Цивилизация
В честь годовщины запуска первого искусственного спутника Земли, состоявшегося 55 лет назад на космодроме Байконур, Институт космических исследований РАН проводит очередные, на этот раз юбилейные, Дни космической науки, в рамках которых были прочитаны научные доклады по первым результатам работы четырех российских проектов по исследованию космоса, стартовавших за последние два года. Речь идет о проекте «Радиоастрон», первом в истории космическом радиоинтерферометре с экстремальным угловым разрешением (запущен 18 июля 2011 года), приборном комплексе «Плазма-Ф» для измерения параметров околоземной и межпланетной плазмы, солнечного ветра и энергичных частиц, проекте «Чибис-М» (запущен 25 января 2012 года), предназначенном для изучения грозовых разрядов из космоса и детектирования «грозовых» гамма-квантов, а также российском приборе ДАН, установленном на американском марсоходе Curiosity и предназначенном для поиска водородсодержащих соединений, в том числе воды, в грунте Марса.
Российские приборы и детекторы, задействованные в этих экспериментах, уникальны, а получаемые с них данные несут информацию, чрезвычайно важную для понимания процессов, происходящих в ближнем и дальнем космосе и вызывающих неизменный интерес у широкой публики.
Например, это «экстремальная» физика квазаров, гипотетических черных дыр и «кротовых нор», связывающих, как считают некоторые теоретики, разные вселенные («Радиоастрон»), механизм взаимодействия земного и солнечного вещества, а также циклическая активность Солнца («Плазма-Ф»), физика грозовых разрядов, сопровождаемых сверхмощными выбросами энергии, в том числе в гамма-диапазоне («Чибис-М»), не говоря уже о такой хрестоматийной проблеме, как «есть ли жизнь (или условия для таковой) на Марсе?», связанной с «влажным» прошлым этой планеты (практически доказанным, и в немалой степени — с помощью российских приборов) и ее последующей эволюцией.
Все докладчики, выступавшие на научной сессии, констатировали хорошую работу российских детекторов и оборудования, как выведенных на земную орбиту, так и доставленных на другую планету.
Это, по их мнению, еще раз подтверждает: неудачи и задержки, преследующие российских исследователей космоса последние несколько лет, связаны не с кризисом идей и плохим качеством собственно исследовательской аппаратуры, а с инфраструктурой, обеспечивающей вывод этой аппаратуры в космос.
Так, никаких замечаний по работе аппаратуры «Радиоастрона» не сделал докладчик Юрий Ковалев, ведущий научный сотрудник Астрокосмического центра Физического института им. П. Н. Лебедева РАН. Он отметил, что основные потери данных (до 10% сеансов наблюдений), поступающих с этого радиотелескопа, происходят на Земле в частности из-за проблем с наземной электроникой. Так, по этой причине, например, были потеряны все результаты работы «Радиоастрона» в режиме интерферометра в связке с американским радиотелескопом в Грин-Бэнке — крупнейшим в мире полноповоротным параболическим радиотелескопом.
Что касается самого «Радиоастрона», то единственной проблемой, впрочем — непринципиальной, стала непредвиденная потеря чувствительности телескопа на коротких волнах — 1 см и 6 см, что, скорее всего, связано с качеством поверхности зеркала, а также невозможность проводить поляризационные наблюдения в диапазоне 6 см, связанная с техническими особенностями телескопа, выявленными уже в процессе его работы.
Как бы то ни было, все мелкие технические проблемы, перечисленные докладчиком, меркнут перед первыми научными результатами, полученными с помощью этого прибора.
Так, в марте 2012 года с помощью «Радиоастрона» было проведено первое картографирование быстропеременного блазара 0716+714 (блазар – активное галактическое ядро, которое выбрасывает релятивистскую струю вещества, направленную точно на нас, из-за чего источник видится очень ярким, как прожектор, направленный на наблюдателя), при этом рекордно низкое за последние пять лет падение излучения этого объекта было измерено на рекордно же низких значениях, ранее недоступных радиоастрономам. Одновременно была впервые измерена ширина сопла релятивистской струи, составившая 0,3 парсека, а также яркость этого блазара, составившая 2Х10 в 12-й степени К. Также было подтверждено, что переменность этого блазара связана не с мерцанием самого объекта, а является результатом экранирования излучения межзвездной плазмой, что положило конец продолжительной дискуссии вокруг сценария, объясняющего переменное излучение 0716+714.
Среди других достижений «Радиоастрона» — обнаружение компактных деталей в активном галактическом ядре OJ 287 — квазаре, знаменитом тем, что он содержит две черные дыры, обращающиеся вокруг общего центра масс с периодом 12 лет.
Картографирование центральной области квазара и обнаружение компактных деталей в ней создатели «Радиоастрона» называют «рекордным на сегодня результатом». Это детектирование реализует собой угловое разрешение примерно на порядок лучше максимально достижимого с помощью наземных интерферометров на этой длине волны и в сотни раз лучше разрешающей силы космического телескопа им. Хаббла.
О последних новостях «Плазмы-Ф» доложил Георгий Застенкер, ведущий научный сотрудник Института космических исследований РАН и заместитель научного руководителя этого эксперимента. В частности, сравнение данных о быстрых изменениях плотности и скорости солнечного ветра с данными американского спутника WIND показало, что российский плазменный спектрометр регистрирует очень быстрые, продолжительностью менее секунды, колебания плотности, которые не «замечает» американский детектор. Также благодаря российскому спектрометру были выявлены быстрые вариации (2–9%) относительного содержания ионов гелия в солнечном ветре, при этом соотношение ионов гелия к протонам нелинейно зависит от плотности протонов (ядер водорода) — «уникальный и неожиданный факт, требующий объяснения», по словам докладчика.
Помимо этого, были выявлены интересные детали строения солнечного ветра: выяснилось, что поток ионизированного солнечного вещества состоит из отдельных струй с разными — до доли градусов — направлениями движения. Но что рассекает эти струи, заставляя их двигаться под разными углами, пока тоже непонятно.
За время работы другого исследовательского аппарата — «Чибис-М» — были определены зоны, наиболее перспективные для регистрации молниевой активности. За восемь месяцев зарегистрировано уже несколько сотен срабатываний детектора, из них более сотни связаны с короткими и мощными грозовыми разрядами. Также идет накопление статистики по гамма-квантам предположительно грозовой природы, вызывающим наибольший интерес в научном сообществе после их относительно недавнего открытия.
Не менее сенсационными обещают стать и результаты работы другого российского детектора — нейтронного спектрометра ДАН, установленного на американском марсоходе Сuriosity.
Первое включение прибора на поверхности Марса состоялось 9 августа 2012 года. В полном объеме ДАН заработал 17 августа, и сейчас ДАН работает как в пассивном, так и в активном режимах, измеряя содержание воды и водородсодержащих соединений вдоль пути движения марсохода. Докладчик Игорь Митрофанов, заведующий лабораторией космической гамма-спектроскопии ИКИ РАН, воздержался от развернутой демонстрации и научной интерпретации первых данных, полученных со спектрометра, сославшись на договоренность с коллегами из NASA не озвучивать результаты миссии раньше времени.<1>
Он только отметил, что процентное содержание воды в реголите (грунте) кратера Гейла оказалось намного меньшим (до 2–3%) по сравнению с данными, полученными с другого российского нейтронного детектора водорода, установленного на борту орбитального аппарата Mars Odyssey.
Возможно, предположил докладчик, это связано с неравномерным распределением воды в реголите кратера, бывшего когда-то озером, и последующие наблюдения дадут все-таки цифру 7%. Но говорить об этом пока рано: американский марсоход только приступил к выполнению научной миссии.