Ученые за последние годы совершили множество открытий в области астрономии и астрофизики, благодаря которым человечество сделало смелый шаг на пути практического освоения космоса — сейчас уже работают (а в ближайшее время будут запущены новые) космические миссии по изучению планет, Луны и малых тел Солнечной системы. О том, на каком этапе находится проект современного космического телескопа "Спектр-Ультрафиолет (Спектр-УФ)", который придет на смену космическому телескопу им. Хаббла, стоит ли ждать конца света в ближайшие сто лет, возможно ли строительство телескопов на Луне, и существуют ли внеземные цивилизации, рассказал в интервью корреспонденту РИА Новости Ирине Альшаевой директор Института астрономии РАН (ИНАСАН) Дмитрий Бисикало.
— Какими задачами занимается Институт астрономии, что входит в сферу его научной деятельности?
— Институт астрономии РАН (ИНАСАН) — это многоцелевой институт, в котором ведутся теоретические исследования с использованием современных методов вычислительной астрофизики, большое внимание уделяется астрономическим наблюдениям (у института есть четыре наблюдательных площадки-обсерватории), а также институт участвует в нескольких проектах космических исследований, причем в одном из них Спектр-УФ является головным. Большое внимание уделяется и прикладным исследованиям.
Наиболее значимые научные достижения ИНАСАН за последние годы были получены в следующих научных направлениях: исследование газовых оболочек экзопланет; изучение структуры и физико-химических свойств галактических, околозвездных и протопланетных дисков, включая механизмы возникновения в них турбулентности; исследования в области спектроскопии с упором на изучение роли нетепловых процессов; изучение физики и эволюции звезд; исследование атмосфер планет Солнечной системы; изучение астероидно-кометной опасности. Результаты работ института неоднократно признавались лучшими по отделению физических наук РАН и входили в ежегодный доклад президента РАН. Кроме того, работы сотрудников неоднократно отмечались российскими и международными премиями.
— Ранее СМИ сообщали о том, что Пулковская обсерватория может быть закрыта, а проводимые в ней астрономические наблюдения перенесены на ее другие наблюдательные базы, расположенные в более благоприятных астроклиматических условиях. Как вы относитесь к закрытию обсерватории? Может быть, ее нужно сохранить как музейный комплекс? Насколько она научно востребована?
— Вопрос о судьбе Пулковской обсерватории сложный, наболевший. Проблема заключается в том, что обсерватория расположена в пригороде мегаполиса, что сильно ограничивает возможность проведения качественных наблюдений из-за засветки. В принципе, вокруг каждой обсерватории должна быть защитная зона (так, в советские времена были распоряжения правительства о трехкилометровых защитных зонах вокруг каждой обсерватории), однако сейчас вокруг Пулково ее нет. Учитывая сложность ситуации и важность проблемы, в РАН была организована специальная комиссия, на основании выводов которой было принято постановление президиума РАН о целесообразности постепенного (в течение 5 лет) перевода астрономических наблюдений по программе фундаментальных научных исследований, осуществляемых Пулковской обсерваторией, из Санкт-Петербурга на другие наблюдательные базы, расположенные в более благоприятных астроклиматических условиях.
Особо хочу отметить, что Пулковская обсерватория на самом деле это большой институт, который занимается не только наблюдениями, там ведутся серьезные теоретические исследования, решается ряд прикладных задач. Именно поэтому никогда не обсуждалась тема закрытия обсерватории, как это часто можно видеть в некоторых СМИ, всегда рассматривались лишь меры, направленные на улучшение работы обсерватории.
— Последнее время СМИ часто сообщают о приближающихся к Земле астероидах, которые якобы угрожают человеческой цивилизации. Насколько велика вероятность столкновения космических объектов с Землей в ближайшее время, какие потенциально опасные астероиды сейчас приближаются к ней?
— На сегодняшний день обнаружено порядка 19 000 астероидов, которые могут сближаться с орбитой Земли. Для каждого известного объекта рассчитываются орбита и вероятность столкновения более чем на 100 лет в будущее. Каждый день открываются новые астероиды, сближающиеся с Землей, для этих астероидов определяются и уточняются орбиты и рассчитываются вероятности столкновения с планетами. Таким образом, почти все крупные околоземные астероиды размером более одного километра, способные вызывать на Земле глобальную катастрофу, астрономам известны. Результаты математического моделирования движения известных крупных астероидов показывают, что в ближайшие сотни лет столкновение с данными объектами Земле не грозит.
Популяция астероидов размером менее одного километра в силу их большего количества астрономам известна хуже. Среди околоземных астероидов размером 100 метров и более ученым известно не более 10 процентов таких тел. Количество известных астероидов размером 20-30 метров не превышает 1-2% от всей популяции. Отмечу, что, например, недавний челябинский метеорит был размером как раз около 20-30 метров. Если бы угол наклона при его падении был немного другой, это могло бы привести бы к серьезной региональной катастрофе. Так что астероидно-кометная опасность — это реальная угроза, изучение которой поможет избежать жертв и серьезного ущерба.
В 2019 году прогнозируется 66 сближений известных астероидов с Землей, при этом ни одно из сближений не будет являться опасным для Земли.
— Ведет ли институт работу в области оценки возможности отклонения с курса или уничтожения астероидов? Что предлагается по обнаружению космических угроз, слежению за ними и уничтожению? Будут ли эти предложения включены в федеральную космическую программу, или они уже действуют в рамках существующей?
— В Институте астрономии РАН ведутся работы по уточнению орбит околоземных астероидов и прогнозированию столкновений астероидов с Землей. Также проводятся теоретические работы по оценке воздействий на астероиды с целью изменения их орбит. В принципе, это та работа, которой занимаются астрономы во всех странах, и это важнейшая часть всех мероприятий по астероидно-кометной опасности.
Чтобы обладать сведениями о космических угрозах в околоземном космическом пространстве, необходимо создавать системы мониторинга космического пространства. Необходимы наблюдательные сети, состоящие из широкоугольных телескопов метрового класса. Общая координация исследований темы космических угроз в России проводится на уровне экспертной рабочей группы по космическим угрозам при Совете РАН по космосу. Группа предложила проект программы создания отечественной системы противодействия космическим угрозам. Главный организационный момент — создание такой структуры по аналогии с США и ЕС в рамках Роскосмоса и МЧС. Проект получил одобрение в заинтересованных ведомствах России, но дальнейшего продвижения пока нет.
На данный момент работа международного научного сообщества по проблеме обнаружения опасных астероидов осуществляется по программе IAWN (International Asteroid Warning Network — Международная сеть предупреждения об астероидах). Российские институты и обсерватории участвуют в данной программе по своей инициативе.
В федеральной космической программе России на 2016-2025 годы предусмотрены работы по созданию наземной инфраструктуры мониторинга небесных тел. Проекты запланированы в рамках программы разработки автоматизированной системы предупреждения об опасных ситуациях в околоземном пространстве
Что касается отклонения и разрушения опасных астероидов, этим занимаются люди других специальностей, хотя, конечно, астрономы активно интересуются этим вопросом. Работы в этой области ведутся в том числе и в России, однако пока в основном на уровне теоретического рассмотрения, хотя в рамках космических миссий к телам Солнечной системы отрабатываются и элементы защиты от опасных небесных тел.
— Занимается ли институт оценкой добычи полезных ископаемых в космосе? Насколько, по оценкам института, это экономически эффективно?
— Институт астрономии РАН не занимается оценкой добычи полезных ископаемых, это все-таки задача для экономистов. Институт проводит спектральные и фотометрические исследования околоземных астероидов. Такие исследования позволяют определить состав астероида. На сегодняшний день физико-химические свойства определены только для 3000 околоземных астероидов и астероидов главного пояса.
В связи с истощением запасов полезных ископаемых на Земле добыча нужных нам материалов в космосе может стать актуальной уже в этом столетии. Среди полезных ископаемых наиболее востребованными и выгодными для добычи на астероидах являются железо, никель, кобальт, алюминий, редкоземельные металлы и элементы платиновой группы. Например, астероид Психея — летающая космическая кладовая этих металлов. Масса астероида Психея оценивается почти в 20 квадриллионов тонн, а доля металлов может составлять до 50% от массы астероида. Но даже в небольшом каменном астероиде диаметром около 1 км и массой 2 миллиарда тонн металлическая фракция достигает примерно 200 миллионов тонн. Основная ее часть приходится на железо, к малым составляющим относятся никель — 30 миллионов тонн, кобальт — 1,5 миллиона тонн и металлы платиновой группы (серебро, золото, платина) — 7500 тонн.
Рыночная стоимость только этой самой небольшой части астероида может оказаться более 150 миллиардов долларов. Но чтобы более точно определить, из чего состоит астероид, необходимо исследовать его с помощью космических миссий, так сказать на месте, необходимы исследования состава образца астероида. Такие миссии по исследованию конкретного астероида сейчас осуществляются, но они не имеют массового характера из-за высокой стоимости.
Опыт проведенных программ посещения межпланетными станциями космических тел с целью исследования их состава показывает, что такие полеты возможны, но сейчас они сложны в техническом плане. Организация полетов космических аппаратов с целью разведки полезных ископаемых пока затруднительна опять же из-за высокой стоимости проекта. Но хочется надеяться, что в недалеком будущем человечество полномасштабно выйдет в космос и тогда космические ресурсы станут доступны человеку.
— В прошлом два российских научных коллектива заявляли об открытии экзопланет. Какие работы ведутся в российских поисках экзопланет?
— Первую экзопланету вокруг пульсара открыли в 1992 году, а первую экзопланету вокруг звезды главной последовательности (звезды солнечного типа) — в 1995 году. С тех пор открыто около четырех тысяч планет, а в ближайшее время (после обнародования результатов уже работающих космических миссий GAIA и TESS) ожидается открытие десятков тысяч планет. Все это привело к смещению акцента от открытия экзопланет к их изучению. Наш институт занимает довольно видное место в этом процессе — мы ведем исследования атмосфер экзопланет, протопланетных дисков, динамики тел в планетных системах.
Этой работой занимается группа ученых из 15-20 человек, в которую входят и аспиранты, и студенты. Результаты нашей работы достаточно широко известны — в частности, в последнем издании Оксфордского энциклопедического словаря статья об атмосферах горячих юпитеров была подготовлена сотрудниками нашего института. Тем не менее открытие экзопланет — все еще интересная задача, которой занимаются во многих обсерваториях.
— Рассматривается ли специалистами института мониторинг космического мусора и методы борьбы с ним? Что будет входить в федеральную программу по борьбе с космическим мусором?
— Космический мусор опасен для спутников и стал действительно большой проблемой. Институт участвует в ее решении, ведутся работы по наблюдению объектов КМ и уточнению орбит таких объектов. Методы борьбы с космическим мусором пока в институте не рассматриваются.
Тематика обнаружения объектов космического мусора довольно давно присутствует в федеральной космической программе. По данным Минобороны, в России для мониторинга космического пространства используются пятьдесят телескопов, составляющих систему контроля космического пространства. Они ведут семь тысяч обломков на низких орбитах и порядка шести тысяч — на высоких. Кроме того, в их поле зрения полторы тысячи космических аппаратов. В гражданском секторе — для защиты МКС и геостационарных спутников (автоматизированная система предупреждения об опасных ситуациях) в околоземном космическом пространстве, контролируемая ЦУП ЦНИИмаш. Она располагает 36 наземными телескопами в России и СНГ. Одна квантово-оптическая станция размещена в Бразилии. Планируется также расширение сети за счет станций в странах БРИКС.
— На какой стадии и в каком состоянии сейчас находится проект "Спектр-УФ"?
— Международный проект "Спектр-УФ" включен в федеральную космическую программу России на 2016-2025 годы. Срок запуска проекта на орбиту — 2024 год. Основную работу по проекту ведут Россия и Испания. Испания поставляет приемник излучения канала дальнего ультрафиолета и комплект фильтров в прибор блок-камер поля, а также создает совместно с Россией наземный научный комплекс, участвует в обработке данных. В настоящее время ведутся переговоры с Японией по инициативе японских астрофизиков об их участии в проекте в области поставки спектрографа для исследований экзопланет и с Мексикой по инициативе мексиканских астрофизиков о поставке оптических элементов в блок камер поля проекта "Спектр-УФ".
Проект представляет собой крупный телескоп с диаметром главного зеркала 1,7 метра для работы с инструментами. В нем находятся блок спектрографов для получения спектров высокого спектрального разрешения и блок камер поля для получения изображений космических объектов. Проект полностью нацелен на исследование объектов Вселенной в недоступном с земной поверхности из-за поглощения земной атмосферой ультрафиолетовом спектральном диапазоне 115-310 нанометров. В этом крайне важном для астрофизиков диапазоне сосредоточено большинство резонансных линий атомов и ионов.
Возможно исследование объектов в широком диапазоне температур от 3000 до 300000 К, то есть практически 75% Вселенной.
Работа над проектом ведется по заказу Института астрономии Российской академии наук, который является головной научной организацией по проекту и организацией, ответственной за разработку полезной нагрузки и создание наземного научного комплекса. Основным разработчиком космического аппарата "Спектр-УФ", а также телескопа является АО "НПО Лавочкина".
В проекте решены все основные технические задачи, приняты все технические решения, заканчивается изготовление образцов для конструкторско-доводочных испытаний и начинается работа над изготовлением летных образцов аппаратуры. Решен наиболее критичный для проекта вопрос с изготовлением радиационно стойких малошумящих приемников ультрафиолетового излучения. Эти приемники изготавливаются по заказу Института астрономии в Великобритании и Испании. Получены все экспортные лицензии для поставки данного оборудования в Россию.
Значимость проекта для астрофизиков крайне велика, так как ближайший конкурент — космический телескоп имени Хаббла — заканчивает в недалеком будущем свою работу на орбите, а работа над крупным ультрафиолетовым телескопом, которая занимает не менее 10 лет, не начата ни одним космическим агентством.
В NASA рассматривается проект LUVOIR — прорывного крупногабаритного телескопа для работы в ультрафиолетовом, оптическом и инфракрасном диапазоне, диаметр его главного зеркала — до 16 метров. В случае выбора данного проекта из четырех рассматриваемых (выбор будет сделан Академией наук США в 2020 году) предполагаемое время реализации проекта — после 2035 года. Проект "Спектр-УФ", таким образом, будет единственным крупным прибором для спектроскопии высокого разрешения в ультрафиолетовой области спектра в эпоху послекосмического телескопа Хаббла и до реализации телескопа следующего поколения.
Работа над программой наблюдений проекта "Спектр-УФ" ведется под руководством научного комитета с участием ведущих российских и зарубежных специалистов. После завершения выполнения базовой программы проекта, с третьего года работы на орбите предполагается значительную часть (40%) наблюдательного времени предоставить научным заявкам мирового астрономического сообщества, подразумевающих прорывные задачи в области астрофизики и поддержанные научным комитетом проекта.
— Ведутся ли российскими учеными наблюдения за звездой Табби, которая аномально себя ведет? Чем можно объяснить ее пульсирующее свечение?
— В Институте астрономии РАН не ведется изучение данной звезды. Анализ наблюдательных данных Кеплера для звезды Табби, расположенной в созвездии Лебедя, выполненных с 2009 по 2013 год, показал периодическое изменение светимости объекта. Данный эффект может быть вызван как прохождением экзопланеты по диску звезды, так и прохождением других объектов, находящихся в возможном астероидно-кометном облаке, окружающем звезду.
При прохождении планеты по диску своего светила происходит периодическое уменьшение светимости звезды, но не более чем на несколько долей процентов. В случае Табби изменение светимости достигало до 20% и носило не периодический характер.
Сейчас в СМИ можно встретить сообщения о возможном нахождении в окрестности KIC 8462852 астроинженерных сооружений, созданных инопланетными цивилизациями, например гипотетической сферой Дайсона — искусственно созданной мегаструктуры вокруг звезды, предназначенной для накопления излучаемой звездой энергии.
Однако в таком случае данная структура должна иметь колоссальные размеры, превышающие в сотни раз площадь Земли. Астрономы университета штата Луизианы проанализировали имеющийся наблюдательный материал по звезде Табби за 1890-1989 годы и обнаружили, что ранее у данной звезды также происходило изменение светимости через короткие промежутки времени. Поэтому гипотеза о прохождении по диску звезды большого астероидно-кометного семейства выглядит более реалистичной, что и объясняет непериодические изменения яркости объекта.
— Допускаете ли вы существование разумной инопланетной жизни в других звездных системах? Почему человечество до сих пор не обнаружило ее следов, почему не увенчался успехом проект SETI?
— Я допускаю существование внеземных разумных цивилизаций. Наша цивилизация ведь существует — по аналогии с ней могут быть и другие, и, скорее всего, их много. Профессор астрономии и астрофизики Калифорнийского университета Santa Cruz доктор Фрэнк Дрейк в 1960 году вывел формулу, которая позволяет рассчитать количество внеземных цивилизаций, с которыми мы могли бы вступить в контакт. Согласно формуле, если подставить параметры, соответствующие нашим сегодняшним знаниям, таких цивилизаций должно быть много.
После открытия экзопланет рассуждения о существовании других цивилизаций перешли в практическую экспериментальную плоскость. Сейчас одна из актуальнейших задач — определение возможных биомаркеров в космосе, то есть свидетельств существования жизни и, конечно, их поиск. Биомаркерами являются кислород, озон, метан, но их наличие на экзопланете еще не гарантирует присутствия там жизни. Важно отметить, что многие биомаркеры проявляются в ультрафиолетовой области спектра, изучением которой будет заниматься "Спектр- УФ". Возможно, с его помощью мы увидим что-то действительно интересное.
— Ученые обсуждают возможность установки телескопа на обратной стороне Луны, потому что там электронно-магнитное воздействие с Земли не будет мешать. Но стоит ли оно того? Стоит ли организовывать строительство телескопа на Луне? Или все же проще запустить спутники, или построить огромный наземный телескоп?
— Есть диапазоны спектра, например ультрафиолет, наблюдения с Земли в которых невозможны. Именно поэтому мы строим космические телескопы. Вопрос о том, стоит ли это делать на Луне, в последние годы перешел из разряда фантазий в экономическую плоскость. Во многих странах, в том числе и в России, на полном серьезе рассматривают создание небольшой станции на Луне, включающей и телескопы. Это абсолютно реальные и серьезные проекты, которые ждут широкомасштабного начала освоения Луны. В федеральной космической программе России есть несколько проектов, направленных на изучение Луны, и, возможно, на следующих этапах встанет вопрос и о создании обсерватории на Луне.
— С этого года в школьную программу вернули уроки астрономии. Как вы к этому относитесь, и на сколько, на ваш взгляд, это важно? По какой программе будет вестись обучение?
— То, что астрономию вернули в школьную программу обучения, безусловно, важно, потому что это мировоззренческая наука. Если детей не знакомить с окружающим их миром, то они так и будут думать, что живут на плоской земле. Астрономия будет преподаваться один год, а обучение будет вестись по новой программе, по учебникам новейшего образца, подготовленным специалистами-астрономами. Отмечу, что на Генеральной ассамблее Международного астрономического союза в августе 2018 года министра образования России Ольгу Васильеву избрали почетным членом именно за то, что она вернула астрономию в школьную программу.
Со школьниками и особенно детьми дошкольного возраста нужно работать постоянно, и мы это понимаем. Наш институт бесплатно на постоянной основе организовывает экскурсии школьников в обсерваторию в Звенигороде. Два раза в год там проходят большие Дни открытых дверей. Это здорово — видеть тот интерес, с которым приезжают к нам дети.
— Где бы вы посоветовали астрономам-любителям, живущим в больших городах, наблюдать за небом?
— Все зависит от того, что человек хочет увидеть. Если Луну, то ее кратеры видны и в городе с его засветкой. Если яркие планеты, то они видны с ближайших дач Подмосковья. Если спутники — нужно уехать подальше от города, например, Звенигородская обсерватория находится в 60 километрах от Москвы, и там уже можно вести наблюдения, но, правда, ярких объектов. При проведении серьезных исследований вам понадобится уже место не просто без засветки, а с хорошим астроклиматом.
Вообще, в мире очень широко развита любительская астрономия, причем зачастую эти люди участвуют и в научных программах. В России такое движение тоже есть. В принципе, каждый человек в России может купить готовый телескоп (их ассортимент довольно велик, и цена начинается от нескольких тысяч рублей) и сделать свою жизнь по-настоящему интересной.
