Марс и Венера — планеты, которые соседствуют с Землей, прошли похожий путь эволюции, но радикально отличаются от нашей планеты условиями на их поверхности. Почему так сложилось, каковы условия на этих планетах, возможна ли там жизнь и будущее присутствие человека — эти и многие другие аспекты изучают международные космические миссии. А делают это при помощи приборов, часть которых создана специалистами ИКИ РАН.
Александр Трохимовский, научный сотрудник отдела физики планет ИКИ РАН, участник Виртуального тура по ИКИ РАН — проекта Российского научного фонда «Наука в формате 360°», рассказал нам о том, как строится работа по изучению планет, почему Марс вряд ли колонизируют в ближайшие десятилетия и чем же столь привлекательна и интересна Венера.
— Александр, расскажите немного о себе: почему связали свою жизнь с наукой о космосе?
Я выпускник физического факультета МГУ. И признаться, в Институте космических исследований оказался скорее случайно, ведь я никогда не грезил космосом. Меня пригласили в отдел физики исследования планет, где разрабатываются спектрометры, при помощи которых изучаются атмосферы других планет. Эта тема была актуальна, я согласился.
Вообще не могу сказать, что в науке работают люди, такие карикатурные, которые грезят только космосом, исследованиями. Нет, очень много специалистов, которые просто делают свое дело, безо всякой романтики. Хотя, конечно, да, наверное, наша работа намного интереснее большинства других за счет того, что мы занимаемся планетами, космосом и мир вокруг ощущаем немного по-другому. Сфера наших интересов простирается за пределы Земли, и иногда даже очень далеко. Хотя для тех, кто занимается пульсарами и черными дырами, Марс и Венера — это что-то заурядное. Но для меня и моих коллег, наоборот, эти планеты интересны, потому что до них можно все-таки дотянуться, долететь. Наши приборы летают вокруг разных планет, проводят измерения, и это намного интереснее и эффективнее, чем наблюдение земных телескопов.
— Вы изучаете атмосферы Марса и Венеры, почему именно эти планеты?
Прежде всего, как я уже сказал, они близкие, доступные для космических аппаратов. Они имеют атмосферу. На Меркурии, например, атмосферы нет. Планеты-гиганты слишком не похожи на Землю. А вот Марс и Венера близки к нашей планете эволюционно: в процессе развития Венера обрела плотную атмосферу, а Марс, наоборот, атмосферу потерял. И именно с точки зрения эволюции, того, какие изменения происходят с планетами, их атмосферами в течение миллиардов лет, Марс и Венера максимально интересны для сравнения с Землёй.
— Как строится ваша работа по изучению атмосфер?
Как правило, все наши проекты — это многолетние действа, начинающиеся с задумки, обоснованной научными задачами, интересом. Например, для определенной космической миссии научные группы, в том числе международные, предлагают приборы, и не только приборы, назовем это космические эксперименты, которые будут решать ту или иную задачу. Допустим, какие-то гиперспектральные фотографии, исследования атмосферы. Потом этот проект потихоньку обрастает плотью — начинают создаваться сами приборы. Параллельно создается космический аппарат, наземный сегмент для передачи данных. Дальше — космический аппарат улетает в космос, и начинается то, что называется летные испытания. Если аппаратура успешно доставлена на орбиту или на поверхность другой планеты, она начинает передавать данные на Землю. И, казалось бы, фотография или более специфичные данные получены, все работает. Но нет. Теперь полученные данные необходимо скрупулезно обрабатывать. И зачастую эта обработка делается не один раз: калибровка, анализ, трактовка. И только в конце в виде научных публикаций мы выдаем научный продукт.
— Какие задачи решает ваш проект, посвященный исследованию атмосфер Марса и Венеры?
Наши приборы являются частью миссии Exomars. Это миссия Европейского космического агентства (ESA) с долгой историей, проект затевался более 20 лет назад, претерпел некоторое количество изменений по своей форме и структуре. Была кооперация ESA и NASA, которое вскоре вышло из проекта, спустя время к проекту присоединился Роскосмос. При поддержке Академии наук, нашего института и НПО им. Лавочкина было сделано некоторое количество приборов, посадочная платформа. Предполагалось, что будет два запуска с разницей в два года — сначала на Марс отправится орбитальный аппарат с приборами, позже марсоход. Орбитальный аппарат Trace Gas Orbiter улетел в 2016-м, там стоит наш спектрометрический комплекс Atmospheric Chemistry Suite. И он продолжает работать, передавать данные, которые расшифровываются, на их основе делаются научные статьи. А вот вторая часть Exomars так и не была реализована, хотя марсоход, посадочная платформа были готовы к отправке на Байконур.
Задач у нашего прибора в исследовании атмосферы много. В том числе и изучение пресловутого водяного пара. Пресловутого, потому что раз в пару лет в новостях можно видеть заголовки, что российские или британские ученые обнаружили воду на Марсе. Разговор каждый раз касается водяного пара, который есть в атмосфере Марса. Это известно много десятилетий, это не новость. Новость заключается в том, что никогда ранее его никто не измерял настолько хорошо и аккуратно, как мы сейчас, — я имею в виду диапазон высот: с очень маленьких до очень больших, более 100 километров. И в течение года мы можем отслеживать сезонные вариации. Помимо водяного пара, в атмосфере Марса есть много других аспектов, которые определяют марсианскую погоду: аэрозоли, частички льда, содержание других газов, которые могут указывать или не указывать на какое-то биологическое присутствие на Марсе, метан. Недавно нами был обнаружен хлороводород в атмосфере, и сейчас исследуется его природа.
— Есть ли подобные исследования в России? В мире?
Без ложной скромности, результаты, которые мы сейчас получаем по Марсу, — на самом острие актуальности научных задач. И лучше нас в мире никто этого не делает. Это заслуга и нашей аппаратуры, и коллектива ученых, которые занимаются обработкой. Благодаря накопленному опыту интерпретация результатов на высочайшем уровне мировых исследований.
Если говорить про нашего прямого конкурента, заклятого друга, — это бельгийский прибор, который тоже находится на борту Exomars. Да-да, на одном космическом аппарате находятся близкие по своей сути и научным задачам приборы — бельгийский и наш. И наш объективно лучше за счет большей чувствительности.
Конечно, есть еще миссии — The Emirates Mars Orbiter и другие, — и я не могу говорить, что мы лидируем по всем направлениям, но по некоторым исследованиям мы ушли на десятилетия вперед. Никто лучше в обозримом будущем ничего не сможет сделать.
— Сейчас очень много разговоров о колонизации Марса. На ваш взгляд, это возможно?
Колонизация марса гипотетически возможна. Фантастические фильмы показывают нам разные сценарии. На Марсе не самые ужасающие условия. На Земле можно найти и хуже: где-нибудь глубоко под землей или глубоко под водой, где перепад давления относительно привычного намного больше, чем на Марсе. Да, на Марсе разряженная атмосфера, как на 35 километрах над поверхностью Земли. Выработку воздуха можно было бы придумать, от радиации спрятаться под грунт, но вопрос — зачем? Поэтому, я думаю, что на нашем веку о колонизации Марса серьезно речи идти не может. Может быть, должен случиться какой-то технологический прорыв для того, чтобы об этом было актуально говорить.
— А в целом, на сегодняшний день достаточно информации о Марсе, чтобы строить планы о колонизации?
Информации у нас довольно много, и по большей части благодаря нашей миссии. Если говорить об атмосфере, то мы с точностью знаем содержание газов, давление, температуру, знаем, как меняются сезоны и т. д. А вот чего мы не знаем про Марс, так это того, что находится под поверхностью. Несмотря на орбитальные миссии, оснащенные радарами, которые в общем-то могут заглянуть в подповерхностный слой на многие метры, но все равно точный состав неизвестен. По нынешним представлениям, например, под поверхностью Марса довольно много водорода, и этот водород ассоциирует с водой. Значит, под поверхностью много льда, и он необходим для колонизации. Но пробурить так, чтобы подтвердить его наличие и количество, не может пока ни один марсоход. А вообще есть ощущение, что научное исследование Марса на ближайшие десятилетия немного забуксует, потому что эпоха открытий закончилась. Остается ждать, когда туда долетят люди.
— Почему ученые заинтересованы в изучении Венеры?
Венера — наша соседка, но на ее поверхности сильнейшее давление, очень высокие температуры (около 500 градусов). И туда попасть, там выжить намного сложнее, чем на марсианской поверхности. Тем она и интересна. И хотя история изучения Венеры довольно богата, вопросов с научной точки зрения к этой планете все равно много: мы знаем о климате, составе атмосферы, но загадкой остается, как там поглощается ультрафиолет, как происходит суперротация — вращение атмосферы вокруг само́й твердой планеты и много других. Кроме того, важно попасть на поверхность и получить дополнительные снимки.
— Но ведь там высокие температуры, как происходит измерение?
Все станции, которые работали на Венере, работали не больше часа. Да и аппараты планируемых миссий не смогут провести там больше времени: прилететь, сесть на поверхность, быстро провести измерение, сфотографировать. И всё. Через час всё погибнет, аппаратура не сможет выдержать.
— Поделитесь вашими планами в области науки?
Чрезвычайно приятно, что в наших руках — у меня и у коллег — находится полный цикл исследования: от планирования экспериментов, понимания того, что нужно измерить на других планетах, чтобы добавить новый кирпичик в пирамиду научных знаний до реализации задуманного.
Горизонт планирования наших миссий велик. Например, европейская венерианская миссия полетит в 2030 году, в 2035 появятся первые данные, которые можно будет обрабатывать. А ведь это 10 лет. Ну пожалуйста, вот что вы будете делать через 10 лет? Я, наверное, если все пойдет хорошо, буду обрабатывать данные с Венеры. И это очень интересно — участвовать в таких проектах.
Сейчас ведутся переговоры с Индией и Китаем по нашему участию в их планетных миссиях. Есть проекты, где вот именно сейчас изготавливаются детальки, собираются оптические схемы. Exomars передает данные, которые мы обрабатываем и которые представляют огромный интерес.
Поэтому мой интерес — в продолжении этой деятельности. И очень хочется, чтобы нас и дальше поддерживали и Роскосмос, и министерство образования. Ведь один в поле не воин, и конечно, вся наша работа требует и человеческих, и административных, и материальных ресурсов. Так что мы с удовольствием продолжаем и с большим интересом смотрим, что же получится во всех направлениях нашей деятельности.