Цивилизация
Вслед за американцами, более или менее определившимися со своими ближайшими планами исследования космоса с помощью космических аппаратов, европейцы выбрали научные миссии, которые отправятся на орбиты в 2015–2025 годах. Среди них три миссии для исследования Солнечной системы и три космических телескопа. Высокую оценку получил аппарат для исследования космоса в рентгеновском диапазоне, так что рентгеновские астрономы, обиженные решением американского научного сообщества, могут вздохнуть спокойнее.
На прошедшей неделе в Париже завершилось заседание Совета по космической науке Европейского космического агентства (ESA), на котором были выбраны восемь миссий, наиболее нужных, по мнению учёных, для исследования космического пространства. Программа Cosmic Vision 2015–2025 ставит своей целью исследования по четырём направлениям: образование в космосе планет и условий, пригодных для развития жизни, происхождение и формирование Солнечной системы, фундаментальные законы космоса, а также происхождение, структура и эволюция Вселенной.
«Космическое видение-2015–2025» предусматривает отправку в космос шести аппаратов в течение примерно десяти лет. Чиновники ESA условно делят их на миссии «размеров» M и L: первые должны стоить не более 300 млн евро, вторые – до 650 млн.
Всего на рассмотрение научного совета были представлены 50 проектов. Среди них были и спутники для поиска внесолнечных планет, исследования планет нашей собственной звёздной системы — в первую очередь, Юпитера и Сатурна, а также их спутников Европы и Энцелада, под ледяной поверхностью которых могут присутствовать океаны жидкой воды. Другие миссии нацелены на исследования эволюции нашей Вселенной в целом, её состава и даже проверки фундаментальных законов тяготения.
В итоге были выбраны восемь победителей. Каждый из них пока ещё не очень чётко определён. Где-то есть лишь общая концепция миссии, где-то уже ясно, сколько спутников должны отправиться в космос, но где-то есть и чёткое понимание, какой аппарат и куда должен быть запущен и какими инструментами его надо снабдить. Однако во всех случаях имеется чёткое понимание научных задач, решению которых должны помочь космические аппараты. Именно их и оценивала комиссия ESA.
Одной из отличительных черт большинства миссий-победителей является то, что они предполагают работу на орбите сразу нескольких аппаратов, которые вместе могут дать ответы на вопросы, которые были бы неразрешимы для одного большого спутника, даже если бы он был укомплектован всеми приборами, находящимися на отдельных малых спутниках. Этот тренд вообще явно вырисовывается в последних проектах: можно вспомнить и проект Cassini-Huygens, и недавно запущенный японский аппарат для исследования Луны, и пока ещё лишь проектируемую космическую обсерваторию LISA для наблюдения гравитационных волн. Кроме того, большинство проектов планируется реализовать в сотрудничестве с другими космическими агентствами, в первую очередь американской NASA и японским агентством космических и научных исследований JAXA.
Российских коллег европейские учёные, увы, не упоминают.
Единственный проект, который изначально планировался как российско-европейский, — космическая обсерватория «Миллиметрон», предназначенная для исследований Вселенной в субмиллиметровом и далёком инфракрасном диапазоне излучения с беспрецедентным угловым разрешением, — в список победителей не попал. Российские специалисты надеялись, что ESA возьмёт на себя часть финансирования проекта в обмен на долю времени, которое будет предоставлено на исследования по программам европейских астрономов, — у обсерваторий, особенно космических, это основная «валюта» в полном соответствии с принципом «время — деньги».
Победителями в итоге стали четыре аппарата для астрономических наблюдений и четыре — для исследования планет. Позднее будет сделан окончательный выбор в пользу шести спутников.
«Астрономические» аппараты будут исследовать загадочную «тёмную энергию», ускоряющую расширение Вселенной, искать новые планеты у других звёзд, а также исследовать космос в инфракрасном и рентгеновском диапазонах.
Первым в списке идёт как раз проект исследования тёмной энергии. Это может быть проект DUNE (Dark UNiverse Explorer), задачей которого станет получение глубоких и чётких фотоснимков больших участков неба, на которых учёные станут искать небольшие искажения формы далёких галактик, вызванные влиянием слабого гравитационного линзирования галактик и их скоплений, лежащих на луче зрения. Вторым вариантом является проект SPACE (SPectroscopic All-sky Cosmic Explorer) — он будет осматривать весь небосвод, получая один за другим спектры множества далёких галактик в ближней инфракрасной области спектра. Помимо исследований тёмной энергии он должен дать огромное количество информации для изучения эволюции молодых галактик.
Другим важным направлением является поиск планет за пределами Солнечной системы. Эту функцию будет выполнять проект PLATO (PLAnetary Transits and Oscillations of stars). Он сможет замечать очень небольшие изменения яркости звёзд, вызванные прохождением планет по их поверхности. Заодно «Платон» позволит фиксировать изменения блеска за счёт упругих колебаний внутри звёзд, что позволит «заглянуть внутрь» далёких светил. По мнению многих исследователей, эта его «вспомогательная» функция для науки куда важнее, чем поиск внесолнечных планет.
Японский проект SPICA оказался удачливее российского «Миллиметрона». Европейцы согласились внести свой вклад в виде создания «космического каркаса» — спутника, на котором будет укреплён телескоп, а также вывести его в космос. Эта космическая обсерватория будет работать в среднем и далёком инфракрасном диапазоне. Предполагается, что она будет оснащена крупным зеркалом диаметров до десятка метров, температура которого будет поддерживаться на очень низком уровне. С точки зрения Cosmic Vision, основная задача аппарата — подробные исследования пылевых дисков вокруг других звёзд, в которых, по современным представлениям, формируются молодые планеты. Ожидается, что на телескопе также будет установлен так называемый коронограф — устройство, которое позволит закрывать яркий звёздный диск, чтобы он не мешал обнаруживать слабое свечение планет и пыли, рассеивающих излучение центральной звезды.
Бальзамом на сердце рентгеновских астрономов стало то, что среди победителей оказался проект XEUS (X-ray Evolving Universe Spectrometer), название которого по-английски произносится также как Zeus — Зевс. Это космическая обсерватория, которая сможет получать спектры рентгеновского излучения далёких объектов с очень высоким разрешением. Она будет состоять из двух спутников — зеркала и детектора, сопровождающих Землю в её орбитальном движении вокруг Солнца, находясь в так называемой второй точке Лагранжа L2.
Задачами этого инструмента станут исследования происхождения, роста и нынешнего поведения сверхмассивных чёрных дыр в центрах галактик, эволюции крупномасштабной структуры Вселенной, поведения вещества в сверхсильных гравитационных и электромагнитных полях чёрных дыр и нейтронных звёзд, космическая химия и так далее. Ожидается, что к этому грандиозному проекту должны подключиться и другие космические исследовательские агентства. В частности, если NASA решит последовать совету независимой экспертной группы, не слишком высоко оценившей проект Constellation-X, американским астрономам ничего не останется, как присоединиться к европейскому XEUS.
Для исследования Солнечной системы выбраны также четыре проекта.
Первый из них — Laplace, названный в честь великого французского астронома, механика и математика Пьера-Симона Лапласа. Ожидается, что в рамках этого проекта к Юпитеру отправятся три спутника. Юпитер и его спутники, как заметил ещё Галилей, — это Солнечная система в миниатюре, и один из самых интересных объектов этой системы — второй из галилеевых спутников Юпитера, Европа. Её поверхность покрыта льдом, испещрённым системой трещин, под которым, судя по всему, находится океан жидкой воды. Приливы на Европе, вызванные близостью Юпитера, разогревают её внутренности, и спутник является очень активным с геодинамической точки зрения. Ожидается, что один из аппаратов, названных в честь Лапласа, займётся изучением Европы, задачей другого станут исследования остальных спутников Юпитера, а магнитосферой, атмосферой и внутренним строением планеты-гиганта займётся третий аппарат миссии. Ожидается, что Laplace должен быть совместным проектом ESA и NASA.
Не менее интересно и то, как дела обстоят на Энцеладе — спутнике Сатурна, также покрытом толстым слоем водного льда. Из-под этого слоя бьют мощные гейзеры водяного пара, так что наличие жидкой воды здесь также не исключено, и причина этого, видимо, та же — близость к массивной планете. Кроме того, моря жидких углеводородов обнаружены под мощной атмосферой другого спутника — Титана, так что грех не отправить к Сатурну тандем из двух спутников. Именно так — Tandem — и будет называться совместная миссия ESA и NASA к Титану и Энцеладу. Один из аппаратов будет изучать то один спутник Сатурна, то другой, второй приблизится к Титану и попробует выбросить на его поверхность четыре небольших зонда. Три из них должны опуститься на поверхность в заранее выбранных местах, а четвёртый будет, по сути, воздушным шаром. Аэростат, как надеются учёные, сможет в течение долгого воздухоплавания в атмосфере Титана собрать много информации о её составе, а возможно, и о том, что присутствует под слоем облаков и рыжего тумана, скрывающих поверхность спутника от внешнего наблюдателя.
Запущен будет лишь один из аппаратов — Laplace или Tandem. Какой именно, должны в ближайшие годы решить европейское и североамериканское космические агентства.
Ещё один аппарат называется именем великого путешественника Марко Поло. Он отправится к одному из потенциально опасных астероидов или комет, иногда сближающихся с Землёй. Совместный проект с японским космическим агентством, Marco Polo должен будет прибыть на одно из малых тел, приземлиться на его поверхность, взять пробы вещества и вернуть их на Землю в небольшой капсуле. У Японии уже есть опыт — может, не совсем удачный — приземления на астероид Итокава. Его исследовал космический аппарат «Хаябуса», запущенный в 2003 году.
Ещё один совместный европейско-японский проект — Cross-scale, предполагающий запуск в космос сразу 12 небольших спутников. Впрочем, они останутся более или менее вблизи Земли, исследуя окружающую нашу планету космическую плазму. Одна из основных задач спутника — детальное изучение распространения ударных волн, образующихся при столкновении быстрой горячей плазмы, выброшенной вспышками на Солнце, с земной магнитосферой, защищающей нас от этих ударов. Кроме того, спутники помогут и пониманию общефизических законов образования ударных волн в плазме и механизмов магнитного перезамыкания, важных не только для астрономии, но и, например, создания термоядерного реактора.
Детальных планов на то, как именно будут выглядеть все эти космические аппараты, у учёных пока нет, но первые проекты спутников, способных реализовать намеченные цели, должны быть представлены уже до конца года. Теперь начинается фаза оценки проектов. Ожидается, что до конца 2009 года должны быть представлены подробные планы создания аппаратов, а в следующие полтора года они пройдут утверждение агентством. После этого начнётся их финансирование и реализация, и первые два аппарата — один класса L и один класса M — будут запущены уже в 2017 или 2018 году.