсов Луны. Без такого регулирования может сработать принцип «победитель получает все». И это, несомненно, приведет к некоей лунной «золотой лихорадке» между странами и компаниями, которые смогут позволить себе добывать ресурсы на Луне.
Мы могли бы добраться до Марса быстрее
По большому счету все, что нам нужно для производства ракетного топлива — это вода. Процесс, называемый «электролизом», позволяет расщеплять воду на водород и кислород. Которые потом можно использовать в качестве топлива. А если мы попытаемся долететь до Марса, нам понадобится много топлива.
Чтобы преодолеть мощное гравитационное поле нашей планеты, ракета должна развить скорость около 11 км/с. А это требует очень больших энергозатрат. А вот Луна имеет только одну шестую гравитации Земли. И поэтому топлива для разгона к Марсу нужно будет гораздо меньше. Что значительно удешевит стоимость экспедиции.
Капсула времени
Луна — это научная капсула времени. Поскольку у нее практически нет атмосферы, там не происходит выветривания или эрозии поверхности. Поверхность Луны — это 4,5 миллиарда лет чистейшей астрономической истории. Мы потеряли эту древнюю геологическую историю на Земле из-за эрозии и бесконечных изменений поверхности планеты в результате тектоники плит. На Луне мы сможем понять, как формировалась наша звездная система. И даже то, какие стадии эволюции пережило наше Солнце.
Луна спешит на помощь
Есть одна вещь, которую Луна имеет в абсолютном изобилии: пыль. И это весьма неприятная штука. Это очень абразивный материал. Поэтому он быстро изнашивает любую поверхность и повреждает уплотнения. Лунная пыль темная и чрезвычайно липкая субстанция. И поэтому сразу же покрывает все, что оказывается на поверхности Луны. К тому же она очень токсична. И представляет опасность для здоровья любого космонавта, который вдохнет ее.
Однако этот всепроникающий порошок может быть чрезвычайно полезным: его можно использовать для спасения Земли от изменения климата. В 2007 году астрофизик Кертис Струк из Университета штата Айова изучил возможность использования лунной пыли для защиты Земли от солнечного света.
Струк предложил распылять лунную пыль в определенных местах околоземной орбиты. По мнению ученого, она будет поглощать определенную часть солнечной энергии. Что позволит снизить температуру нашей планеты.
Согласитесь. Сумасшедший, но весьма оригинальный план!
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Научный руководитель Института астрономии: зачем нужна Луна
Борис Шустов рассказал о лунных амбициях, их причинах и о проблеме космического мусора
Корреспондент «Интерфакса» Вячеслав Терехов побеседовал с ним о космических полетах и о том, как избежать угрозы столкновения. Кроме того, мы не смогли не поинтересоваться и результатами исследования китайскими учеными обратной стороны Луны. Это вызывает большой интерес не только у ученых, но и у простых граждан.
Есть ли жизнь на Луне?
— Пока мы не летали в космос, мы не знали о том, что такое космический мусор. Но с развитием цивилизации эта проблема становится все более и более насущной. Так что мы сами себе устроили головную боль. Но прежде чем приступить к беседе на нашу основную тему, хотел бы затронуть вопрос, который сегодня интересует очень многих: что делают китайцы на обратной стороне Луны? Вы же помните, что последние годы, если не десятилетия, была очень распространена тема о том, кто построил на обратной стороне Луны космическое поселение? Китайцы обнаружили что-нибудь подобное? Откуда вообще пошли эти слухи?
— Но слухи, как я понимаю, идут и от астронавтов, которые якобы видели это все.
— Хорошо, китайцы сейчас исследуют обратную сторону Луны. Что они там увидели?
Конечно, никаких городов там они не увидели. Конечно, они провели биологические эксперименты, выращивали какие-то растения, то есть научные цели есть. Ученые смотрят, что возможно на Луне, а что нет. Это те самые детские шаги, из которых потом что-то вырастет. Если, например, поселения создавать, то нужно всю технологию иметь на месте: никаких магазинов на Луне не будет, естественно. Обратная сторона Луны действительно отличается по рельефу от видимой стороны. Это результат формирования и эволюции нашего спутника. Процессы непростые и мы пока в них еще до конца не разобрались.
China National Space Administration releases video recording of entire soft landing on moon’s far side by China’s #ChangE4 probe pic.twitter.com/bbp1ul2gq7
Чем еще важна для астрономов обратная сторона Луны? А тем, что оттуда Землю не видно. Земля, как известно, излучает радиоволны больше, чем Солнце. Если посмотреть на Землю в радиотелескоп из межзвездного пространства, то на коротких волнах (пример, в диапазоне телевещания) Земля будет ярче светить, чем даже Солнце. Астрономам это очень мешает. Это все равно, если пытаться наблюдать звезды днем через облака: шумы, рассеянный свет создают сильные помехи. У радиоастрономов есть мечта наблюдать Вселенную на сверхдлинных радиоволнах, но для этого нужно отгородиться от Земли. Вот поэтому и родилась идея разместить на обратной стороне Луны радиотелескоп. Он будет экранирован от Земли, и тогда можно будет изучать реальные излучения из космоса.
— А чья эта идея?
— У нас есть несколько авторов: у хороших идей всегда много отцов. В России эту работу продвигает Астрокосмический центр ФИАН. Но надо иметь в виду, что это очень затратная идея. На поверхности Луны надо разложить гектары приемных устройств, а для этого их нужно туда доставить. Даже, если пользоваться сверхтяжелыми носителями, которые еще разрабатываются, то даже они должны будут сделать не один полет. Так что пока это только мечта.
Зачем нужна Луна?
— Значит Луна интересует лишь как возможность «послушать космос»?
В России изучением роли катализа для получения новых веществ очень серьезно занимаются ученые Института катализа имени Борескова Сибирского отделения РАН.
— В чем разница между кометой и астероидом?
— Конечно. Вот, например, когда мы говорим о космических угрозах, прикладной аспект абсолютно очевиден. Когда нам говорят: а что вы, астрономы, людям даете, кроме этой самой романтики, которая нашу короткую нашу жизнь украшает? Мы можем перечислить массу практических нужд, которые решает астрономия.
Не мусорить в космосе!
— Откуда берется этот мусор? Это космическая пыль? Остатки комет?
— Известны случаи крупных столкновений с нашими станциями?
— Как же планировать уход от них станции МКС?
— А при запуске ракеты-носителя, какие предпринимаются меры предосторожности?
— Но мусор появляется и самопроизвольно, разбиваясь друг от друга. Это не на Земле: машиной не соберешь и погрузчиком не отгрузишь. Как быть?
— Вы по-другому как раз и формулируете так называемый «синдром Кесслера»: если ничего не делать, то через некоторое время опасных обломков будет столько, что мы не сможем летать в космос. Что делать? Часть мусора на низких орбитах постепенно снижается, входит в атмосферу и сгорает. Самоочистка работает только для самых низких орбит, а выше, например, в зоне расположения ГЛОНАСС, GPS и других спутников и тем более на геосинхронных орбитах атмосферы нет совсем.
Так что в целом, конечно, сейчас есть понимание, что чистить нужно. Прежде всего не надо мусорить (это так называемый пассивный способ очистки), но в каких то важных зонах надо и чистить, то есть уводить опасные объекты из этих зон.
Забросил космонавт «сеть» и вытащил.
— Есть на Земле такая табличка: «Чисто не там, где убирают, а где не мусорят».
— Точно! Если при запусках обеспечивать недопустимость появления мусорных объектов в космосе, то уже будет чище. И спутник после использования должен уйти в область захоронения. Это и есть пассивный метод.
— Это не фантазия?
Есть другие методы для крупных объектов: их можно не хватать сетью, а прикрепить к этому объекту надуваемую оболочку. Оболочка после прикрепления раздувается и ее площадь увеличивается, точнее увеличивается лобовое сечение объекта, и он быстрее сваливается в плотные слои атмосферы, где сгорает.
Есть и другие виды. Паруса разные ставят и прочее. А наши физики работают над двумя другими методами. Смысл одного такой: на объект направляется лазерный луч, он должен быть хорошо сфокусирован, чтобы в том пятне, куда он попадает, началось испарение вещества, а испарение означает отток вещества. Пары вещества мишени отлетают, а раз они отлетают, то получается ракетный эффект. То есть вы с помощью лазерного луча создаете реактивный эффект на этом объекте. И он уходит с орбиты.
Лазер против мусора
— Применительно к МКС этот метод действует?
Поверьте, очень нужно 250 млн рублей!
— Сколько стоило создание этого телескопа?
Если. Два года мы не можем найти деньги.
Эпилог
— В качестве эпилога я решил поставить ответ на мой вопрос, каково сейчас положение в космической науке?
masterok
masterokМастерок.жж.рф
Хочу все знать
Будущее нашей планеты тоже зависит от Луны и вот почему:
По прогнозам некоторых ученых, к концу XXI века на земле могут закончиться нефть и газ. На луне есть уникальный источник энергии – гелий-три, который находится в верхних слоях лунного грунта. Одна тонна гелия заменяет по своим энергетическим возможностям 15 миллионов тонн нефти.
Гелий-три – экологически чистое сырье. Тонна гелия, с учетом добычи и транспортировки на землю, обошлась бы нам в 4 миллиарда долларов. 20 тонн лунного топлива обеспечило бы энергией всех жителей земли на целый год. Кроме гелия на нашем спутнике есть и другие полезные ископаемые – титан, железо, кремний. Ракеты в далекий космос удобнее всего запускать с Луны, на которой сила тяжести в шесть раз меньше, чем на земле. Строительство лунных баз, рудников и космодромов может начаться уже в XXI веке. При этом людям не придется вести запасы воды и кислорода с земли. На Луне есть вода, скрытая в верхних слоях грунта. Некоторые ученые даже называют Луну седьмым континентом…
А для чего вообще покорять Луну? Что полезного можно получить от этого мертвого каменного шара?
1. Горнообогатительные фабрики.
На Луне есть то, чего практически нет на Земле — изотоп гелия — гелий-3. Академик Евгений Велихов — главный на планете специалист по термоядерному синтезу и зачинатель программы ИТЭР, целью которой является построение первой опытной термоядерной электростанции, — несколько лет назад заявил вашему покорному слуге, что самым удобным топливом для будущих ТЯЭС является именно гелий-3. Эта реакция самая чистая, поскольку не дает никаких радиоактивных отходов.
В лунном грунте содержится до 36 г гелия-3 на тонну грунта. Это значит, что мы сможем добывать до 70 кг гелия-3 с одного квадратного километра Луны. Мало? Но на всем земном шаре наберется не более 500 кг этого редкого вещества. А на Луне его 500.000.000 тонн! И он там постоянно воспроизводится из-за бомбардировки поверхности Луны солнечным ветром… Впрочем, нам столько и не нужно: при сжигании в термоядерной топке всего 1 кг гелия-3 выделяется 19 МВт энергии. Таким количеством энергии можно освещать Москву в течении шести лет. А один «Буран» всего за сутки может долететь с Луны до Земли и привезти почти 20 тонн гелия-3 — сразу на несколько лет.
2. Гиперболоид на Луне
Есть еще один план, связанный с энергетикой — покрыть Луну, которая из-за отсутствия атмосферы сильно нагревается Солнцем, целыми полями солнечных батарей. Они будут вырабатывать электричество. Вопрос: как его передавать на Землю? Ответ: с помощью сфокусированного лазерного луча с длиной волны 10-12 см (такой луч не рассеивается при прохождении через атмосферу, стало быть, потери энергии будут минимальны). На Земле его принимают и преобразуют в электричество (например, посредством обычных пароустановок, которые стоят на каждой теплоэлектростанции). Тут главное не попасть под этот луч…
Кликабельно 4000 рх
3. Лунный «Хилтон»
Туризм — вот, как ни странно, одна из отраслей человеческой деятельности, которая сильно может помочь в освоении Луны. Лунные программы — вещь дорогостоящая, не всякое государство и даже союз государств может ее осилить. И здесь очень могли бы помочь частные деньги. Дело в том, что в постиндустриальной экономике отрасли развлечений стали самой настоящей индустрией с миллиардными оборотами. И главная из этих отраслей — туризм. Если сейчас единицы людей готовы заплатить 20 миллионов долларов за полет в космос на МКС и сотни людей — по 100 тысяч долларов всего лишь за то, чтобы на несколько часов «выпрыгнуть» за пределы земной атмосферы на специальном самолетике, можно представить, как велик будет интерес попасть на другую планету! Где притяжение в шесть раз ниже земного и можно прыгнуть на шесть метров вверх с места и поиграть в космический баскетбол, где Солнце светит ярче, где в пыли на вечные времена можно оставить след своего ботинка и где можно увидеть земной восход…
Эксперты полагают, что для количество средств, привлеченных частными туристическими компаниями, будет вполне сопоставимо со средствами, выделяемыми на покорение Луны бюджетами целых стран.
4. Когда нечем дышать.
Отсутствие мешающей наблюдениям атмосферы дает астрономам уникальный шанс для основания на Луне крупных обсерваторий. А стерильность и низкая гравитация позволит построить предприятия по выработке сверхчистых веществ, применяемых в фармацевтике и электронике.
5. Луна-ночник
Московский профессор Нурбей Гулиа предложил необычное применение Луны. Для этого ее совсем не нужно «покорять». План прост, как все гениальное. Нужно просто при помощи небольших и относительно недорогих ракеток присыпать видимую сторону Луны тончайший слоем мела. Сейчас лунный грунт серо-черного цвета, поэтому альбедо (отражающая способность) Луны ничтожна и составляет всего 0,06. То есть лишь 6% падающего на нее солнечного света Луна отражает. Альбедо мела — 0,85. То есть после «припудривания» отражательная способность Луны возросла бы в 14 раз! И значит, в полнолуние и дни половинной Луны по ночам земные города можно было бы не освещать вообще! Представляете себе масштабы экономии?
Зачем нужна Луна (ФОТО, ВИДЕО)
Вопросы космических полетов и обеспечения их безопасности становятся все более актуальными. Проблема уже не только в надежности самого космического аппарата, но и в том, как избежать столкновения с огромным количеством космического мусора.
Эта проблема обсуждалась на первом в этом году заседании президиума Российской академии наук, где докладчиком был член-корреспондент РАН, научный руководитель Института астрономии Борис Шустов.
Корреспондент «Интерфакса» Вячеслав Терехов побеседовал с ним о космических полетах и о том, как избежать угрозы столкновения. Кроме того, мы не смогли не поинтересоваться и результатами исследования китайских ученых обратной стороны Луны. Это вызывает большой интерес не только у ученых, но и у простых граждан.
Есть ли жизнь на Луне?
— Пока мы не летали в космос, мы не знали о том, что такое космический мусор. Но с развитием цивилизации эта проблема становится все более и более насущной. Так что мы сами себе устроили головную боль. Но прежде чем приступить к беседе на нашу основную тему, хотел бы затронуть вопрос, который сегодня интересует очень многих: что делают китайцы на обратной стороне Луны?
Вы же помните, что последние годы, если не десятилетия, была очень распространена тема о том, кто построил на обратной стороне Луны космическое поселение? Китайцы обнаружили что-нибудь подобное? Откуда вообще пошли эти слухи?
— Сказку про Незнайку писателя Носова помните? Вот он и виноват. Конечно, это все фантазии. Но человеку хочется верить.
Есть такое философское выражение «ужас бытия». Когда человек понимает, что он в этом мире гость, и как лампочка — включили-выключили и всегда перегорает — некоторых охватывает, мягко говоря, беспокойство.
Как с этим жить? Вот и уходят в фантазии, в мечты. Это один из способов ухода от реальности. Как Пушкин говорил: «Ах, обмануть меня не трудно, я сам обманываться рад». Это касается не только любви!
— Но слухи, как я понимаю, идут и от астронавтов, которые якобы видели это все.
— Вы имеете в виду Базза Олдрина, который говорит, что видел что-то подобное на орбите. Здесь лучше пусть психологи свое слово скажут. У Олдрина действительно были сбои в психике после полета. Это не так просто — слетать в космос!
Мой хороший коллега, товарищ, земляк, космонавт Виктор Савиных на вопрос: «Что чувствовал в космосе?» ответил: «Пойми, когда ты видишь черноту с этими звездами, то даже «тертые» люди, подготовленные космонавты испытывают стресс. Хочется верить, что ты в космосе не один».
— Хорошо, китайцы сейчас исследуют обратную сторону Луны. Что они там увидели?
— В значительной степени этот китайский эксперимент — даже не столько научно-технический, сколько демонстрационный: Китай показывает свою технологическую зрелость. Россия, конечно, космическая держава, но в жизни все динамично и сейчас наша роль уже не первая.
Китай еще 10 лет назад продемонстрировал свою технологическую, военную зрелость: они разбили ракетой свой спутник на высоте 800 км — это была демонстрация. Они показали, что они могут. И они постоянно показывают свой флаг. Каждый год они делают серьезную политическую заявку: вот никто не смог, а мы сделали.
Конечно, никаких городов там они не увидели. Конечно, они провели биологические эксперименты, выращивали какие-то растения, то есть научные цели есть.
Ученые смотрят, что возможно на Луне, а что нет. Это те самые детские шаги, из которых потом что-то вырастет.
Если, например, поселения создавать, то нужно всю технологию иметь на месте: никаких магазинов на Луне не будет, естественно. Обратная сторона Луны действительно отличается по рельефу от видимой стороны. Это результат формирования и эволюции нашего спутника. Процессы непростые и мы пока в них еще до конца не разобрались.
Чем еще важна для астрономов обратная сторона Луны? А тем, что оттуда Землю не видно. Земля, как известно, излучает радиоволны больше, чем Солнце. Если посмотреть на Землю в радиотелескоп из межзвездного пространства, то на коротких волнах (пример, в диапазоне телевещания) Земля будет ярче светить, чем даже Солнце. Астрономам это очень мешает. Это все равно, если пытаться наблюдать звезды днем через облака: шумы, рассеянный свет создают сильные помехи.
У радиоастрономов есть мечта наблюдать Вселенную на сверхдлинных радиоволнах, но для этого нужно отгородиться от Земли. Вот поэтому и родилась идея разместить на обратной стороне Луны радиотелескоп. Он будет экранирован от Земли, и тогда можно будет изучать реальные излучения из космоса.
— А чья эта идея?
— У нас есть несколько авторов: у хороших идей всегда много отцов. В России эту работу продвигает Астрокосмический центр ФИАН. Но надо иметь в виду, что это очень затратная идея. На поверхности Луны надо разложить гектары приемных устройств, а для этого их нужно туда доставить. Даже, если пользоваться сверхтяжелыми носителями, которые еще разрабатываются, то даже они должны будут сделать не один полет. Так что пока это только мечта.
Зачем нужна Луна?
— Значит Луна интересует лишь как возможность «послушать космос»?
— Отнюдь нет. В лунной гонке участвуют многие страны: и США, и Индия, и Китай. Китай катается на своих «нефритовых зайцах» — у них так называются «роверы» — уже по двум сторонам Луны. Многие страны участвуют в лунной программе с очень далеким прицелом на лунные ресурсы. Дело в том, что когда-то в начале прошлого — конце позапрошлого века была золотая лихорадка.
Мы все мальчишками читали Джека Лондона. Сейчас примерно такая же вещь начинается в космосе. Она, естественно, с более отдаленными перспективами и речь идет не о золоте, а о космических ресурсах. Нам кажется, что ресурсов на Земле много. Но это только кажется. Причем речь сейчас идет даже не о золоте и о нефти с газом.
Все прозаично: в каждом из гаджетов, например, много платины. А гаджетов только в России многие десятки миллионов. В то же время, по разным оценкам, платины на Земле осталось на срок от 30 до 1000 лет. Если брать пессимистичную оценку — 30 лет, то уже сейчас надо искать ее новые источники.
А такого рода материалы, как платина, и другие — присутствуют в астероидах. Мы можем обнаружить их в метеоритах, упавших на Землю. А на Луне их если не залежи, то, по крайней мере, очень много, там же никто не занимался их добычей. Значит, через некоторое время платину и другие материалы будет выгодно получать там. Вот одна из практических целей лунной гонки.
Платина также присутствует во всех самых эффективных катализаторах, без которых химия не может работать: есть вещества, которые без таких катализаторов просто не синтезируются. Катализатор — это некий материал, который сам в реакции не участвует, но без него реакция не идет. Такая своеобразная молекулярная «сваха».
Учитывая строение платины, на ее «гористой» электрической поверхности молекулы газа и жидкости имеют отличные условия для вступления в реакцию, и тогда вы получаете новое вещество. Без этого процесса невозможно развивать современную химию.
В России изучением роли катализа для получения новых веществ очень серьезно занимаются ученые Института катализа имени Борескова Сибирского отделения РАН.
Мы затронули только один пример — платину. А если уж говорить про другие ресурсы, то важнейшим космическим ресурсом, как ни странно, является вода. Вода, которая находится в тех же астероидах. В кометах вода тоже есть, скорее всего, кометы воду и на Землю тоже принесли. Но кометы летают слишком быстро. Нужно потратить гигантское количество топлива, чтобы, грубо говоря, ее догнать для забора оттуда воды. А с астероидами дело проще: скорости намного ниже.
— В чем разница между кометой и астероидом?
— Кометы — это тела каменисто-льдистые, то есть с большим количеством льда, а твердое вещество может присутствовать в виде пыли или каких-то мелких кусочков. Что такое «звездные дожди»? Это когда лед в комете испарился, а оставшиеся камушки — их целый рой — летят в межпланетном пространстве и, натыкаясь на Землю, сгорают в атмосфере.
Астероид более монолитный, более каменистое вещество, с меньшим содержанием льда. Но льда может не быть в чистом виде, вода может быть в виде гидратов. Есть, например, такие углистые хондриты (один из видов метеоритов — прим. ред.), которые могут содержать до 30% воды. Эксперименты по удалению из них воды уже проводятся. Берется вещество — углистый хондрит, помещается в термокамеру, нагревается, вода испаряется и собирается. Это своего рода подготовка для извлечения воды в космосе.
Зачем нужна вода в космосе? Не только для того, чтобы пить — бытовые вещи понятны. Самое главное в том, что вода — это топливо для двигателей межпланетных кораблей. Не сама вода, H2O, конечно, а ее составляющие.
Если у вас есть энергия (в космосе солнечная), есть время, вы разлагаете воду на водород и кислород с помощью электролиза, с помощью солнечной энергии, и у вас получается два компонента — водород и кислород. При соединении получим мощный водородный двигатель. Это считается сейчас основным фактором для обеспечения возможности распространения человечества по Солнечной системе! Нужно топливо, а с собой много топлива с Земли не возьмешь — это очень дорого. Да к тому же для такой операции нужна гигантская конструкция.
А вот если научиться находить воду в космосе и использовать ее, как топливо — это один из перспективных разрабатываемых методов. Можно сказать, что «золотая лихорадка» превращается в «водную».
— Получается, что астрономия — это не только фундаментальная наука, а и прикладная.
— Конечно. Вот, например, когда мы говорим о космических угрозах, прикладной аспект абсолютно очевиден. Когда нам говорят: а что вы, астрономы, людям даете, кроме этой самой романтики, которая нашу короткую нашу жизнь украшает? Мы можем перечислить массу практических нужд, которые решает астрономия.
Не мусорить в космосе!
— Теперь перейдем к теме космического мусора. Недавно было заседание Президиума РАН, на котором речь шла о космическом мусоре. Называлось даже число — 23 тысячи обломков мусора. В вашем докладе отмечалось, что космический мусор как угроза стоит на первом месте. Если мусор будет самопроизвольно размножаться в результате взаимного столкновения на орбите, то все околоземное пространство будет засорено космическими обломками. И летать просто будет невозможно.
— Все совершенно правильно. Главная угроза в космосе для полетов — это космический мусор. Он разделяется на три класса: от 0,1 до 1 см величиной, от 1 до 10 см и более 10 см. Крупных объектов более 10 см и насчитывается примерно 23 тыс. А более мелких, конечно, намного больше.
— Откуда берется этот мусор? Это космическая пыль? Остатки комет?
Мелкая частица весом 0,01 грамма, можно сказать, пылинка, но на той скорости в космосе приобретает убойную силу 10-граммовой пули. Считается, что убийца космических аппаратов на низких орбитах — это любой обломок размером более 1 см.
— А низкая орбита — это сколько?
— По классификации — до 2 тыс. км. Но большая часть аппаратов летает на еще более низких, ниже 800 км. И здесь скорости порядка 8 км/с. Поэтому даже маленький, сантиметровый, кусочек обладает такой энергией, чтобы уничтожить космический аппарат.
На геостационарной орбите скорость ниже, уже не 8, а 3 км/с. Там опасность грозит от столкновения с кусочком побольше — размером в 3 см и более. Фрагмент космического мусора такого объема может обладать энергией, сравнимой с убойной силой меньшего обломка на нижней орбите.
Так вот, мы пока наблюдаем более-менее уверенно только обломки размером более 10 см. Их и насчитывается около 23 тысяч. А обломков, которые больше 1 см и которые, и как мы говорим, могут быть убийственными, — их под миллион. А более мелких еще больше. Они тоже имеют свои, скажем так, гадкие свойства.
Ну, например, мелкие обломки портят солнечные панели, портят иллюминаторы станций, иногда обшивку, хотя и нефатально.
— Известны случаи крупных столкновений с нашими станциями?
— Сколько угодно. Но не со станциями, а со спутниками. Станции охраняются особо. Окружающий их космос очень внимательно мониторится. А вот со спутниками были и прямые столкновения. Совсем недавно наш, правда, мертвый, спутник «Космос» столкнулся с «Иридиумом». «Иридиум» — это американский спутник из системы вещания. Их много, целое созвездие. Столкновение произошло над Сибирью. В результате появилась куча обломков.
— Как же планировать уход от них станции МКС?
— МКС каждый год совершает несколько маневров уклонения от опасных частиц, соответствующие службы с помощью инструментов наземного и космического базирования следят за полетом таких частиц, вернее, вычисляют их траекторию. Пока в основном все расчеты опираются на данные наблюдений с Земли. Поскольку высота полета станции небольшая, примерно 400 км, то можно наблюдать радарами.
На больших высотах радары объект уже не достают. Маневр уклонения совершается, если есть заметная вероятность столкновения с обломком более 1 см. Более определенно — если вероятность такого столкновения больше, чем одна десятитысячная, принимается решение о маневре.
— А при запуске ракеты-носителя какие предпринимаются меры предосторожности?
— Когда заключается контракт на запуск космического аппарата, то обязательный пункт содержит гарантию, что ваш аппарат не должен производить мусор сверх неизбежного. Если раньше не особо заботились о том, что что-то при запуске могло отлетать — например, крышечки отстреливались, всякие зажимы и так далее — то сейчас это не допускается.
Все части, которые могут отлетать, фиксируются так, чтобы, если крышка отскочила, то она никуда не могла улететь. И так далее. Нужно соблюдать эти правила, иначе вы лицензию на запуск можете не получить.
Еще один пункт — спутник обязательно должен иметь запас топлива на борту. Если у вас, например, геостационарный спутник, вы его после использования должны увести из этой зоны. Хоть космос и большой, но сама эта зона ограничена. Поэтому запас должен быть иногда до 10% топлива от того, что необходимо для совершения маневров, чтобы увести аппарат на последнюю орбиту, так называемую орбиту захоронения.
Геостационарная орбита имеет высоту 36 тыс. км. Если вывести аппарат на 200-300 км выше, то там этот аппарат будет тысячи лет крутиться, не угрожая столкновением. А если низкий спутник, то делают по-другому, стараются не увести повыше, а снизить, чтобы он вошел в атмосферу и сгорел.
— Но мусор появляется и самопроизвольно, разбиваясь друг от друга. Это не на Земле: машиной не соберешь и погрузчиком не отгрузишь. Как быть?
— Вы по-другому как раз и формулируете так называемый «синдром Кесслера»: если ничего не делать, то через некоторое время опасных обломков будет столько, что мы не сможем летать в космос. Что делать? Часть мусора на низких орбитах постепенно снижается, входит в атмосферу и сгорает. Самоочистка работает только для самых низких орбит, а выше, например, в зоне расположения ГЛОНАСС, GPS и других спутников и тем более на геосинхронных орбитах атмосферы нет совсем.
Так что в целом, конечно, сейчас есть понимание, что чистить нужно. Прежде всего не надо мусорить (это так называемый пассивный способ очистки), но в каких-то важных зонах надо и чистить, то есть уводить опасные объекты из этих зон.
Забросил космонавт «сеть» и вытащил…
— Есть на Земле такая табличка: «Чисто не там, где убирают, а где не мусорят».
— Точно! Если при запусках обеспечивать недопустимость появления мусорных объектов в космосе, то уже будет чище. И спутник после использования должен уйти в область захоронения. Это и есть пассивный метод.
Активными называют те методы, когда применяются меры с использованием наземных средств воздействия на мусор. Например, лучом лазера или другим методом можно уничтожить или изменить орбиту небольшого обломка. Или применить специальные космические аппараты. В наши дни прорабатываются новые экспериментальные системы.
Например, RemoveDebris — это аппарат, который был запущен летом прошлого года, а уже в сентябре выполнил очень интересный эксперимент в космосе. Этот аппарат сделан командой британского университета Surrey при поддержке различных фондов. Основной спутник массой 100 кг выпустил микроспутник массой 3 кг.
Когда микроспутник удалился от основного на некоторое расстояние, то основная матка выстрелила сетью и поймала эту модель объекта космического мусора. Сеть, конечно, «на веревке», за которую основной спутник утащит «мусор» в плотные слои атмосферы в этом году.
— Это не фантазия?
— Я сам этот фильм видел в интернете, он снят в космосе аппаратом, установленным на основном спутнике. Сеть охватила вот этот самый микроспутник, который играл роль мусора. Это один из методов. Затратный, конечно. Его можно использовать только в очень серьезных случаях, когда это действительно очень необходимо. По мелким обломочкам сетью не настреляетесь. А вот по крупному аппарату — да.
Есть другие методы для крупных объектов: их можно не хватать сетью, а прикрепить к этому объекту надуваемую оболочку. Оболочка после прикрепления раздувается, и ее площадь увеличивается, точнее, увеличивается лобовое сечение объекта, и он быстрее сваливается в плотные слои атмосферы, где сгорает.
Есть и другие виды. Паруса разные ставят и прочее. А наши физики работают над двумя другими методами. Смысл одного такой: на объект направляется лазерный луч, он должен быть хорошо сфокусирован, чтобы в том пятне, куда он попадает, началось испарение вещества, а испарение означает отток вещества. Пары вещества мишени отлетают, а раз они отлетают, то получается ракетный эффект. То есть вы с помощью лазерного луча создаете реактивный эффект на этом объекте. И он уходит с орбиты.
Лазер простив мусора
— Применительно к МКС этот метод действует?
— Тут идея такая: чтобы МКС не уклонять с пути, так как это дорого, то как только появляются в поле зрения мелкие, но угрожающие объекты — направлять в них лазер. Лазер бортовой, он не очень мощный. С огромным куском, конечно, ничего не сделаешь, и тогда надо уходить, а вот на мелкий можно направить лазер, с тем, чтобы изменить его орбиту и не допустить столкновения.
Над этим методом использования лазера работают не только в России, но и в других странах. Есть хорошая кооперация — Россия, Франция, Италия, Япония. Один член из команды Франции даже получил недавно Нобелевскую премию, но не за этот проект. Он работал по лазерам в частности с нашими физиками из Института прикладной физика РАН.
— Наши радары — насколько они мощные и можно ли на них положиться в поисках этого мусора, чтобы фиксировать его?
— Все низкие объекты и даже мусор в основном отслеживаются радарами, но только низкие. Мощные радары в сотни мегаватт — это поисковые радары, они ищут, и в основном не мусор, а военные объекты. У них другие цели.
На недавнем заседании президиума РАН отмечалось, что нам нужны радары гражданского назначения, которые могли бы по мусору работать, в Штатах они есть. Поисковые радары эффективны только в самом ближнем космосе, на высотах до нескольких тысяч километров.
Что касается более далеких объектов, то поиск и мониторинг объектов космического мусора, как и опасных астероидов, идет в оптическом диапазоне с помощью наземных средств. Хотя у американцев есть и спутники. Для отслеживания мусора у них работают шесть спутников.
Поверьте, очень нужно 250 млн рублей!
— Что касается российских наземных средств, то хочу отметить, что у нас есть мощный обзорный телескоп. Это телескоп оптический, диаметром 1,6 метра, с большим полем зрения, он отличается от обычных телескопов.
Обычный телескоп, даже шестиметровый, не пригоден для обнаружения, так как у него очень маленькое поле зрения. Он в данный момент видит лишь крохотный участок неба, совсем крохотный. А поиск — это означает обзор всего доступного неба и нужно применять сканирование. А для того, чтобы небо быстро сканировать, нужно, чтобы поле зрения телескопа было побольше.
Наши ученые, технические специалисты, промышленность построили хороший телескоп АЗТ-33ВМ, он стоит в обсерватории, расположенной в местечке Монды в Бурятии, и принадлежит Институту солнечно-земной физики Сибирского отделения РАН. Все бы хорошо, но самую главную часть — приемники излучения (детекторы) мы закупаем за рубежом.
Высококачественные приемники — это высокие технологии. В вашем фотоаппарате (например в смартфоне) тоже есть такой приемник. Маленький, меньше 1 см. Он преобразует световые импульсы, то есть картинку, которую строит объектив на приемнике, в электрические сигналы, которые можно передать на компьютер. Там они реализуется в виде картинки.
Так вот поле этого телескопа больше 20 сантиметров, а в нем работает всего один детектор, а нужно еще 23. Тогда поле уже будет покрыто более-менее прилично. А пока мы считываем информацию только с одного детектора и телескоп имеет эффективность не более 5%. На детекторы просто нет денег.
— Сколько стоило создание этого телескопа?
Но, чтобы закупить детекторы и закончить строительство этого телескопа, требуется 200 — 250 млн рублей. Если это будет, тогда у нас появится полномасштабный обзорный инструмент мирового уровня.
Если… Два года мы не можем найти деньги.
Эпилог
— В качестве эпилога я решил поставить ответ на мой вопрос, каково сейчас положение в космической науке?
— Космическая наука, несмотря на различные громкие слова, которые произносят ответственные руководители, сейчас не в приоритете. На самом деле ситуация такова: последняя версия Федеральной космической программы, где есть раздел «космическая наука», выглядит так, что финансирование на 2020–2021 года сокращено более чем в два раза по космическим научным проектам. Именно поэтому ученые, занимающиеся космической наукой, сейчас высказывают озабоченность судьбой нашей лунной программы и других проектов.
Я работаю в проекте «Спектр-УФ» (ультрафиолет) — это фактически российский Хаббл: чуть поменьше телескоп, но тоже очень могучий. На «Спектр-УФ» финансирование сократили на 2020 год в 15 раз! Когда мы задали вопрос «Роскосмосу»: что вы делаете? — ответ прозвучал как детский:
«Вы не волнуйтесь, общая сумма федеральной программы рассчитана до 2025 года и общая сумма практически сохранилась, правда подрезана немножко. Но что это означает? Вот сейчас мы вам денег не даем, а в 2025 году дадим сразу все».
Разве можно при этом рассчитывать, что вся работа будет сделана?! Это же совершенно несерьезно! Понятно, что в стране могут быть другие приоритеты, вызванные всякими ситуациями, но все-таки при каком-то долгосрочном планировании хоть что-то должно быть стабильным! Или никакого нормального планирования у нас нет? Тогда и нельзя сравнивать результаты в космической науке не только с американцами, но и с европейцами, японцами и китайцами.