Директор Института космических исследований (ИКИ) РАН, член-корреспондент РАН Лев Зеленый в журнале "Российский космос" опубликовал статью, в которой проанализировал результаты ряда экспериментов на орбите Земли, итоги обработки полученной информации, а также планы и перспективы дальнейшего освоения Вселенной*, предусмотренные Федеральной космической программой на период с 2006 по 2015 г. Вначале автор оценил деятельность обсерватории "Интеграл" - совместный проект ESA, Роскосмоса и NASA** (2002 г.), причем отечественные ученые имеют на ней приоритетные права в использовании четверти наблюдательного времени. Уже первые сеансы ее работы принесли много ярких открытий. Например, в ходе исследований была обнаружена группа новых рентгеновских источников, названных "поглощенные". Скорее всего, это особый класс молодых двойных космических систем, в которых один из компонентов представляет собой обычную звезду, но с массой во много раз большей, чем у Солнца, а другой - нейтронную. Вещество с первой захватывается гравитационным полем второй и падает на нее, выделяя огромное количество энергии. Но поскольку данные тела, в отличие от нашего дневного светила, обладают мощным звездным ветром, то они окружены плотным слоем вещества, поглощающим излучение. В условиях более высоких энергий при звездном ветре излучение ослабевает, в силу чего источник выглядит очень ярким. Теоретически доказано: если звезда массивнее Солнца в десять раз, то и выделяемая ею энергия во столько же раз больше, соответственно, она быстрее расходует свой запас термоядерного горючего. Эти звезды существуют сравнительно недолго. "Интеграл" выявил их мощнейшие рентгеновские источники, облака звездного ветра которых скрывают многое от телескопов, работающих в диапазоне более низких энергий. Кроме того, специалисты, выяснив природу фонового излучения нашей Галактики, равномерно распределенного по всему Млечному Пути, установили, что плотность размещения рентгеновских источников на нем примерно в 100 раз выше, чем предполагали ранее. Основная их часть (до 1 млн. объектов) относится к аккрецирующим*** бе-

* См.: Л. М. Зеленый, Ю. И. Зайцев. Ради познания Вселенной. - Наука в России, 2005, N 5 (прим. ред.)

**См.: Ю. М. Марков. На орбите "Интеграл". - Наука в России, 2003, N 2 (прим. ред.).

***Аккреция (приращение, увеличение) - падение вещества на космическое тело под действием сил тяготения, сопровождаемое выделением гравитационной энергии; эффективность выделения энергии при аккреции на нейтронные звезды в десятки раз больше, чем в ядерных реакциях (прим. ред.).

стр. 15

лым карликам и обыкновенным звездам из двойных систем (их около 100 млн). Значит, из суммарного излучения множества единичных источников формируется рентгеновский фон всей Галактики. Это открытие россиян по значимости сравнимо со сделанным одним из основоположников точного естествознания итальянцем Галилео Галилеем (1564 - 1642), обнаружившим, что светлая полоса Млечного Пути в действительности состоит из множества неярких звезд.

Далее ученый остановился на информации, полученной с борта европейских межпланетных станций "Марс-Экспресс" (2003 г.)* и "Венера-Экспресс" (2005 г.)**, где установлены приборы, в том числе созданные при непосредственном участии сотрудников ИКИ РАН. Аппаратура обоих "путешественников" функционирует нормально за исключением нашего "фурье-спектрометра" на "Венере-Экспресс" - появились проблемы со сканирующим устройством, однако есть надежда, что в ближайшее время они будут устранены.

С той же станции впервые получены детальные изображения южного полушария Утренней звезды. Зафиксировано и наличие на ней так называемого полярного диполя*** - одного из признаков динамики атмосферы. Кстати, в 1982 г. советская станция "Венера-15" обнаружила его над северным полушарием.

Первый мониторинг Венеры в ближней инфракрасной области спектра открыл неизвестные структуры в ее атмосфере. В южном полушарии на высоте 90 км отмечена постоянно меняющаяся оптически плотная дымка. Причем это явление наблюдается лишь на дневной стороне планеты.

Что касается Марса, то на его высотах от 90 до 100 км выявлены очень тонкие облака, состоящие из кристалликов углекислого льда; они похожи на серебристые скопления водяных капель, образовывающиеся порой в поднебесье Земли (на высоте примерно 80 км). Удивительно, что марсианские облака наблюдаются при очень малой плотности атмосферы и крайне низких температурах. Ядрами конденсации в них служат пылевые частицы размером в десятые доли микрона. Вместе с тем накоплены сведения о сезонных плотностях пыли и облаков водяного пара над вулканами в полярных областях и в экваториальных зонах, суточные показатели атмосферных образований. Зафиксированы также утренняя дымка и вечерний туман.

Автор добавляет: на Марсе приборы, созданные в ИКИ РАН, обнаружили воду в виде подповерхностного льда. На Венере же, вероятнее всего, она улетучилась в межпланетное пространство. Об этом свидетельствуют данные о соотношении содержания дейтерия и водорода в ее атмосфере, которое в 150 раз больше, чем в воздушной среде вокруг нашей планеты.

Для дистанционного зондирования Земли предназначен отечественный аппарат "Ресурс-ДК1" (2006 г.). Он способен проводить детальную и мультиспектральную съемку с разрешением до 1 м и транслировать информа-

*См.: Ю. М. Марков. Станция назначения - Красная планета. - Наука в России, 2003, N 5 (прим. ред.).

**См.: О. Кораблев. Очередная экспедиция к Венере. - Наука в России, 2006, N 2 (прим. ред.).

***Диполь - совокупность двух точечных электрических или магнитных зарядов, равных по величине и противоположных по знаку расположенных на некотором расстоянии друг от друга (прим. ред.).

стр. 16

цию по радиоканалу в режиме реального времени. Производительность бортового фотокомплекса - от 450 до 700 тыс. км в сутки. После соответствующей обработки ценные данные могут получать как российские, так и зарубежные потребители.

Важно и то, что разработчики "Ресурса-ДК1" обеспечили значительный резерв по массе, объему и энергетике, благодаря чему на его борту, помимо основной полезной нагрузки, размещены целевые приборы для попутных научных и прикладных исследований. Один из них, кстати, первый в мире, способный измерять "темную материю"* в космосе, получил название "Памела". Это совместный проект Италии и России при участии ученых Швеции, США и Германии.

Считается, что Вселенная на 25% состоит из "темной материи" (скрытой массы) и на 70% - из "темной энергии" (космического вакуума), направленной против гравитационных сил притяжения и обеспечивающей бесконечное расширение всего существующего мира, безграничного во времени и пространстве. За три года непрерывных наблюдений "Памелы" специалисты планируют зарегистрировать порядка 10 тыс. антипротонов и 100 тыс. позитронов. Их будет достаточно для выделения эффекта аннигиляции - превращения частицы и античастицы при столкновении в другие, очень массивные и слабовзаимодействующие, а они, по мнению ученых, и образуют интересующую нас "темную материю".

Установленный на "Ресурсе-ДК1" прибор "Арина" необходим для оперативного прогнозирования поведения нашей планеты. Скажем, с помощью его выявлено: за несколько часов до землетрясения в околоземном пространстве появляются всплески высокоэнергичных заряженных частиц, которые можно считать его краткосрочными предвестниками.

Летные испытания "Арины" закончены. Информация с него передается на наземный приемный комплекс спектрометра "Памела".

Каковы же ближайшие космические старты? Автор статьи утверждает: первым научным проектом, по-видимому, станет выведение в 2007 г. на орбиту отечественного аппарата "Коронас-Фотон", предназначенного для наблюдений Солнца, а также исследований процессов накопления и трансформации энергии, изучения механизмов ускорения, распространения и взаимодействия энергичных частиц светила. Важно при этом установить связь солнечной активности с физико-химическими процессами в верхней атмосфере Земли.

Сейчас заканчиваются комплексные испытания научной аппаратуры для "Коронас-Фотон", в том числе индийских и украинских приборов. Параллельно идет сборка платформы, формируемой на базе отечественного космического аппарата "Метеор-3".

Помимо этого, Федеральная космическая программа предусматривает исследование дневного светила с близкого расстояния - проект "Интергелиозонд". Основная его цель - выявление локальных физических свойств космического пространства в околосолнечной области**.

*См.: В. Жаров, Л. Сажин. Гравитационное линзирование в астрономии. - Наука в России, 2007, N 2 (прим. ред.).

** См.: Б. М. Кужевский. Объект исследований - Солнце. - Наука в России, 2002, N 4 (прим. ред.).

стр. 17

Следующим шагом России станет запуск астрофизической лаборатории "Радиоастрон" с раскрывающейся на орбите 120-метровой параболической антенной. Синхронно с этим телескопом будет действовать и сеть наземной аппаратуры*. По своей разрешающей способности обе совместно работающие системы (так называемые радиоинтерферометры) будут эквивалентны радиотелескопу с диаметром антенны, равным расстоянию между наземными и космическими инструментами. При высоте орбиты "Радиоастрона" 350 тыс. км разрешающая способность радиоинтерферометра составит стотысячные доли угловой секунды.

В результате он сможет детально рассматривать самые компактные радиоисточники во Вселенной: квазары, активные ядра галактик, окрестности черных "дыр", источники лазерного типа. Эти объекты находятся от нашей планеты так далеко, что определить их структуру традиционными инструментами невозможно, удается регистрировать лишь интегральный поток от них. Сильно вытянутая орбита "Радиоастрона" идеально подходит и для почти непрерывного мониторинга с очень высоким временным разрешением параметров межпланетной среды на больших расстояниях от Земли: плазмы солнечного ветра, магнитного поля и потоков заряженных частиц. Это важно для изучения и предсказания "космической погоды". Поэтому ученые решили дополнить рассматриваемый проект магнитоплазменным экспериментом "Плазма-Ф".

Исследования по физике космической плазмы будут продолжены и благодаря реализации проекта "Резонанс". В 2012 г. планируется отправить на околоземную орбиту систему из двух спутников, предназначенных для изучения взаимодействия электромагнитного излучения с заряженными частицами во внутренней магнитосфере Земли и проведения ряда других работ. Такие данные важны не только для фундаментальной науки - физики плазмы, радиофизики, геофизики, но и для решения прикладных задач, например, количественной оценки поведения энергичных частиц в радиационных поясах Земли и прогноза их состояния, а также динамики магнитных возмущений, ощутимо влияющих на жизнедеятельность людей.

Для наблюдений в ультрафиолетовом диапазоне электромагнитного процесса российские ученые создают внеатмосферную обсерваторию "Спектр-УФТ". Установленный на ней телескоп "поймает" космические тела с излучением в 20 раз слабее, чем наблюдаемые сейчас самым мощным американским телескопом "Хаббл".

Определилась окончательно и служба астрофизического проекта "Спектр-Рентген-Гамма" - его в нашей стране разрабатывали с начала 1990-х годов. Теперь Роскосмос и Европейское космическое агентство договорились скоординировать свои программы исследований в рентгеновском диапазоне. В итоге родилась совместная программа "Спектр-РГ/eROSITA/ Lobster" - с 2011 г. она позволит впервые выполнить обзор всего неба в широком диапазоне энергий с помощью рентгеновских телескопов.

Но, пожалуй, самым интригующим разделом Федеральной космической программы является реализация перелета аппарата к Марсу - посадка на его спутник Фобос**, взятие образца фунта и доставка на Землю. А оставшаяся на Фобосе станция продолжит исследования марсианского спутника, осуществит мониторинг климата самой Красной планеты и окружающего ее пространства.

Не секрет, подчеркнул Зеленый, что именно "малые" планеты Солнечной системы вызывают особый интерес специалистов. Дело в том, что за миллионы лет они претерпели значительные изменения под воздействием внешних и внутренних факторов, в том числе вулканической деятельности. Поэтому вещество, составляющее их, значительно отличается от первородного. Иное дело кометы, астероиды, марсианские спутники, их небольшие размеры исключают внутренний разогрев и тектоническую активность, т.е. они по-прежнему состоят из первичного вещества протопланетного облака, из которого образовались все тела Солнечной системы, в том числе и Земля.

В новую программу России внесен и проект "Луна-Глоб". Его главная цель - изучение внутреннего строения ночного светила, поиск воды в "холодной ловушке" на лунном полюсе, а также наличия у спутника Земли ядра и определения его размера***. Но главное внимание будет уделено использованию нашей ближайшей соседки в качестве промежуточной базы для реализации в рамках упомянутого проекта "Пилотируемая экспедиция на Марс". В 2007 г. продолжится научно-конструкторская разработка ключевых элементов энергодвигательного комплекса и платформы для такой экспедиции. По разным прогнозам, она может состояться в 2020 - 2030 гг. А сейчас, отметил в конце статьи Зеленый, продолжается набор добровольцев для участия в точной имитации реального полета: "экипаж" из шести испытателей проведет 520 дней в установке - прототипе космического модуля.

Зеленый Л. Космические исследования: от орбитального телескопа до экспедиции на Марс. - Российский космос, 2006, N 12

Материал подготовил Ярослав РЕНЬКАС

*См.: Ю. М. Марков. Космические телескопы. - Наука в России. 2002, N 1; А. М. Финкельштейн. Радиоинтерферометрическая сеть "Квазар". - Наука в России, 2001, N 5 (прим. ред.).

**См.: Э. Галимов. Российский проект "Фобос-Грунт". - Наука в России, 2006, N 1 (прим. ред.).

***См.: Ю. Авсюк. Объект исследования - Луна: И. Митрофанов. От лунной гонки - к освоению Луны: Э. Галимов. Проект "Луна-Гелий-3". - Наука в России, 2006, N 6 (прим. ред.).

Публикатор:

Постоянная ссылка для научных работ (для цитирования):

Комментарии: