Научный руководитель Института космических исследований РАН Лев Зелёный о том, когда мы полетим на Луну и зачем

12 April
2k full reads
13,5 min.
6,8k story viewsUnique page visitors
2k read the story to the endThat's 30% of the total page views
13,5 minutes — average reading time

Космос Союзного государства

Околоземные орбиты нам надоели

У российского космоса планы и перспективы поистине фантастические. Нам о них поведал Научный руководитель Института космических исследований РАН академик Лев ЗЕЛЁНЫЙ.

Научный руководитель Института космических исследований РАН Лев Зелёный о том, когда мы полетим на Луну и зачем

«Если у тебя спрошено будет: что полезнее, солнце или месяц? — ответствуй: месяц. Ибо солнце светит днем, когда и без того светло; а месяц — ночью».

Козьма Прутков

- Лев Матвеевич, в мультике «Тайна третьей планеты» есть капитан Зелёный. Кир Булычёв его не с вас списал?

- Скорее наоборот. Повесть «Путешествия Алисы», по которой снят мультфильм, была напечатана, когда я уже был в достаточно зрелом возрасте, и скорее капитан Зелёный стал для меня некоей моделью поведения. Он мне очень нравился, по крайней мере, больше, чем остальные однофамильцы.

- А таких много? Фамилия-то достаточно редкая.

- Не такая и редкая. Есть знаменитый атаман времён гражданской войны Зелёный, он же Даниил Иванович Терпило. Есть замечательная актриса, которую мне часто записывают в бабушки, Рина Васильевна Зелёная. Но капитан Зелёный – лучше их всех. Хотя у меня есть ещё один хороший однофамилец, правда, он не совсем Зелёный, он Грин. Джим Грин, руководитель планетного направления НАСА. Мы с ним знакомы еще с 1970-х годов. Параллельно делали карьеру в космической науке, и сейчас с ним работаем, часто встречаемся. Недавно, почти одновременно, я стал научным руководителем института, а он - главным учёным НАСА. Мы с ним часто обсуждаем проекты, порой не менее фантастические, чем у Булычёва.

- Например?

- Например, новый полёт к Венере. Через много лет после того, как они завершились в Советском Союзе.

Всё выше

- Ну, космос для нас, полагаю, всегда будет той областью, в которой фантастика плавно перетекает в реальность. Я вот нашёл недавно совершенно фантастический, с моей точки зрения, но вполне реальный документ, который называется «Стратегия развития космической деятельности России до 2030 года и на дальнейшую перспективу». Документ, к слову, достаточно объёмный (подробнее об этом читайте здесь).

- Как говорили у Толстого в «Войне и мире» мужики, «писали, не гуляли». Мы тоже приложили руку к этой бумаге. Там многое от наших мечтаний, но, когда имеешь дело с космосом, мечтать просто необходимо. Тут главное, чтобы хоть что-то из этих мечтаний ожило.

- Ну, что-то из этого документа уже ожило. Запущен космодром «Восточный».

- Запустить мало, надо ещё сделать так, чтобы с него что-то запускать.

- Но тут в документе не только радостные, но и грустные перспективы. В нём запланировано до 2020 года завершить эксплуатацию Международной космической станции и подготовить ее к затоплению.

- Я бы не называл эти планы такими уж грустными. Говоря просто, космонавтам уже надело нарезать круги вокруг Земли на этой орбите. Следующим этапом развития является Луна. Нам придётся переходить на более далёкие от Земли, но близкие к Луне орбиты, для которых МКС просто не приспособлена. Она уже решила очень много задач, но дальнейшее её отнюдь недешёвое поддержание становится всё менее целесообразным,

- А какие главные задачи решила МКС?

- Например, проблему длительного нахождения в невесомости. Это было очень трудное дело. Во время первых полетов людей тошнило, некоторые космонавты, не будем называть имена, даже после короткого по нынешним меркам полёта возвращались на Землю в очень плохом состоянии. Но с помощью, в том числе, и МКС мы научились преодолевать эту проблему и теперь она более-менее решена. Люди летают по году и больше. Недавно прошёл длительный полет нашего космонавта Михаила Корниенко и американского астронавта Скотта Келли. Они провели в космосе почти год, 340 суток. Сразу после их приземления в американском посольстве был устроен приём, и Келли, которому на тот момент было уже больше 50 лет, первым делом вызвал из Америки свою подругу, чтобы на приёме быть с ней. То есть он полностью вернулся к нормальной жизни в самый короткий срок. Но это лишь одна из многих решённых проблем.

- На Луне мы с невесомостью не столкнёмся, там есть маленькая гравитация, в шесть раз меньше земной.

- Так это ещё одна проблема, которую только предстоит решить. Мы сейчас не знаем, как поведёт себя организм человека в условиях маленькой, но не нулевой гравитации. Мы не понимаем, для нас это ближе к невесомости, или к Земным условиям.

- Это самая большая неизвестность?

- Что вы, есть множество не менее, а то и более серьёзных проблем, которые предстоит решить для того, чтобы дальше осваивать космос. Одна из самых насущных, - радиация. Магнитное поле Земли – замечательный противорадиационный щит и нам почти повезло, что мы живём под таким зонтиком.

- Почему почти повезло?

- Я потом скажу. Этот зонтик нас спасает от многих-многих неприятностей. Магнитное поле и ещё плотная атмосфера, в которой гибнут потоки высокоэнергичных космических лучей, которые идут от солнечных вспышек, от других звёзд, от вспышек сверхновых, от гамма-всплесков. Орбита МКС не так высока, и магнитное поле планеты её защищает. Но, выйдя за пределы его действия, мы попадём под достаточно интенсивный радиационный обстрел.

- А радиация при длительном воздействии вызывает генетические повреждения и лучевую болезнь.

- Не только. Не так давно группа учёных из Дубны под руководством Анатолия Григорьева опубликовала статью, в которой показала, что дело обстоит еще хуже, что ускоренные тяжёлые частицы повреждают клетки мозга. Они проводили эксперименты на мышах, которые под воздействием радиации быстро теряли память. У них был лабиринт, в котором была спрятана еда. Поначалу мыши искали эту еду часа полтора, но вскоре обучались, и дальше уже тратили на это минут десять. После того как половину мышей облучили дозой, сопоставимой с той, что получат космонавты во время длительной экспедиции на Луну или Марс, их поиск вновь увеличился до полутора часов. У контрольных мышей, которых не облучали, все было нормально.

- То есть, у слетавших на Луну или Марс велик риск вернуться домой «не в своём уме»?

- Да, и это не какие-то отдалённые последствия, это происходит сразу. Возможно ещё по пути на тот же Марс космонавты разучатся управлять кораблём, мы про это пока мало знаем. Третий фактор, по которому у нас пока вообще нулевая информация, это гипомагнетизм. Мы живем в магнитном поле и привыкли к какому-то его уровню. Но что будет, если мы вылетим, например, за сто тысяч километров?

- Это примерно треть расстояния до Луны.

- Мы попадаем в поле в десять тысяч раз меньшее, практически нулевое поле. Здесь у нас пятьдесят тысяч нанотесла, полгаусса, а там всего несколько нанотесла. Как это отразится на организме космонавтов при длительном полёте неизвестно.

Лунные кратеры — документированная история Солнечной системы
Лунные кратеры — документированная история Солнечной системы

- Но ведь американские астронавты на своих «Аполлонах» на Луну летали, и ничего. Память не пропала, лучевую болезнь не подхватили...

- Там были очень короткие полёты, всего по несколько дней. И они специально выбирали периоды между солнечными вспышками, чтобы не подвергнуться потоку жёсткой космической радиации.

- Я слышал, что программу закрыли как раз из-за того, что одна из последних экспедиций на такую вспышку чуть не налетела.

- Это очень интересная история. Был один полёт, который по техническим причинам отложили. И в тот день, когда они должны были стартовать, произошла сильнейшая солнечная вспышка, которую тогда не смогли предсказать. Если бы старт прошёл, как запланировано, астронавты в самом лучшем случае вернулись бы с острой лучевой болезнью. Сейчас мы научились лучше предсказывать солнечные события, но мы не можем предсказывать вспышки других звёзд и взрывы сверхновых. А они дают значительный эффект.

- Неужели космос и сейчас остаётся для нас такой опасной средой?

- Конечно, космос враждебен человеку, я об этом не перестаю повторять. И мирные прогулки с девушками по Марсу, как показано в фильме «Марсианин», это утопия. К сожалению.

Там всегда надо будет прятаться, скрываться, укрываться. Я очень не люблю это слово, оно какое-то бандеровское, но надо будет делать схроны. Землянки выкапывать на Марсе, на Луне. Слой грунта мощностью полтора-два метра проблемы радиации снимает. На других планетах для их освоения нужны серьёзные укрытия для человека. И они должны быть построены до того, как это освоение начнется.

Назад, на Луну

- Насколько я помню, последняя наша автоматическая экспедиция на родной естественный спутник состоялась больше сорока лет назад...

- Совершенно верно, в 1976 году, «Луна-24». Но если вы посмотрите нашу программу, там вы увидите и запланированные программы с большими номерами, «Луна-25», «26», «27», «28», «29». Наша программа рассчитана на пять автоматических лунных экспедиции, из которых четыре — в ближайшее десятилетие.

3D‑модели космических аппаратов, планируемых к запуску в рамках российской лунной программы: «Луна-25», «Луна-26», «Луна-27», «Луна-28», «Луна-29»
3D‑модели космических аппаратов, планируемых к запуску в рамках российской лунной программы: «Луна-25», «Луна-26», «Луна-27», «Луна-28», «Луна-29»

- Однако, в сравнении с советскими временами не много. Тогда за 17 лет их было 24.

- У нас будет пока всего четыре. Первая должна пройти уже в этом году. Мы были готовы лететь и раньше, но мы хотим не просто попасть на Луну, а на её Южный полюс, а там есть свои баллистические ограничения. Взаиморасположение Земли и Луны таковы, что полёт на полюс в 19-м и 20-м году был бы значительно сложнее и дороже, чем в 21-м. Нам могло просто не хватить резерва импульса разгонного блока. А в этом году появляется уже хороший запас, и мы будем себя чувствовать себя уверенней. Очень хочется, чтобы все экспедиции прошли успешно, а для этого очень важно не торопиться без причины.

- Ждали уже с 1976-го года, можно потерпеть ещё пару лет.

- Лунная гонка СССР и США была очень конструктивна с точки зрения результатов, за короткое время нам удалось сделать фантастически много. Потом на долгое время про Луну забыли. Сейчас мы снова к ней возвращаемся. К нам присоединились новые игроки, настораживающе большой интерес к спутнику проявляют товарищи из Китая, из Индии, из Кореи.

- Китай может нас обогнать?

- Пока он, в общем, повторяет то, что было сделано нами полстолетия назад. Но у него большие планы и большие возможности. Интересная программа у Индии и у Японии. Они уже в этом веке запустили орбитальные аппараты, которые дали достаточно неожиданные результаты.

- Что такого они могли узнать, чего ни знали мы?

- Нам интуитивно ясно, поскольку у Луны нет магнитного поля, плазма солнечного ветра сваливается на её поверхность и заряжает её. А они неожиданно обнаружили подобные отраженные потоки плазмы. Ветерок, который идёт не к Луне, а от Луны.

- Как от стенки отскакивает?

- О том, как это происходит, сейчас идут большие споры. Наверное, там существуют какие-то локальные магнитные зеркала, которые эту плазму отражают.

- И в этих местах можно строить лунные базы?

- Нет, эти зеркала не спасают от потоков радиации, они слишком слабы. Но с точки зрения физики плазмы, это очень интересно.

- Раз уж мы коснулись темы лунной гонки СССР и США, я просто не имею права не задать, пожалуй, самый конспиралогический вопрос XX века...

- Я уже знаю какой, мне его задавали уже тысячи раз. Как бы это не было обидно конспирологам, но американцы на Луне всё-таки реально высаживались. У меня на этот счёт есть очень простое доказательство, которое очень сложно опровергнуть. У СССР три автоматические экспедиции доставили на Землю каждая по 200-300 грамм реголита, лунного грунта. Всего чуть меньше килограмма. Он хранится в Институте геохимии и аналитической химии имени Вернадского. Американские астронавты доставили не 300 грамм, не килограмм, даже не 100, а 300 килограмм этого вещества. И их реголит почти не отличается от нашего. Есть небольшие нюансы, поскольку образцы взяты в разных местах, но, в целом, нет причин сомневаться в том, что это одна порода.

- Которой на Земле нет.

- Поэтому если мы будем говорить, что американцы не были на Луне, значит, и мы там не были. Это одно из тысяч доказательств, но его обычно хватает для того, чтобы охладить пыл любого конспиролога.

Луна как заповедник

- В той же стратегии, о которой я говорил, написано не просто про исследование Луны, но и про пилотируемые полёты на неё уже до 2030 года.

- Сейчас этот срок тоже отодвинут чуть дальше. Но сами планы вполне реальны. Мы как раз этим вопросом по заданию Роскосмоса сейчас занимаемся. Обсуждаться программа исследования и освоения Луны, в которой автоматические миссии сочетаются с пилотируемыми полётами и работами по освоению Луны, в которых будут участвовать люди.

- Но вы же сказали, что космос в целом и Луна в частности враждебны человеку. Что гулять по её поверхности особо не получится, что там будет не до вздохов на скамейке. Так зачем нам тогда она вообще нужна?

- Для человечества Луна - это прежде всего седьмой континент Земли. По наиболее популярной гипотезе, она образовалась примерно 4 млрд лет назад при столкновении с нашей планетой большого тела, типа Марса, которое косым ударом срезало верхние земные слои и выкинуло их в космическое пространство. Из этой расплавленной ударом каши и образовалась Луна, которая сначала была близко к нам, но потом за счет приливных эффектов, затвердела и отдалилась. Можно сказать, что это тоже наша территория.

- То есть, Луна нам не чужая.

- Ни в коем случае. Можно сказать, что она как Ева, сотворена из ребра Адама-Земли. Луна, как настоящая жена, играет серьёзную роль в жизни Земли, начиная с больших приливов, и кончая тем, что она спасает нас, оттягивая на себя множество метеоритных ударов. Луну надо исследовать просто как часть Земли. Исследовать механизм ее формирования, ее вещество, ее особенности. Сейчас мы смотрим на освоение Луны немножко по-другому, чем в 1970-е годы. Несколько последних экспедиций, в числе которых одна индийская, обнаружили, что полярные области Луны отличаются от экваториальных.

- А что в этом удивительного? На Земле тоже Занзибар отличается от Антарктиды.

- И не только на Земле. У Меркурия, несмотря на то, что он вообще рядом с Солнцем крутится, в полярных областях тоже, можно сказать, снег лежит. На Луне под поверхностью полярных областей обнаружены запасы воды. В виде такой вечной мерзлоты. Насколько глубоко эти запасы распространяются, насколько они объёмны, пока сказать трудно, этим как раз в нашем институте занимаются. Поэтому полярные области Луны для нас сегодня более перспективны и интересны...

- Поэтому «Луна-25» и нацелена именно на южный полюс?

- Конечно, и освоение начнётся именно с полярных областей. Это будут вахтовые экспедиции, как сейчас работают нефтяники. Ученые естественно думают о развитии науки, о создании лунной астрофизической обсерватории. Сейчас Луна представляет уникальные возможности для радиоастрономии. Около Земли все заполнено радиошумом, радиоспамом от миллионов радиостанций, мобильных телефонов, поэтому лучшее для радиоастрономов место - Луна, а еще лучшее - её обратная сторона, которая вообще идеально от этих земных шумов защищена. Уже организована специальная группа по созданию там электромагнитного заповедника. Они призывают запретить на обратной стороне Луны всякую инфраструктуру, чтобы там можно было спокойно вслушиваться в электромагнитные шумы Вселенной. Ещё одна важная область, в которой могут сильно помочь лунные базы - исследование тех самых космических лучей, о которых мы говорили. У них громадная проникающая способность, поэтому детекторы для того, чтобы их остановить, должны быть очень большие и тяжёлые. У нас была даже идея, для самых энергичных частиц, на пределе максимальных энергий, использовать как мишень саму Луну. Проходя через неё, частицы будут генерировать черенковское излучение, которое будет улавливать летающий по окололунной орбите космический аппарат.

Лунная база. Фото: https://tayna24.ru/
Лунная база. Фото: https://tayna24.ru/

- Красивая идея...

- Но она оказалась очень трудной в осуществлении. Но и для меньших энергий там условия очень хорошие.

- А что мешает такие системы по изучению космических лучей разворачивать не на Луне, а просто в открытом космосе. Не тащить аппаратуру за 300 тысяч верст, а вывести, как Хаббл, на орбиту высотой 600-700 км?

- Все такие установки тяжёлые, массивные, на орбите их собирать трудно, а на Луне это можно делать постепенно. Сначала собрать установку с одной чувствительностью, потом добавить оборудование, нарастить массу и получить новую чувствительность, более высокую, и так далее. Так можно достичь очень хороших результатов.

- Получается модульная система.

- Именно модульная. На Луне для этого очень хорошие возможности. Интересные возможности есть в рентгеновской гамма-астрономией.

- Для оптики это идеальное место, там хороший астроклимат, никогда не бывает облаков

- Но, к сожалению, там есть пыль. На Земле есть места с подобным почти идеальным астроклиматом. Но десятиметровые зеркала для оптических телескопов, как в Южно-европейской обсерватории, на Луну не потащишь. Поэтому оптикой, наверное, лучше заниматься на Земле. Но для многих других диапазонов, которые плохо проходят через нашу атмосферу, Луна выглядит хорошей площадкой.

- Это вы говорите про фундаментальную науку. Но ведь Луну можно осваивать и в практических целях. Например, на ней можно добывать гелий-3 для термоядерных реакторов. А с ним мы надолго забудем про энергетический голод.

- А вот тут я вас порадовать не могу. Эту идею начали продвигать много лент назад с самой благородной целью - привлечь интерес к Луне.

-Как Колумб привлёк испанскую королеву обещаниями золота?

-Именно. И он не просто выполнил своё обещание, а перевыполнил его. Если считать вместе с последователями, слишком много золота привезли. Здесь ситуация иная. Хотя логика простая: раз уж лететь на Луну, значит надо что-то с неё привезти, иначе, зачем вообще лететь? Золото или какие-нибудь другие ценности везти будет слишком дорого.

- Как говорится, за морем телушка - полушка, да перевоз - рубь.

- Вот и придумали гелий-3. Вроде как в солнечном ветре около 4% составляют атомы гелия, обычные альфа-частицы. Большей частью это гелий-4, но там есть маленькая доля изотопов гелий-3. Они сталкиваются с поверхностью Луны, имплантируется в нее, поэтому в поверхностном слое гелий-3 может присутствовать. Но он имплантируется на очень маленькую глубину, поскольку у солнечного ветра относительно маленькая энергия. И гелий-3 быстро с поверхности испаряться.

- Но в доставленных с Луны образцах реголита его нашли?

- В очень маленьких количествах. Для того, чтобы его добыть в необходимых объёмах, нужно создать на Луне промышленность соизмеримую с золотодобывающей отраслью на Земле. При этом доля гелия-3 в лунном грунте такова, что золотопромышленники на Земле его бы добывать не стали: экономически невыгодно.

- Но ведь он значительно дороже золота!

- Хорошо, пусть так. Пусть ценой неимоверных усилий и баснословных капиталовложений мы создали на Луне мощную гелиодобывающую и гелиообогатительную промышленность. Добыли гелий-3 и даже доставили его на Землю. А что дальше?

- Как что? Сжигаем его в термоядерном реакторе и получаем почти бесплатную электроэнергию.

- Ну, насчёт почти бесплатной я бы не был столь категоричен. Тут дело доходит до плазмы, а это как раз моя область. Плазму очень трудно удержать, она стремится выскочить из всех удерживающих магнитных полей, и в этом главная проблема термояда. Для того чтобы произошла термоядерная реакция, надо атомы сблизить. Преодолеть силы электростатического отталкивания. Для этого нам нужна очень высокая температура. По термоядерному синтезу для самой лёгкой в этом плане дейтерий-тритиевой плазмы нужна температура 100 млн градусов. Сейчас международная установка ITER , которая это может сделать, строится во Франции. Медленно, но строится. Но чтобы сделать реакцию на гелии-3, нужна температура где-то в девять-десять раз больше.

- Миллиард градусов? Такой температуры, думаю, и в ядре Солнца нет.

- Нет, там максимально до 15 млн. И нам в земных условиях такую будет достичь непросто. Мы на порядок более лёгкую задачу уже несколько поколений не можем решить.

- А если решим? Раньше и 10 млн градусов казалось фантастикой, а сейчас на ТоКаМаКах мы эту температуру достаточно просто получаем.

- А если решим, тогда сходите в аптеку и купите пузырек борной кислоты. Реакции на боре дают те же эффекты, что на гелии-3, а температура нужна ненамного выше, не миллиард, а где-то 1,3 млрд градусов.

- Ну да, если уж до миллиарда докрутим, там ещё чуть-чуть останется.

- А после этого можно и бор использовать. Которого у нас в морях и океанах почти немерено. Черпай - не вычерпаешь. Поэтому, если мы решим задачу сверхгорячей плазмы, нам уже никакой лунный гелий-3 не нужен будет, поскольку у нас есть земной бор. Так что пока с колумбовыми обещаниями у нас сложности, сильно обогатиться за счёт Луны в материальном плане вряд ли получится. Зато знаний о том, как устроен мир, она нам, безусловно, прибавит. А знания для человека - главное богатство. Недаром наш вид называется ни «человек сильный» или «человек богатый», а именно «человек разумный».

А вы бы, при всех этих опасностях, полетели бы на Луну? Пишите в комментариях 👇👇👇, давайте спорить!

беседовал Валерий ЧУМАКОВ

Материал дан в сокращённом виде. Хотите полную версию - пишите в комментариях.

© "Союзное государство", 2021

Дочитали до конца? Было интересно? Поддержите журнал, подпишитесь и поставьте лайк!

НАУКА СОЮЗНОГО ГОСУДАРСТВА

Как американцы Луной торгуют

Стало известно, когда и на чём Россия собирается отправить космонавтов на Луну

Есть ли жизнь на Венере?

Простой вопрос: Где кончается наш человеческий мир и начинается космос?

Эксперт и член-корреспондент РАН рассказал нам, что творится с нашим климатом и когда Москва станет Парижем

Три важных мегапроекта, которые могут вывести Россию и Беларусь в лидеры экономического роста

Медицинский директор подразделения Pfizer «Вакцины» Мария СЫРОЧКИНА рассказала нам, как должны испытывать вакцины

За чем будет следить Российско-Белорусская космическая система (РБКС)?

Президент РАН академик Сергеев: "Мы завидуем белорусской академии наук"

Ядерные артиллерийские снаряды, мирные термоядерные заряды, а что ещё есть у России?

Как Беларусь спасла карельскую берёзу