"Спектр-Р" — единственный в настоящее время российский космический телескоп. Самая удаленная часть его орбиты находится в 350 тысячах километрах от Земли. Научный спутник оборудован параболической антенной диаметром 10 метров. Но в Книгу рекордов Гиннеса он попал не за это, а за возможность работы в паре с наземными телескопами, когда условная антенна раздвигается на сотни тысяч километров, превращая все это в самый точный на сегодняшний день измерительный инструмент человечества для изучения Вселенной в радиодиапазоне — проект "Радиоастрон". Условная антенна обеспечивает исследования космических объектов, в основном ядер далеких-далеких галактик, с рекордным угловым разрешением, достигающим 10-миллиардных долей угловой секунды.
Космический аппарат был запущен в космос в 2011 году и переработал гарантийный срок в три года и первоначальную научную программу в пять лет, продолжая трудиться до последнего момента. После новогодних каникул, 10 января, аппарат не вышел на работу. Он замолчал. Спутник точно жив – его системы функционируют, однако команды с Земли телескоп не принимает. Пока специалисты Роскосмоса и НПО им. Лавочкина безуспешно пытаются выйти на связь со спутником, руководитель научной программы проекта "Радиоастрон", заведующий лабораториями ФИАН и МФТИ, член-корреспондент РАН Юрий Ковалев в интервью специальному корреспонденту РИА Новости Дмитрию Струговцу рассказал о научных достижениях уникальной космической обсерватории.
— Все знают про американский телескоп "Хаббл", но мало кто слышал о российском телескопе "Спектр-Р" и проекте "Радиоастрон", который он формирует вместе с наземными телескопами. Почему так получилось?
— Я думаю, что это связано с большим успехом "Хаббла". Утверждение, относящееся к "Спектру-Р", относится и к большинству других космических телескопов, которые мы, астрофизики, очень любим, уважаем и чьими данными активно пользуемся. Я могу назвать десяток космических телескопов, данные которых использую в своей научной деятельности, хотя, конечно, "Спектр-Р" для меня стоит на первом месте. Если же спросить людей на улице про космические телескопы, все пожмут плечами и вспомнят только "Хаббл". Не забудем также и про разницу в суммарной стоимости проектов как минимум на порядок.
— В то числе, главным образом, это, наверное, связано с тем, что "Хаббл" работает в оптическом и ультрафиолетовом диапазоне, а "Спектр-Р" изучает радиоволны?
— Наверное. Красивые изображения космоса в видимом свете мало кто переплюнет в смысле успешности PR, факт.
— В чем уникальность "Спектра-Р"?
— Для науки скорее стоит говорить о проекте "Радиоастрон", поскольку космический аппарат "Спектр-Р" является частью наземно-космического интерферометра. Это самый зоркий глаз, построенный за всю историю человечества. И это действительно так. Это система, которая имеет самое высокое угловое разрешение, когда-либо достигнутое человечеством при исследованиях космоса. Все задачи по исследованию объектов Вселенной, которые требуют изучения в мельчайших деталях, например, ядра галактик, области, близкие к черным дырам, вопросы формирования горячих и быстрых выбросов из центров галактик, могут изучаться только с помощью такой системы. Фактически на протяжении десятков лет, если не полувека, многие вопросы оставались без ответа, пока не появился "Радиоастрон". С ним нам удалось решить ряд научных задач, которые в принципе были не решаемы ранее. Теперь в данной нише ряд проблем закрыт. Или, наоборот открыт, тут как считать.
Если думать о следующих шагах, то надо значительно уменьшать длину волны наблюдения. На "Спектре-Р" мы работаем в сантиметровом диапазоне длин волн, надо уменьшать до миллиметров. Технически это тяжелее, но и мы получаем опыт, растем технически. Следующий шаг – реализация проекта "Миллиметрон" — космического телескопа, работающего в миллиметровом и даже короче диапазоне волн. Уменьшение длин волн дает нам выигрыш по двум показателям: угловое разрешение интерферометра увеличивается еще больше, а космические объекты становятся более прозрачными — эффекты рассеяния и поглощения становятся значительно слабее, поэтому мы сможем видеть глубже.
— Что значит глубже?
— Центр нашей галактики от "Радиоастрона" спрятан рассеянием, потому что по дороге от Земли до центра Галактики, где находится черная дыра массой четыре миллиона масс Солнца, расположено достаточно плотное облако. Оно рассеивает радиоизлучение, поэтому центр Галактики для нас выглядит как фонарь в тумане. Если использовать для исследований короткую длину волн, этой проблемы уже не будет. Когда мы запускали "Радиоастрон", мы думали, что нет никаких шансов обойти данное ограничение. Однако после запуска, сами того не ожидая, открыли новый эффект рассеяния радиоволн, который позволит решить двуступенчатую задачу: определить с высокой точностью характеристики параметров рассеяния, а потом, применив их к полученным данным, попытаться восстановить исходное изображение объекта, скрытого за галактическим туманом. Обработка этих данных — очень тяжелая задача. Мы до сих пор ею занимаемся. Уйдем на короткие длины волн c "Миллиметроном" – увидим центр Галактики относительно легко.
— Когда проект "Миллиметрон" придет на смену "Радиоастрону"?
— Я могу ссылаться только на принятую Федеральную космическую программу. На сегодняшний день "Миллиметрон" включен в нее, при этом дата запуска запланирована на срок после 2024 года.
— Можно ли как довод в пользу ускорения реализации проекта "Миллиметрон" использовать довод о неполадках на "Спектре-Р"?
— "Спектр-Р" в два с половиной раза перекрыл гарантийный срок работы и в полтора раза ожидаемое время активного существования. Я бы сказал, что не неполадки на "Спектре-Р", а именно громадный успех, который российские инженеры, конструктора и ученые достигли в этом проекте, должен стать доводом в пользу ускорения создания нового научного инструмента. Я бы на месте Роскосмоса подумал, раз ребята смогли одно, наверное, они смогут сделать и следующий, более сложный и интересный шаг. На примере "Радиоастрона" мы показали, что запускаешь в космос телескоп, который улучшает возможности наземных телескопов в десять и более раз, и ты гарантированно получаешь новые прорывные научные результаты.
— Можно ли сказать, что "Спектр-Р" в рамках проекта "Радиоастрон" на сто процентов выполнил поставленные в начале миссии задачи?
— У разных ученых будет разный взгляд на начальную научную задачу "Радиоастрона". Каждый ученый ожидал от него чего-то своего. Я бы сказал, что на сегодня "Радиоастрон" выполнил и перевыполнил те задачи, которые российские ученые и мировое сообщество перед ним поставило. В каких-то вещах мы смогли добиться гораздо большего, чем рассчитывали, какие-то вещи стали неожиданными для нас, где-то нам повезло меньше. Например, центр галактики Дева-А мог бы быть более прозрачным. Мы все же надеялись через плазму в центре Девы-А увидеть тень черной дыры. И углового разрешения нам хватало. Но еще перед запуском "Радиоастрона" мы понимали, что должно повезти с точки зрения поглощения излучения. Точнее, его отсутствия. Не повезло.
Но, честно, говоря, мы и так перевыполнили планы и работали далеко за пределами первоначальной научной программы.
— Какие самые интересные открытия сделал "Спектр-Р" к сегодняшнему дню?
— Выберу для вас несколько результатов на свой вкус. Итак, проект позволил определить истинную яркость квазаров. До запуска "Радиоастрона" ответ на этот вопрос был неизвестен. Высказывались утверждения, что ядра квазаров не такие яркие, что мы сможем увидеть на "Радиоастроне" лишь несколько штук на всем небосклоне, потому что их ядра не могут быть ярче определенного теоретического предела. "Радиоастрон" успешно измерил уже более полутора сотен ядер галактик. Показал, что они в 10-100 раз ярче, чем предел, предсказанный теорией. Это открытие привело к пересмотру природы излучения квазаров.
Второй результат: решение вопроса о механизме формирования выбросов узкой, яркой и горячей плазмы из центров галактик. Ученые считали, что это делается при помощи закрутки от вращающейся сверхмассивной черной дыры в центрах галактик. "Радиоастрон", построив красивейшее изображение выброса в галактике Персей-А, впервые в истории смог измерить ширину его основания, и джет, скорее всего, формирует закрутка не от центральной черной дыры, а от аккреционного диска вокруг нее.
© Предоставлено Юрием Ковалевым
Выброс из галактики Персея-А
А вот этот результат для нас был совсем неожиданным. "Радиоастрон" открыл новый эффект рассеяния радиоволн в плазме. Мы считали, что любой закрытый облаком межзвездной плазмы объект для нас будет выглядеть размытым как фонарь в тумане. Однако оказывается, что на фоне размытой картинки выявляются мелкие точки. По ним можно определять свойства турбулентности и плотность облака, а затем использовать эту информацию для восстановления испорченного изображения объекта. Этот эффект необходимо учитывать в попытках увидеть тень от центральной черной дыры в нашей Галактике. Этого раньше никто не понимал.
— Ровно год назад вы сообщали, что в начале 2019 года могут быть оглашены результаты проверки принципа теории относительности Эйнштейна, полученные с помощью "Спектра-Р". Когда ждать результатов?
— У научной группы есть первые результаты, они опубликованы в 2018 году. Пока базовый принцип ОТО, так называемый принцип эквивалентности, подтверждается. Жду, что финальные результаты анализа десятков проведенных экспериментов будут опубликованы в этом году. Все научные данные уже собраны, и в настоящее время группа проводит их обработку. В зависимости от полученного результата, мы либо продолжим жить в мире Общей теории относительности, либо теоретики будут основывать на новых данных свои новые теории.
— Сколько научных организаций и из каких стан приняли участие в работе с "Радиоастроном"?
— Если речь об ученых-авторах, которые подают заявки с идеями наблюдений, обрабатывают данные и пишут статьи, то таких ученых больше 200 человек из 20 стран мира. Наибольшее количество исследователей из России, следом идут Германия, Испания, США, Австралия и Канада. Кроме этого, учитывая, что интерферометр "Радиоастрон" по своей природе глубоко международный, ежедневно большое число ученых и инженеров участвуют в обеспечении его работы. За семь с половиной лет, которые мы работаем и, надеюсь, будем работать и дальше, мы вели совместные наблюдения с более чем 60 крупными и крупнейшими наземными радиотелескопами России, Европы, США, ЮАР, Китая, Южной Кореи, Японии.
— А как же санкции?
— Фундаментальная наука, к счастью, находится вне политики. Достаточно вспомнить первые успешные эксперименты радиоинтерферометра со сверхдлинной базой между телескопами СССР и США в годы холодной войны. Ситуация была тяжелее. Но и тогда и сейчас наука и культура — это каналы продолжающегося активного международного сотрудничества, общения, которые могут, надеюсь, помочь нормализовать и ситуацию в целом.