ЗА ПРЕДЕЛАМИ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ

Освоение космоса – самый яркий пример триумфа человеческого интеллекта и его настойчивости в исследовании неизведанных уголков Вселенной. Не так давно, чуть более века назад, “полет к звездам” был прерогативой писателей-фантастов, но уже к концу 1950-х годов первый искусственный объект преодолел земное притяжение и вышел на орбиту Земли. Так началась космическая гонка.

Менее чем за семь десятилетий человеку удалось построить невероятную космическую станцию, пройтись по Луне и сфотографировать ее темную сторону, заглянуть в глубины Вселенной через телескоп Хаббл^[1] и увидеть изображения других галактик благодаря телескопу “Джеймс Вебб”^[2], запустить искусственные спутники и рассмотреть в деталях Юпитер, Сатурн, Меркурий, зародить космический туризм, научиться оставаться в космосе столько, сколько захочется, и всерьез задуматься о колонизации других планет^[3].

К концу 2022 года разными странами было запущено более 260 различных космических аппаратов и спутников^[4]. Не все они были успешными, но, безусловно, каждый из них представлял собой маленький шаг на пути к освоению космоса. Достижения в области ракетной техники и космической навигации стали ключевыми факторами, которые позволили космическим аппаратам преодолеть огромные расстояния и сделать множество научных открытий. Важными факторами стали создание мощных ракетных двигателей, развитие космической навигации и связи и, наконец, разработка специальных антенн и технологий передачи данных, которые позволили космическим аппаратам определять свое местоположение и связываться с Землей на больших расстояниях^[5].

Полеты в самые отдаленные регионы Солнечной системы также стали возможны благодаря открытию “гравитационной помощи”. Это метод использования гравитационного поля планеты или другого крупного космического объекта для изменения скорости и направления полета космического аппарата. Когда космический корабль приближается к планете, он использует гравитационное поле планеты для получения дополнительной скорости, экономя топливо и время, необходимое для маневрирования в космосе^[6]. В реальной жизни эта техника прекрасно иллюстрируется игрой в бильярд на игровом столе.

К звездам

Неизвестная область на краю Солнечной системы[7]

В марте 1972 года в рамках космической программы НАСА “Пионер-10” был запущен космический аппарат, который на протяжении большей части своего полета был самым удаленным от Земли объектом, когда-либо созданным человеком. Это был первый космический аппарат, который прошел через неизвестный пояс астероидов и приблизился к Юпитеру в декабре 1973 года^[8]. Его основной целью было изучение газового гиганта, его спутников, радиационных поясов и магнитного поля^[9].

Космический аппарат был оснащен комплексом из 11 исследовательских приборов для проведения запланированных исследований. В начале декабря 1973 года “Пионер-10” находился в самой близкой точке к Юпитеру, на расстоянии около 132 000 км, и на момент сближения все системы функционировали нормально. “Пионеру” удалось приблизиться к планете, собрать необходимые данные и, в конце своего путешествия вокруг газового гиганта, вернуть на Землю 500 изображений планеты и ее спутников^[10].

Pioneer 10 отправил свои последние данные в 2002 году и получил самый слабый сигнал в 2003 году, через 31 год после запуска, когда он находился на расстоянии 12,21 млрд км от Солнца. Предположительная причина нарушения связи – истощение источника энергии (портативного ядерного реактора). Pioneer 10, вероятно, продолжает свой путь к звезде Альдебаран, находящейся за пределами Солнечной системы, и если он не встретит на своем пути никаких препятствий, то достигнет окрестностей звезды примерно через 2 миллиона лет^[11].

Зонд “Пионер-11” был запущен НАСА в апреле 1973 года. Его задачей было исследование внешней части Солнечной системы и экосистемы Юпитера. Дополнительной миссией был полет к Сатурну и изучение его колец и спутников. Пионер-11 был оснащен теми же исследовательскими приборами, что и его предшественник^[12]. Зонд приблизился всего на 42 500 км к Юпитеру, в три раза ближе, чем его предшественник, сделал многочисленные фотографии газового гиганта (включая полюс планеты) и его спутников, и на основе полученных данных сделал выводы о границах магнитосферы Юпитера.

Используя гравитационное поле Юпитера, зонд проложил курс к Сатурну, к которому приблизился почти через пять лет. Там он получил более 400 изображений планетной системы, смог определить общую температуру планеты и ее главного спутника Титана, а также обнаружил новый спутник, сделав новые удивительные выводы об атмосфере Сатурна и его магнитном поле^[13].

Изображение Титана, сделанное “Пионером-11”[14]

Покинув Сатурн, “Пионер-11” полетел в направлении, противоположном своему предшественнику, к звезде Денеб в созвездии Акила, которой он должен достичь примерно через 4 миллиона лет^[15]. Спустя 22 года после запуска “Пионер-11” все еще несет два прибора, а последний успешный сеанс связи состоялся в ноябре 1995 года^[16]. Но полет продолжается. На случай встречи с внеземной цивилизацией оба “Пионера” несут золотую табличку с изображением самого космического аппарата, мужчины и женщины, а также атомов водорода планет Солнечной системы с обозначением положения Земли^[17].

По сути, зонды “Пионера” готовили безопасный путь для двух других космических исследователей. В 1977 году в рамках программы НАСА “Вояджер”, созданной для исследования внешних планет Солнечной системы, были запущены два космических зонда с одинаковым названием: “Вояджер-1” и “Вояджер-2”. Их цель – собрать как можно больше информации о внешних газовых гигантах Солнечной системы. Запуск планировался с учетом орбитального положения Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна, чтобы космические аппараты могли использовать гравитационные поля планет для маневрирования и корректировки своей скорости^[18].

Сегодня техническое оснащение этих космических зондов может вызвать недоумение, но в 1977 году они были флагманом космической промышленности. Научное оборудование такое же, как и у их предшественников, “Пионер-10” и “Пионер-11”, а источником энергии также является радиоизотопный термоэлектрический генератор. Поскольку зонды должны достичь самых отдаленных точек Солнечной системы, большое внимание было уделено системам связи, особенно антеннам. Компьютерная система состоит из трех независимых компьютеров, каждый из которых выполняет свои функции: управление и контроль состояния космического аппарата, обработка и передача телеметрии, управление системой контроля ориентации и платформой исследовательских приборов^[19].

Менее чем через два года после запуска “Вояджер-1” достиг Юпитера и продолжил движение к Сатурну, которого он достиг в ноябре 1980 года. Затем зонд использовал гравитационный маневр, чтобы набрать необходимую скорость для следования по траектории прочь из Солнечной системы^[20].

Оборудование “Вояджера” (Voyager)^[21]

Путешествие “Вояджера-2” было более размеренным и долгим: летом 1979 года он миновал Юпитер, летом 1981 года – кольца Сатурна, направился к Урану, которого достиг в январе 1986 года, а затем приблизился к Нептуну в августе 1989 года. После столь длительного исследовательского путешествия зонд отправился в межзвездное пространство. “Вояджер-2” – единственный рукотворный зонд, достигший двух последних планет Солнечной системы – Урана и Нептуна^[22].

“Вояджер” проделал невероятную работу. Он собрал огромное количество данных об атмосферах четырех гигантов Солнечной системы, таких как турбулентная атмосфера Сатурна или трансформирующиеся кольца Юпитера, многочисленные полюса двух планет, тот факт, что они излучают в 2-2,5 раза больше энергии, чем получают^[23], открытие более двух десятков новых лун и спутников, изображения многочисленных углеводородных озер и рек на их поверхности, а также открытие активных вулканов на Юпитере^[24].

25 августа 2012 года – важный момент для космического зонда “Вояджер-1”, как и 5 ноября 2018 года для его сестринского аппарата, который вышел в межзвездное пространство^[25]. Этот “выход” означает, что зонду удалось пересечь гелиопаузу – границу гелиосферы, области, в которой доминирует солнечный ветер и связанные с ним магнитные поля^[26].

Межзвездная миссия “Вояджера” не имеет определенного срока. Оба зонда все еще работают и передают данные на Землю, которые ученые продолжают анализировать. Ожидается, что зонды “Вояджер” будут работать по крайней мере до 2025 года, когда, как ожидается, ресурсы приборов на их борту будут исчерпаны. Однако зонды “Вояджер” могут продолжать работать и передавать данные в течение нескольких лет после этого, пока не иссякнут энергетические ресурсы зондов^[27].

На данный момент, спустя почти 46 лет после запуска, зонды “Вояджер-1” и “Вояджер-2” поддерживают связь, активны и находятся на расстоянии 23,82 млрд и 19,93 млрд км от Земли соответственно, и достижение внешних границ Солнечной системы остается главной целью их миссии в лучшем случае на ближайшие несколько сотен лет^[28]. До сих пор ни один рукотворный объект не покидал пределы Солнечной системы. Это наши новые Геркулесовы столбы: мы можем только догадываться, что находится за ними, и “Вояджер”, если нам повезет, станет первым путешествием человека за эту границу^[29].

За новыми Геркулесовыми столпами

Диаграмма Солнечной системы, показывающая текущее положение “Вояджера-2”^[30]

Солнечная система включает в себя все тела, которые подвержены притяжению Солнца, вращаются вокруг него и притягиваются его гравитацией^[31]. Гипотетической границей Солнечной системы является облако Оорта, внешняя часть которого предположительно находится на расстоянии 100 000 астрономических единиц (а.е.) от Солнца^[32] (1 а.е. равна среднему расстоянию между Землей и Солнцем, почти 150 млн км)[33].

Система, в которой мы живем, напоминает многослойную сферу. За орбитой последней планеты, Нептуна, находится пояс Койпера, дискообразная область, содержащая миллионы ледяных тел, остатков формирования Солнечной системы^[34]. Именно туда, к далекой карликовой планете и неизученному региону, космическая программа НАСА направила в 2006 году зонд “Новые горизонты”. В задачу зонда входит изучение атмосферных и геологических характеристик Плутона и его луны Харона, а также других объектов пояса Койпера. Для обеспечения миссии зонд был оснащен семью научными приборами: тремя оптическими системами, двумя системами анализа плазмы, анализатором пыли и радиоспектрометром^[35].

Зонд выполнил свою миссию: пролетая над Юпитером, он смог зафиксировать глобальные изменения климата планеты и впервые обнаружил молнии в полярных регионах, подробно изучил поверхность и атмосферу Плутона и Харона^[36], собрал данные о многих других спутниках, сделал невероятные снимки удаленных объектов нашей Солнечной системы, а также собрал ряд данных, анализ которых заставил ученых пересмотреть прежние модели системы^[37]. Затем он направился к объекту пояса Койпера Аррокоту, которого успешно достиг в январе 2019 года, обнаружив ранее невиданный космический объект^[38].

Сейчас New Horizons находится в “спящем режиме” на расстоянии более 7 миллиардов километров от Земли и должен был быть активирован 1 марта 2023 года. В будущем “Новые горизонты” могут быть отправлены для изучения других объектов пояса Койпера^[39]. Зонды, которым поручено исследовать самые отдаленные уголки Солнечной системы, имеют общие технологические черты: они используют генераторы тепловых изотопов (на Pu238³⁸), поскольку на больших расстояниях от Солнца нет смысла использовать солнечные батареи; они оснащены высокочувствительными научными приборами: (a) датчики и детекторы плазмы для измерения плотности, температуры и скорости плазмы в космосе; b) магнитометры для измерения интенсивности и направления магнитного поля; c) приборы для измерения космического излучения, включая детекторы космических лучей, детекторы гамма-лучей и спектрометры; d) детекторы ионов и нейтральных веществ для изучения состава газообразной среды; e) камеры для фотографирования планет, лун и других объектов вблизи космического аппарата; f) спектрометры для изучения состава поверхности планет и лун; g) приборы для измерения температуры и теплового излучения; h) антенны и приемники радиоволн для связи с Землей; i) газоанализаторы и масс-спектрометры для изучения химического состава атмосферы планет и лун; j) приборы для измерения скорости и направления движения космического аппарата^[40].

Для обеспечения связи очень важна ориентация зонда относительно Земли, поэтому зонды оснащаются автономными системами ориентации. Чаще всего используются оптические датчики, реагирующие на свет (от Солнца или ярких звезд, таких как Сириус), благодаря чему космический аппарат может передавать сигнал в направлении Солнца и, соответственно, Земли^[41]. Естественно, каждый последующий космический аппарат превосходит предыдущий по техническому оснащению и качеству используемых материалов, поскольку технический прогресс не стоит на месте и с каждой новой миссией добавляются новые приборы.

Блуждание в космосе

Гипотетическое изображение нашей Солнечной системы, увиденной со стороны[42]

Исследование космоса продолжается. Внимание ученых сосредоточено на изучении взаимодействия между Солнечной системой и межзвездной средой. В настоящее время в этой области активно работают две миссии НАСА: исследователь межзвездной границы (IBEX), запущенный в 2008 году^[43], и зонд Parker Solar Probe – для изучения Солнца и его короны, а также для получения данных о взаимодействии Солнца с межзвездной средой вблизи внешней части Солнечной системы^[44].

Связь – критически важное звено во всех межпланетных миссиях. При потере связи с космическим аппаратом, независимо от его эффективности, он становится бесполезным для Земли, как и собранные данные, которые невозможно передать. Для связи с космическими аппаратами используется радиосвязь. Она работает путем колебания тока в антенне передатчика для создания электромагнитных волн, которые распространяются почти со скоростью света и достигают антенны приемника. Приемник настраивается на частоту передаваемой радиоволны, в результате чего в антенне возникает переменный электрический ток, который затем усиливается, анализируется и используется для передачи информации^[45]. Этот процесс позволяет передавать информацию на большие расстояния в космосе^[46].

Для осуществления этого процесса космические зонды оснащаются специальными антеннами и передатчиками. Эти антенны обычно устанавливаются в определенном направлении для улучшения качества сигнала. Кроме того, зонды обычно оснащены несколькими антеннами, расположенными на разных сторонах корпуса, чтобы обеспечить связь при любом положении зонда относительно Земли. Еще одним очень важным фактором для связи “космос – земля” на космических аппаратах является резервирование системы, то есть использование низкоскоростного канала связи (антенны не ориентированы на Землю) и быстрого узконаправленного канала передачи информации.

В случае сбоев, приводящих к потере ориентации, или противоречивых требований к положению аппарата (солнечные батареи к свету, двигатель к выполняемому маневру, научное оборудование у изучаемому объекту), или при использовании “спящего” режима, в этих случаях резервный медленный канал связи становится возможностью передать “жизненно важную” информацию и, при необходимости, используя команды с Земли, вернуть аппарат к полной функциональности^[47]. Например, 4,8-метровая антенна станции Galileo (роботизированный космический аппарат NASA для исследования Юпитера и его спутников) не раскрылась в полете. К счастью, станция была связана с Землей по ненаправленному каналу со скоростью всего 160 бит/с вместо 134 кбит/с, ожидаемых в течение восьмилетнего пребывания на Юпитере, и аппарат продолжил работать дальше, хоть и на маленькой скорости передачи данных^[48].

Deep Space Network (DSN) НАСЫ в реальном времени^[49]

Чем дальше межпланетные станции удаляются от Земли, тем сложнее становится принимать их сигналы. К сожалению, мы пока не можем рассеять нашу Солнечную систему орбитальными спутниками, чтобы повсеместно использовать их в качестве ретрансляторов, поэтому нам приходится строить огромные спутниковые антенны^[50].

Deep Space Network (DSN) НАСА – это крупнейшая и наиболее чувствительная научная телекоммуникационная система в мире, состоящая из гигантских радиоантенн НАСА, образующих три равноудаленных друг от друга площадки – примерно на 120 градусах долготы – по всему земному шару. Эти площадки расположены в Голдстоуне, Калифорния; в Мадриде, Испания; и около Канберры, Австралия. Такое расположение обусловлено необходимостью обеспечить бесперебойную связь с космическими аппаратами во время вращения нашей планеты. Если сигнал теряется в одном месте, другая станция подхватывает его и продолжает связь^[51].

Например, главная параболическая антенна Мадридского комплекса космической связи DSS-63 имеет диаметр зеркала более 70 метров и весит 3500 тонн. Для отслеживания зондов антенна вращается на четырех шарикоподшипниках, каждый из которых весит одну тонну. Однако найти в космосе небольшие объекты для точного наведения огромной антенны – очень сложная задача, поэтому прибегают к “радиотриангуляции”, при которой две наземные станции сравнивают точный угол, под которым сигнал попадает на зеркало антенны через разные промежутки времени. Таким образом, можно рассчитать расстояние до объекта и его положение^[52].

DSN – это не только набор больших антенн, но и мощная система, используемая для управления, отслеживания и мониторинга состояния и безопасности космических аппаратов, находящихся во многих удаленных точках Солнечной системы. Не столь отдаленная связь может осуществляться с помощью Estrack (станции слежения Европейского космического агентства) – всемирной системы наземных станций, соединяющих спутники на орбите с Европейским центром космических операций (ESOC) в Дармштадте, Германия. Она состоит из семи станций, расположенных в разных странах, включая три антенны дальнего космоса.

Скорость передачи информации является ключевым фактором в системе связи. Она зависит не столько от силы сигнала, сколько от соотношения между амплитудой сигнала и шумом, мешающим приему. Шум возникает из-за теплового движения атомов в приемном и передающем оборудовании, а космос – это не просто “тишина”: микроволновое излучение, оставшееся после Большого взрыва, “поет”. Космическая информация передается в цифровой форме, т.е. в виде последовательности нулей и единиц – битов, и чем хуже соотношение сигнал/шум, тем больше времени требуется для передачи каждого бита. Поэтому, чем дальше устройство, тем слабее его сигнал, тем медленнее обмен информацией с ним^[53].

Зонды “Вояджер”, имеющие параболическую антенну диаметром 3,65 м, доказывают это: во время обращения вокруг Юпитера и Сатурна, когда спутники находились достаточно близко к Земле, были достигнуты скорости передачи данных 115 000 и 45 000 бит в секунду. Но поскольку уровень сигнала меняется обратно пропорционально квадрату расстояния между передатчиками, “Вояджер-2” передавал данные со скоростью 9 000 бит/с во время исследования Урана. На Нептуне этот показатель снизился до 3000 бит в секунду^[54]. На расстоянии более 23 миллиардов километров “Вояджер-1” передает сигнал со скоростью 160 бит/с, время передачи в одну сторону составляет 20 часов 33 минуты^[55], в то время как пинг с Марса, идущий со скоростью света, достигает Земли всего за 20 минут^[56].

Исследование планет

Марсоход НАСА Perseverance сделал селфи с одной из 10 пробирок, которые он поместил в хранилище образцов^[57]

Все это делается для того, чтобы лучше понять природу нашей Солнечной системы, ее происхождение и эволюцию, изучить действующие в ней законы и определить потенциальную полезность для человечества, а также возможность существования форм жизни на других объектах в космосе. Исследование поверхности объектов Солнечной системы, с другой стороны, преследует иные цели, и по этой причине используются разные космические аппараты.

Исследования нашей соседки Луны направлены на изучение структуры и состава ее поверхности, а также на поиск ресурсов, необходимых для будущих космических миссий. Луноход Yutu 2 Chang’e-4 – это китайский беспилотный аппарат, который был запущен в декабре 2019 года и совершил мягкую посадку на обратной стороне Луны. Луноход весом 140 кг работает на солнечных батареях и, как и его модуль, функционирует в течение примерно двух земных недель, когда светит солнце, а затем отключается, чтобы пережить долгую холодную лунную ночь. На сегодняшний день аппарат прошел по Луне более 1 км^[58] и, среди прочих открытий, обнаружил две полупрозрачные стеклянные сферы, вероятно, образованные вулканическими породами в результате падения метеоритов^[59].

В 2011 году Марсианская научная лаборатория НАСА отправила Curiosity, самый большой и мощный ровер из когда-либо отправленных на “Красную планету”. Его задача – ответить на вопрос: были ли когда-нибудь на Марсе условия окружающей среды подходящими для микробов?^[60] Он оснащен 10 научными приборами, 17 камерами, лазером для испарения и изучения горных пород, а также буром для сбора образцов дробленой породы. Уже в первый год после посадки на Марс ученые обнаружили доказательства существования древней породы, а образцы почвы, взятые с планеты, содержали около 2% воды. В 2022 году были опубликованы результаты исследования пород, взятых из области Глен Торридон (Glen Torridon) в кратере Гейл. Исследование показывает, что на Марсе когда-то были озера и горячие источники, что подтверждается наличием структур и прослоек с высоким содержанием фтора, похожих на те, что образуются на дне озер на Земле. Кроме того, ученые обнаружили на Марсе кислород, углекислый газ и серу с помощью анализа образцов на Марсе (Sample Analysis at Mars – SAM)^[61].

В 2020 году в рамках того же проекта был отправлен ровер Perseverance, который продолжит миссию своего предшественника. Марсоход оснащен буром для сбора образцов горных пород и почвы с Марса и хранения их в герметичных пробирках, чтобы в будущем доставить их на Землю для детального анализа. В план миссии также входит выявление других ресурсов (например, грунтовых вод), определение погоды, пыли и других потенциальных условий окружающей среды. В его задачу также входит проверка возможности получения кислорода из углекислого газа в марсианской атмосфере^[62].

Двухэтапная программа Европейского космического агентства ExoMars обещает ответить на вопрос, существовала ли когда-либо жизнь на Марсе. Орбитальный аппарат Trace Gas был запущен в 2016 году, а вторая часть программы, включающая марсоход и земную платформу, ожидает подтверждения запуска^[63].

Изображение грунта астероида Bennu, изучаемого в целях добычи полезных ископаемых[64]

Астероиды также представляют большой интерес. В 2014 году японское аэрокосмическое агентство JAXA запустило миссию Hayabusa2 к астероиду Рюгу. Зонд собрал грунт и высадил на астероид несколько автономных роботов, чтобы изучить лежащие под ним породы с помощью медного болларда для создания кратера. Капсула с собранными образцами успешно приземлилась на Землю в 2020 году. Что касается самого космического аппарата, то его миссия была продлена, и в будущем он будет изучать другие астероиды^[65]. Еще один образец астероидного материала прибудет на Землю уже в этом году. Он будет доставлен миссией OSIRIS-REx, которая изучала астероид Бенну с 2018 по 2021 год^[66].

Несмотря на свои небольшие размеры (500 м в диаметре), Бенну оказался очень интересным небесным телом. Он оказался довольно рыхлым объектом, усыпанным множеством крупных скалистых обломков и периодически выбрасывающим в космос комки. Во время отбора проб существовал риск, что OSIRIS-REx упадет в него, как в бассейн, полный каменных шаров. Сбросив капсулу с образцами вещества с Бенну, OSIRIS-REx направился на рандеву с Апофисом, некогда самым опасным астероидом в Солнечной системе. Встреча произойдет в 2029 году^[67].

Миссия DART подняла планку, изменив орбиту астероида. Это была практическая реализация плана по защите Земли от угрожающего небесного тела с помощью кинетического воздействия. Целью DART был 160-метровый астероид Диморф, который является спутником более крупного объекта Дидим. Столкновение DART с астероидом произошло 26 сентября 2022 года. DART врезался в Диморф на скорости 6,6 км/с. Результат, как утверждают ученые, многократно превзошел их ожидания: изменение орбитального периода Диморфа сократилось на 32 минуты, хотя успешным считалось бы сокращение всего на 73 секунды^[68].

Все это звучит просто, но в действительности чревато рисками. Не все космические запуски проходят успешно, но даже если запуск проходит успешно, в космосе может произойти множество непредвиденных ситуаций. Космический мусор представляет собой очень высокий риск столкновения, независимо от того, с чем сталкивается объект: метеорит или брошенный спутник так же опасны, как и хлопья краски^[69]. Независимо от размера, если крупные объекты космического мусора классифицируются, то мелкие частицы (от 1 до 10 см) – нет, но они все равно могут сыграть роковую роль^[70].

Неисправности, сбои в работе оборудования или программного обеспечения, а также проблемы со связью могут поставить миссию под угрозу. Кроме того, среда, в которой работают космические аппараты, нестабильна, и под воздействием космической среды космический аппарат может подвергнуться воздействию радиации, солнечного ветра и пыли, магнитного воздействия и других факторов, которые могут повредить аппарат или повлиять на качество полученных данных^[71].

Посадка на космическое тело может быть опасной, поскольку поверхность может быть неровной или содержать опасные объекты, такие как острые камни или рифы. Или впадины, как это случилось с Philae (созданным Европейским космическим агентством), чья миссия заключалась в исследовании ядра кометы Чурюмова-Герасименко. Из-за низкой гравитации кометы аппарату пришлось использовать для стыковки бесконтактный двигатель и гарпун, но приборы не сработали, и Philae дважды отскочил от кометы. Только на третий раз он остановился, но оказался во впадине, где у него быстро закончилась энергия, поскольку он работает на солнечных батареях, и он “заснул”. Попытки разбудить его оказались тщетными^[72]: стечение различных факторов привело к провалу миссии. Однако каждая ошибка – это огромный шаг вперед, и благодаря современным технологиям и научным достижениям большинство рисков, связанных с освоением космоса, сведены к минимуму и контролируются.

Есть ли кто-то еще, кроме нас?

Исследование астрофизика Адама Франка (Adam Frank) о возможном экологическом крахе инопланетной цивилизации[73]

Одиноки ли мы во Вселенной? Думаю, этот вопрос волнует каждого, кто задумывается о космосе. Существует множество организаций, которые пытаются ответить на этот вопрос. Институт SETI (Институт поиска внеземного разума, Калифорния, США) – это некоммерческая исследовательская организация, основанная в 1984 году для поиска разумной жизни во Вселенной. Институт ищет радиосигналы, которые могут указывать на присутствие инопланетных цивилизаций, изучает возможность существования жизни на других планетах, анализирует данные о планетах-кандидатах и проводит различные эксперименты, направленные на поиск и изучение разумной жизни. Их деятельность финансируется из государственных и частных источников.

Используя массив телескопов Аллена, состоящий из 42 антенн диаметром 6,1 метра, Институт SETI улавливает радиосигналы из космоса в поисках разумной жизни. На базе Центра данных АТА он обрабатывает и анализирует большие объемы данных, полученных с радиотелескопов. Он также использует наземные телескопы в разных частях света, такие как телескоп Грин-Бэнк в Западной Вирджинии или телескоп Паркес в Австралии^[74].

Существует также Breakthrough Listen – частный научный проект, созданный в 2015 году для поиска инопланетных цивилизаций во Вселенной. Проект использует мощные радиотелескопы по всему миру для обнаружения электромагнитных сигналов из космоса, которые могут быть связаны с жизнью за пределами Земли. Он использует высокоточные приемники и алгоритмы обработки данных, которые могут обнаружить необычные сигналы только из неестественных источников^[75].

Эти организации осуществляют различные научные проекты и миссии и сотрудничают друг с другом и с другими исследовательскими группами и организациями, такими как NASA, для обмена данными и совместной работы. В ближайшее время поиск разумной жизни получит серьезный инструментальный толчок в виде Square Kilometer Array (SKA), международного проекта по созданию научной инфраструктуры для радиоастрономических исследований. SKA будет состоять из тысяч антенн, расположенных в кластерах в разных странах, с диаметром более 1 километра и площадью светочувствительной поверхности в несколько миллионов квадратных метров.

Ожидается, что SKA будет намного чувствительнее существующих радиотелескопов и будет использоваться для различных научных исследований, включая изучение тайн материи и темной энергии, а также эволюции галактик и происхождения жизни во Вселенной. SKA находится на стадии проектирования и строительства и должен быть завершен к 2030 году^[76]. Но надежда и страх перед встречей с инопланетными цивилизациями волнует всех, ученых или нет.

Любопытство или выгода?

Модуль НАСА “Альтаир” с грузовыми капсулами, способными доставить на поверхность Луны 15 тонн оборудования[77]

Дело не только в мечтах и жажде знаний. Исследование других планет и межзвездного пространства помогает ученым лучше понять, как происходят процессы во Вселенной, такие как формирование и жизненный цикл звезд, планет и других тел, происхождение жизни, что в свою очередь углубляет наши знания о нашей собственной планете, ее происхождении и истории. Но сегодня человечество пытается использовать ресурсы космоса, которые кажутся очень привлекательными. Насколько реальны возможности космической промышленности по их добыче?

Данных о минеральном составе малых тел, таких как астероиды, в настоящее время очень мало, чтобы можно было сказать, что они обладают соответствующим потенциалом. Кроме того, для осуществления реальной миссии по исследованию астероидов и комет необходимо создать систему стыковки для маломассивного небесного тела, которая была бы одинаково эффективна для монолитного астероида, рыхлого кометного ядра или гипотетического скопления камней^[78].

Другим ценным ресурсом является Луна. Строительство космической базы на Луне могло бы облегчить будущие космические миссии, позволяя использовать ее в качестве перевалочного пункта для полетов к другим планетам и астероидам. Наш спутник также может стать местом проведения научных исследований, например, в области астрономии и физики. Благодаря отсутствию атмосферы ученые смогут изучать космические объекты без искажений и помех. Один из самых известных проектов – Artemis, разработанный американским космическим агентством NASA. Цель проекта – создать постоянную базу на Луне к 2024 году и обеспечить устойчивое присутствие человека на Луне в долгосрочной перспективе^[79].

Но проекты такого рода требуют огромных ресурсов с Земли. Только при наличии огромных запасов энергии в виде постоянного потока солнечной энергии будет экономически целесообразно извлекать металлы из лунного грунта, который наполовину состоит из кремния и наполовину из оксидов металлов, и производить побочные продукты – кислород. Металлы (как строительные материалы) и кислород (как окислитель для ракетного топлива и газ, необходимый для дыхания астронавтов) можно экономически эффективно добывать на Луне, что означает, что добыча минералов на месте для лунной промышленности будет более эффективной, чем их доставка с Земли. Однако выгода от поставок сырья для земной промышленности из космоса сомнительна^[80].

Никто еще не начал промышленное освоение космоса, но это может привести к серьезным спорам в будущем, учитывая отсутствие правовой базы, регулирующей освоение космоса и ответственность за его нарушение, что позволяет весьма вольно трактовать принцип, провозглашающий космическое пространство “достоянием всего человечества”. Первыми тревожными звонками стали закон США HR 2262 от 2015 года^[81], дающий гражданам США право собственности на ресурсы, добытые за пределами планеты Земля, и аналогичный закон, принятый правительством Люксембурга в 2017 году^[82]. Однако пока это лишь гипотезы. Наш прогресс, конечно, впечатляет, но по шкале Кардашева, по которой оценивается технологическое развитие цивилизаций^[83], мы все еще не достигли даже первого уровня и напоминаем маленького ребенка со множеством вопросов без ответов на фоне бесконечной Вселенной.

Конечно. Но мы растем.

^[1] https://www.nasa.gov/mission_pages/hubble/main/index.html

^[2] https://www.jwst.nasa.gov/

^[3] https://tonkosti.ru/%D0%98%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%8F_%D0%BE%D1%81%D0%B2%D0%BE%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F_%D0%BA%D0%BE%D1%81%D0%BC%D0%BE%D1%81%D0%B0

^[4] https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/chronology.html#2020

^[5] https://epizodsspace.airbase.ru/bibl/spaceage/11.htm#8

^[6] https://www.scienceabc.com/innovation/gravitational-slingshot-how-did-gravity-assist-voyager-1-2-in-escaping-the-solar-system.html

[7] https://bgr.com/science/something-terrifying-is-happening-at-the-border-of-our-solar-system/

^[8] https://www.nasa.gov/centers/ames/missions/archive/pioneer.html

^[9] https://www.nasa.gov/feature/50-years-ago-pioneer-10-launches-to-explore-jupiter

^[10] https://www.nasa.gov/feature/50-years-ago-pioneer-10-launches-to-explore-jupiter

^[11] https://dzen.ru/media/deep_cosmos/chto-stalo-s-zondami-pioner10-i-pioner11-607ae95c19675453a5cdd368?utm_referer=www.google.com