Астроном, ведущий специалист по космической технике и космохимии Михаил МАРОВ отвечает на вопросы нашего корреспондента
Михаил Маров - один из инициаторов и научных руководителей многолетней программы исследования планеты Венера с помощью автоматических межпланетных станций был также одним из организаторов комплексного эксперимента на спускаемом аппарате автоматической межпланетной станции «Марс-6», на котором проведены первые прямые измерения параметров атмосферы Красной планеты. Каковы природно-климатические условия на ближайших к Земле планетах Солнечной системы? Встретим ли мы когда-нибудь на просторах Вселенной братьев по разуму? Почему многие идеи Константина Циолковского становятся со временем всё актуальнее?
- Михаил Яковлевич, Вам впервые в мире удалось получить на спускаемых посадочных аппаратах прямые измерения параметров атмосферы Венеры и Марса. Как это произошло?
- Да, мне действительно посчастливилось получить эти результаты путём измерений с использованием посадочных аппаратов серии «Венера». Благодаря им удалось узнать совершенно необычные свойства атмосферы Венеры (температура на поверхности которой достигает почти 500 градусов Цельсия, а давление - почти 100 атмосфер); понять причины того, почему на соседней планете сформировался тепловой режим, совершенно непохожий на Землю. Мне удалось изучить динамику атмосферы Венеры, впервые провести измерения структуры и состава её совершенно экзотических облаков, состоящих из капелек серной кислоты. Для человека, живущего на Земле, это всё непривычно - как, впрочем, и климат Марса, в атмосфере которого мне также довелось провести первые прямые измерения при помощи посадочного аппарата «Марс-6»... Но именно такой необычностью, экзотичностью и притягателен космос! Наше счастье, что природа отвела нашей планете именно такое место в Солнечной системе, где возможны благоприятные климатические условия.
- Хорошо, что мы не на Венере живём!..
- И не на Марсе тоже. На Красной планете показатели климата противоположны венерианским. Средняя температура минус 50 Цельсия, разреженная углекислая атмосфера, жёсткое ультрафиолетовое излучение на поверхности, мощнейшие глобальные пылевые бури. А наша планета поистине уникальна. С началом космических исследований возникло такое новое направление - сравнительная планетология, задача которой понять, что выделило Землю среди соседних планет и обеспечило такие комфортные для жизни условия.
Трудно даже себе представить условия на горячей поверхности Венеры, цветные панорамы которой были переданы с наших посадочных аппаратов, - раскалённая пустыня со сложным рельефом. Передаче панорам предшествовали первые в мире уникальные измерения освещённости в атмосфере и на поверхности Венеры, которые также проводились при моём участии. Ну и, конечно, всё это стало возможным благодаря тому, что аппараты могли выживать и работать в чудовищных условиях окружающей среды на поверхности Венеры при высоких температурах и давлении в течение почти двух часов! Был разработан целый ряд оригинальных технических решений, в чём я принимал самое непосредственное участие (считаю это одной из важных страниц своей деятельности). Это были и теоретические, и экспериментальные работы, которые проводились вместе с моим коллегой, академиком Всеволодом Сергеевичем Авдуевским.
- Это был начальник моего отца. Они написали в соавторстве множество книг по космическим исследованиям - Авдуевский, Гришин, Лесков.
- Да, я знаю. Это были первые книги по микрогравитации, по внеземным ресурсам. С Всеволодом Сергеевичем мы тесно сотрудничали. Кстати, познакомил нас академик Мстислав Келдыш. И это положило начало многолетнему творческому общению и дружбе. Помимо проведения совместных экспериментов, нас сближало заинтересованное участие в решении инженерных вопросов. Вместе мы разрабатывали модели, которые позволяли лучше понять существо изучаемых проблем и помогали решать поставленные задачи.
- Много лет Вы работали в Институте имени М. В. Келдыша. Там Вы тоже занимались планетными исследованиями?
- Вопросы теории, математического моделирования всегда были важной стороной всей моей деятельности, и сама работа в Институте прикладной математики предполагала необходимость изучения природных процессов и явлений на математических моделях. Теоретической основой решаемых мною задач была механика, прежде всего механика жидкости, газа, плазмы, а также физика разреженного газа. Эти разделы теснейшим образом связаны с изучением верхней атмосферы и околопланетного космического пространства...
На самом деле реальная картина очень сложна, поскольку с разреженным газом такой среды непосредственно взаимодействует солнечное излучение, как электромагнитное (фотоны), так и корпускулярное (электроны и протоны солнечного ветра), энергия которых сильно возрастает во время солнечных вспышек. Поэтому для математического описания процессов требуется привлечение ещё методов физико-химической кинетики. В целом это составляет основу нового научного направления, которое получило название аэрономия - удивительно увлекательная область, у истоков рождения которой мне довелось стоять.
- Вы сейчас говорите об исследовании так называемой мезосферы - верхней части атмосферы, находящейся как бы между космосом и Землёй?
- Там выделяют целый ряд областей. Это, конечно, мезосфера, расположенная за стратосферой, а выше неё находятся термосфера и экзосфера. Экзосфера - это уже та область, откуда атомы и молекулы атмосферы могут частично убегать или, как мы говорим, диссипировать в космическое пространство. Вместе с моим талантливым учеником и коллегой Александром Колесниченко мы разработали теоретические подходы для описания таких сред и обобщили их в монографии «Введение в планетную аэрономию». Она получила очень хорошие отклики и послужила основой для математического моделирования этих довольно сложных процессов. Разрабатывались также модели атмосфер Венеры и Марса, которые использовались нашими конструкторами при проектировании нового поколения космических аппаратов.
- Михаил Яковлевич, большим успехом по сей день пользуется другая Ваша книга, вышедшая уже несколько десятилетий назад, - «Планеты Солнечной системы». Вам удалось понять, что каждая из них собой представляет?
- Мне удалось лучше разобраться в особенностях их природы, но, конечно, до полного понимания ещё далеко. По этой проблематике у меня много публикаций, а первую попытку рассказать о «семье Солнца» я, действительно, предпринял ещё в 1970-х годах, написав книжку «Планеты Солнечной системы», изданную массовым тиражом и выдержавшую два издания.
Ещё одним важным этапом было подведение итогов исследований Венеры после завершения полётов космических аппаратов. Книгу о Венере мне предложило написать авторитетное издательство Йельского университета в США, и она вышла в конце 1990-х годов.
- С Венерой у Вас тоже остались вопросы? Или с ней всё понятно?
- Вопросов множество, что естественно. Это же парадигма научного поиска: чем больше вы узнаете, тем больше вопросов у вас возникает. Всё зависит от того, с какой степенью глубины вы пытаетесь в изучаемых проблемах разобраться. К сожалению, Венера незаслуженно забыта. За последние годы был только европейский проект, в котором мы участвовали, - «Венера-экспресс», но это был спутник, на котором проводились измерения свойств атмосферы выше облаков. Запустили аппарат «Акацуки» к Венере японцы, но он находится далеко от планеты. Есть хорошие проекты и у нас, и у американцев, в их подготовке я принимаю участие. В частности, по приглашению американского НАСА участвовал в качестве эксперта в разработке концепции будущих исследований Венеры.
- Как Вы думаете, в дальнем космосе существуют землеподобные планеты, на которых могла сформироваться жизнь?
- Это очень сложный вопрос. Из примерно пяти-шести тысяч экзопланет, которые к настоящему времени от-крыты, можно выделить несколько десятков, находящихся в благоприятных климатических зонах в окрестности родительской звезды. Условно такие зоны называют «зонами обитания». Повторяю, условно, потому что даже пригодная для возникновения жизни среда, включая умеренные температуры, наличие атмосферы, воды на поверхности, ещё далека от того, чтобы предполагать там возможность появления живых существ. Проблема возникновения жизни несравненно сложнее, и мы пока далеки от понимания ключевых механизмов её зарождения. Помимо ряда необходимых условий, нужен ещё очень серьёзный фактор, своего рода триггер, «механизм запуска». Конечно, открытие экзопланет, число которых во Вселенной сопоставимо с громадным числом наблюдаемых звёзд, внушает определённые надежды, исходя даже просто из вероятностных соображений. Несмотря на то, что конфигурация (архитектура) известных экзопланетных систем сильно отличается от нашей Солнечной системы. Но обнаружить признаки жизни на таких телах существующими методами пока невозможно...
- Значит, контакта нам не ждать?
- Мы говорим лишь о примитивных формах жизни, обнаружение которых в космосе было бы настоящим триумфом науки. Вы же говорите о разумной жизни, которая несравненно сложнее и для возникновения которой существует масса дополнительных ограничений, связанных с процессами эволюции. Мы не знаем пока даже, что становится тем пусковым механизмом, который запускает процессы метаболизма, репликации и всего того, что создаёт феномен жизни.
- Что же это, Божья воля?
- Ну, я далек от теологии. Я говорю, в частности, о процессах самоорганизации в природе. С ними, как я уже говорил, связано возникновение островков упорядоченности, а применительно к биологическим системам - гомеостаза. Вслед за этим начинаются эволюционные процессы непрерывного, последовательного усложнения, в результате чего работает машина, которая характеризует функционирование живой клетки.
- Михаил Яковлевич, не могу не коснуться такого важного вопроса, как Ваше председательство в оргкомитете Циолковских чтений. Почему Вы считаете, что это направление деятельности столь важно?
- Председателем Комиссии по изучению наследия К. Э. Циолковского и Оргкомитета чтений его имени до меня был академик Авдуевский. В 2002 году, за год до своей кончины, он попросил меня сменить его на этом посту. Я долго колебался, и, наверное, если бы это был не он, человек, которого я всегда глубоко уважал, я бы вряд ли согласился. Ведь у меня и без того много обязанностей. Но тут дал согласие, а начав работу на новом поприще, осознал, что на самом деле это очень важная сторона моей деятельности.
Прежде всего, я глубже познакомился с творчеством Циолковского, который был, конечно, гениальным самоучкой. Хотя не всё в его громадном научном наследии равнозначно, его прогнозы в том, что касается ракетной техники и перспектив развития космонавтики, имеют большую историческую ценность. Проведение ежегодных Чтений позволяет вернуться к истокам творчества Циолковского и связать с ними наши сегодняшние программы и проекты, пути развития авиации и космонавтики. Это важно как для специалистов, так и для ветеранов отрасли, которые обеспечили достижения нашей страны в осуществлении космических проектов. Это своего рода ответственность перед ними. Ну и, конечно, это важно для молодёжи, у которой есть возможность, представляя доклады на Чтения, заявить о себе, опубликовать свои результаты. Я испытываю удовлетворение от того, что это научное мероприятие пользуется авторитетом прежде всего у профильных организаций ракетно-космической отрасли, но также у академических организаций. Так что, думаю, мы делаем полезное дело.
- Какие направления изучения трудов Циолковского представляются Вам наиболее актуальными?
- Все они сформулированы в названиях тех одиннадцати секций, по которым проводится работа на Чтениях. Это разработка научного наследия Циолковского, исходя из анализа его идей и теоретических работ по ключевым направлениям космической деятельности, это перспективы развития авиации и воздухоплавания, вопросы небесной механики и оптимизации траекторий космических полётов, это проблемы медико-биологических исследований и обеспечения безопасности космических полётов. Обсуждаются также проблемы школьного образования (не будем забывать, что Циолковский 40 лет жизни отдал преподаванию в школе), экономической эффективности при планировании и реализации космических программ. Наконец, значительное внимание уделяется философским проблемам, которых много в творчестве Циолковского.
- Они Вам близки? Вот, например, Циолковский считал, что жизнь разлита по Вселенной...
- Эти воззрения Циолковского разделялись многими его современниками. В наше время, с накоплением знаний о Вселенной, оптимизм существенно поубавился. Но, к сожалению, и сегодня мы не можем с уверенностью говорить о том, насколько распространена жизнь в безграничных просторах космоса и существует ли она там вообще. Нельзя, например, исключить того, что наша обитаемая планета - уникальное создание природы и что мы одиноки во Вселенной. Размышляя на эту тему и анализируя доступные данные, я сам, во всяком случае, склоняюсь именно к такого рода неутешительным выводам. Как видите, они далеки от философии Циолковского.
Но это никак не означает, конечно, что не следует искать признаков существования в космосе других цивилизаций, находящихся на стадии развития, позволяющей устанавливать межзвёздные контакты. Конечно, эта задача сопряжена с большими затратами, и поэтому пока в этом направлении сделано крайне мало. Конечно, мог бы помочь частный бизнес, но, в отличие от западных стран, его вклад в российские космические проекты совершенно незначителен.
Между тем перспективы здесь поистине необозримы. Возвращаясь к Чтениям Циолковского, могу сказать, что каждый год к ним приурочиваются международные симпозиумы. В этом году это был симпозиум по малым и микроспутникам, который проводился под эгидой ЦНИИмаша, головного предприятия нашей ракетно-космической отрасли. Это направление будущих полётов в космос сейчас активно обсуждается во всём мире. Причём речь идёт о создании не только микроспутников, но в перспективе нано-, пико- и даже фемтоспутников.
- Совсем крошечных?
- Да, и это уже реальность. Когда я начинал заниматься космическими проектами, масса наших приборов и тем более систем управления, радиопередатчиков достигала десятков и сотен килограммов, они занимали огромные объёмы. А сейчас на основе микросхем и конструкций с использованием новых технологий всё это сократилось во много раз. Например, недавно мне показали интересный пакет научных инструментов для проведения радиационных, оптических и магнитных измерений, масса которого вместе с микропроцессором не превышает десятка граммов. Становится реальным создание космических аппаратов массой не более сотен граммов. Вот на какие рубежи благодаря современным технологиям мы сейчас выходим и начинаем мыслить иными категориями.
- Потрясающе. Ведь это и с экологической точки зрения огромная польза. Космический мусор не будет обрушиваться на Землю.
- И да, и нет. Конечно, опасность выпадения на Землю крупных фрагментов космических аппаратов со временем уменьшится, но, с другой стороны, при массовых запусках микро- и наноспутников повысится степень загрязнения космоса и вероятность встречи с ними работающих космических аппаратов, в том числе пилотируемых.
В Питере не так давно проводилась конференция под названием «Безопасность космических полётов». Конечно, на ней присутствовала тема космического мусора. Помните, у Станислава Лема в одной из его новелл Йон Тихий, выйдя на космическом корабле в космос, наблюдает в иллюминатор, как вокруг него плавают консервные банки и пластиковые бутылки. Это, конечно, фантазия, навеянная тем, с чем человек уже встречается в Мировом океане.
- Иначе говоря, человек загрязнил Землю и отправился загрязнять космос...
- Да, на орбитах осталось много аппаратов, прекративших своё активное существование, и гораздо больше разнообразных фрагментов их конструкций, в совокупности образовавших космический мусор. Это становится серьёзной проблемой для космических полётов. Достаточно сказать, что сейчас в ближнем космосе объектов размером свыше десяти сантиметров, если мне память не изменяет, около 20 тысяч, а более мелких гораздо больше. Если учесть, что у таких тел высокие скорости, то столкновения с ними - серьёзная угроза, а для пилотируемых кораблей чревата катастрофой. Примеры подобных столкновений - к счастью, пока только с небольшими частицами - уже есть. Поэтому сейчас активно обсуждаются различные способы «очистки» космоса от рукотворного мусора. Но здесь мы сталкиваемся с парадоксом, о котором я говорил, в связи с будущими массовыми запусками микро- и наноспутников. Несомненно, придётся искать решение этой проблемы.
Вообще надо помнить, что новые технологии, открывающие новые технологические возможности, всегда ставят перед человечеством и новые вопросы, создают проблемы, вначале не всегда очевидные, но всегда так или иначе требующие решения. Так что новые технологии, их использование - это одновременно и новая степень ответственности за судьбу цивилизации.
Беседовала Наталия ЛЕСКОВА
Источник: «НиР» № 4, 2021