Текст книги "Непридуманные космические истории"

– Жить в астероидном поясе значит постоянно подвергаться ударам и тычкам, – говорит Рейман. – На примере Весты хорошо видно, как выглядит тело, которое колошматят уже 4 млрд лет. Но, возможно, она единственный оставшийся образец тех планетарных тел, которые, слившись когда-то вместе, образовали планеты с твердой поверхностью, такие как Земля или Марс.

Детально изучив Весту – это заняло больше времени, чем изначально планировалось, – АМС Dawn покинула ее окрестности и отправилась в путешествие длиной в два с половиной года, конечной точкой которого была Церера.

Никаких «минут ужаса»

Зная, что Dawn совершила несколько не имеющих аналогов маневров в космосе, дважды выйдя на орбиту небесного тела и один раз ее покинув, вы можете предположить, что в ее полете не раз случались моменты, подобные «минутам ужаса», которые сопровождали посадку марсианского ровера Curiosity. Однако, когда Dawn выходила на орбиту Весты, в Центре управления полетом никого не было и царила темнота. Марк Рейман ушел на танцы вместе с женой. И точно так же, когда Dawn выходила на орбиту Цереры, большинство сотрудников проекта находились дома и, вероятно, спокойно спали.

– Этот процесс в корне отличался от того, что происходило в других полетах с выходом на орбиты вокруг небесных тел, – объясняет Рейман. – И здесь Веста или Церера как таковые ни при чем: все дело в особенностях полета на ионном двигателе.

Вместо того чтобы во время маневра включать двигатели большой тяги на полную мощность, станция Dawn мягко «соскользнула» на нужную орбиту, позволив тяготению планетарного тела захватить себя и начать понемногу притягивать по мере того, как сам аппарат двигался по спирали с сужающимися витками до тех пор, пока не достигал правильной целевой орбиты. Таким же образом, покидая Весту, Dawn увеличивала высоту орбиты, двигаясь по все более широким виткам до тех пор, пока не оказалась настолько далеко, что гравитационная привязь Весты перестала удерживать ее.

– Когда Dawn выходит на орбиту или сходит с нее, она движется максимально плавно, грациозно и постепенно выполняет эти поистине судьбоносные маневры, – говорит Рейман. – При этом нет никаких моментов уровня «сделай или умри». Если бы во время нашей попытки выхода на орбиту случилась проблема или сбой оборудования аппарата, мы бы просто постарались повторить выход в другой день. Эта возможность недоступна с другими типами двигательных установок.

После запуска Dawn команда управления потратила несколько лет на то, чтобы сформировать орбиту станции вокруг Солнца таким образом, чтобы, когда станция приблизится к Весте четыре года спустя, она следовала бы практически по той же траектории, что и сама Веста, – относительная скорость сближения с целью составила около 88 км/ч.

– По этой причине, если бы возникла проблема и мы не смогли бы следовать исходному плану полета, Dawn продолжала бы движение на малой относительной скорости. Мы имели бы возможность скорректировать путь станции так, чтобы просто прибыть позднее, – объясняет Марк Рейман. – Это устраняет все проблемы, связанные с тем, что обычно такой маневр можно выполнить лишь один раз.

Графическая схема, на которой показан старый и новый пути подхода космического аппарата Dawn к Церере. Источник: NASA / лаборатория реактивного движения

Хотя Рейман признает, что критические моменты украшают любой полет с точки зрения внимания публики, он ничуть не жалеет, что коллектив управления полетом Dawn оказался обделен такими переживаниями.

– Я по-настоящему волнуюсь, когда изучаю иные миры, – говорит он.

Но в ходе этого полета случались и периоды нервотрепки, когда хотелось грызть ногти, – например, во время аварий двигателей-маховиков. И еще, когда в сентябре 2014 года Dawn была на пути к Церере, внезапно отказала ионная двигательная установка. Проанализировав на Земле состояние космического аппарата, инженеры пришли к выводу, что виной тому космический луч – частица космической радиации, которая попала в компонент электрооборудования аппарата, заставив ионный двигатель выключиться, а саму станцию перейти в безопасный режим. Менее подходящий момент для этого трудно было найти.

Эта фотография Цереры была сделана станцией Dawn 1 марта 2015 года, за считаные дни до того, как она вышла на орбиту вокруг этого ранее не изученного мира. На снимке Церера выглядит как месяц, большая часть ее видимого полушария погружена в тень, потому что траектория аппарата вывела его к противоположной от Солнца стороне Цереры. Источник: NASA / лаборатория реактивного движения Калифорнийского технологического института / Калифорнийский университет в Лос‐Анджелесе / Институт исследований Солнечной системы Общества Макса Планка (MPS) / Германский аэрокосмический центр (DLR) / Институт вычислительной техники и коммуникационных сетей Технического университета Брауншвейга (IDA)

– Хотя мы не беспокоились о том, что можем промахнуться мимо Цереры, – рассказывает о том случае Рейман, – у нас уже был составлен очень замысловатый план по поводу того, как лучше всего выходить на ее орбиту. А теперь, как снег на голову, прилетела вдруг эта единственная элементарная частица, и из-за нее нам пришлось изобретать совершенно новую траекторию. Вот тогда нам некогда было расслабляться, управляя нашим межпланетным кораблем!

Сотрудники команды работали, определяя причину происшествия и способ устранения неисправности, занимались перенастройкой космического аппарата для нормального использования и очень быстро разрабатывали новую траекторию полета.

– Выводить станцию из безопасного режима – нешуточное дело, – говорит Бин. – Инженерам приходилось работать круглосуточно. Но мы были вознаграждены тем, что нам удалось сделать очень интересные научные наблюдения и получить фантастические снимки, которые не удалось бы сделать, следуй мы исходному плану.

Двигаясь по новой траектории, Dawn приближалась к Церере с теневой стороны, и для станции открывался вид на ее северное полушарие: наполовину озаренная солнечными лучами, Церера выглядела как красивый серп.

– Увидеть ее с этой перспективной точки мы вначале не планировали, – говорит Рейман. – С моей точки зрения, та петля, которую мы выписали в космосе, сделала бы честь любому летчику-асу! Мы прошли по ней с блеском и заодно пронаблюдали поразительные виды Цереры.

По мере того как Dawn подходила все ближе и ближе к Церере, загадочные пятна становились все ярче, и их становилось видно все больше.

– Глаз невозможно было оторвать от этих сияющих маяков, – добавляет Рейман, – которые, казалось, освещали наш путь. При взгляде на них так и хочется прислать космического разведчика, чтобы понять, что же они такое, – и именно это мы и проделали.

«Рассвет» на Церере

– Церера – большой мир, – разъясняет Марк Рейман. – Ее площадь равна 37 % площади континентальной территории Соединенных Штатов Америки. Подумайте о том, каким многообразием и красотой отмечена география, топография и геология нашей обширной страны. И это дает возможность понять, как удивительно и разнообразно то, что мы наблюдаем на Церере.

На снимках Dawn были замечены загадочные формы ландшафта и другие особенности, которые свидетельствуют о том, что Церера – уникальный мир. Конечно же, яркие области в кратере под названием Оккатор – одни из самых захватывающих ее черт. Намек на их существование появился более десяти лет назад – их удалось рассмотреть на снимках, полученных с помощью космического телескопа «Хаббл», и эти светлые пятна с тех пор оставались загадкой. Они же послужили поводом для многочисленных домыслов и пересудов в обществе.

Яркие пятна на поверхности вблизи центра кратера Оккатор хорошо видны на этом снимке в усиленных цветах. Это изображение получено из комбинации снимков, сделанных АМС Dawn в феврале 2016 года в масштабе разрешения 35 м на пиксель, с добавлением цветных снимков меньшего разрешения, полученных в сентябре 2015 года. Источник: NASA / лаборатория реактивного движения Калифорнийского технологического института / Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе / Институт исследований Солнечной системы Общества Макса Планка (MPS) / Германский аэрокосмический центр (DLR) / Институт вычислительной техники и коммуникационных сетей Технического университета Брауншвейга (IDA) / Институт планетологии (PSI)

Рейман много раз выступал публично и отвечал на вопросы в Интернете. Он говорит, что один из самых частых вопросов был о том, не являются ли яркие пятна на Церере инопланетным городом.

Данная карта Цереры, составленная на основе снимков американской АМС Dawn, демонстрирует расположение около 130 участков повышенной яркости на поверхности карликовой планеты – они показаны синим цветом. Бо́льшая часть этих ярких областей связана с кратерами. Три врезки показывают увеличенный вид трех отдельных примечательных участков. Кратер Оккатор, в котором находится самое яркое из светлых пятен на Церере, показан слева вверху. Вторая по яркости деталь поверхности Цереры – кратер Оксо – видна справа вверху. Источник: NASA / лаборатория реактивного движения Калифорнийского технологического института / Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе / Институт исследований Солнечной системы Общества Макса Планка (MPS) / Германский аэрокосмический центр (DLR) / Институт вычислительной техники и коммуникационных сетей Технического университета Брауншвейга (IDA)

Что же отвечает на это Рейман?

– Это нелепо! Откуда вы вообще знаете, что церериане живут в городах? Может быть, они все деревенские жители или группируются в большие государства. Мы пока знаем о церерианах слишком мало, чтобы выносить суждения об их географическом группировании. Таков мой ответ с позиции любителя научной фантастики, – улыбается он. – Надо признаться, даже если учитывать, что эти светлые области наверняка не признак наличия жизни, очень трудно удержаться, чтобы не думать о таких вещах. И это напоминание о том, что мы обитаем в огромной, сложной и прекрасной Вселенной и где-то в ней обязательно должна быть жизнь…

Однако сотрудники научной команды Dawn понимали, чем могут быть эти светлые пятна: большие отложения минеральных солей, оставшиеся в местах выхода на поверхность грунтовых вод, которые испарились в результате сублимации. Изучение этих отложений показывало, что они могут быть похожи по составу на смесь карбоната и бикарбоната натрия. На Земле мы в быту называем эти вещества кальцинированная сода и пищевая сода.

– Всем нравилось думать, что светлые области имели что-то общее с инопланетянами, – говорит Марк, – но мне кажется особенно забавным, что на самом деле у них оказалось нечто общее с товаром, который на Земле вы можете найти в любом отделе бакалеи.

Кратер Оксо на Церере (виден в правой части снимка) – единственное на этой карликовой планете место, где на данный момент было зарегистрировано наличие воды на поверхности. Источник: NASA / лаборатория реактивного движения Калифорнийского технологического института / Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе / Институт исследований Солнечной системы Общества Макса Планка (MPS) / Германский аэрокосмический центр (DLR) / Институт вычислительной техники и коммуникационных сетей Технического университета Брауншвейга (IDA) / Институт планетологии (PSI)

На Церере имеется более 130 светлых пятен, бо́льшая часть которых расположена в ударных кратерах. То, что они распределены по всей поверхности, как утверждают ученые из команды Dawn, говорит о том, что на Церере имеется подповерхностный слой, содержащий соленый водяной лед. Удары, которые формируют кратеры, выносят на поверхность эту смесь льда и соли.

Рейман говорит, что эти соли обладают высокой отражающей способностью и имеют для наших глаз светлый цвет. Кроме того, предположительно, над кратером Оккатор и другими областями с яркими пятнами имеются рассеянные облака водяного тумана, а это означает, что испарение льда продолжается и сейчас. Эта находка может служить подтверждением наличия водяного пара, окружающего Цереру, который был замечен в 2014 году при помощи принадлежащего Европейскому космическому агентству космического телескопа «Гершель».

К удивлению многих, Церера оказалась геологически активным телом.

– Церера – единственное крупное скально-ледяное тело во внутренних областях Солнечной системы, – говорит Марк Рейман, – и она не испытывает воздействия приливных сил, которые могли бы разогревать ее изнутри, как это происходит со спутниками Юпитера и Сатурна. Но она получает больше падающего на нее солнечного света, поэтому изучать динамику процессов этого мира так захватывающе интересно. Наши находки согласуются с гипотезой, что на Церере есть большое количество воды, и многое говорят о ее внутреннем строении.

Хотя ученые точно знают, что на Церере есть вода, их задача в настоящее время – выяснить, вся ли она находится в замерзшем состоянии или под поверхностью планеты имеется жидкая. Некоторые факторы указывают на то, что подповерхностные залежи состоят изо льда: плотность Цереры меньше, чем плотность земной коры, и спектральный анализ говорит о том, что на поверхности есть водосодержащие минералы. По мнению ученых, Церера может на 25 % состоять изо льда, а это больше, чем суммарно составляют все запасы пресной воды на Земле.

Таинственная гора Ахуна видна в центре этой мозаики снимков, полученных с Dawn. Станция сделала их с орбиты малой высоты, 385 км, на которой проводилось картографирование ландшафта в декабре 2015 года. Со стороны своего наиболее крутого склона гора имеет высоту около 5 км. Диаметр горы Ахуна составляет примерно 20 км. Исследователи заняты изучением процессов, которые могли привести к формированию такой детали рельефа. Источник: NASA / лаборатория реактивного движения Калифорнийского технологического института / Калифорнийский университет в Лос‐Анджелесе / Институт исследований Солнечной системы Общества Макса Планка (MPS) / Германский аэрокосмический центр (DLR) / Институт вычислительной техники и коммуникационных сетей Технического университета Брауншвейга (IDA) / Институт планетологии (PSI)

Еще автоматическая станция Dawn занята изучением необычной горы под названием Ахуна.

– Сперва мы ее назвали Одинокой Горой, – рассказывает Рейман. – Она стоит на довольно плоской равнине и резко выпирает из нее своими коническими склонами. Склоны горы исчерчены полосами – светлыми на одной стороне и темными на другой, и похоже, что какие-то предметы скатывались с ее крутых откосов. К сожалению, некоторые по ошибке называют ее пирамидой, но мы видим, что она скорее похожа на конус с плоской вершиной.

И Ахуна – не какой-то там маленький холмик. Ее высота превышает 6000 м, и она выше, чем Денали[40]40
  Расположенная в штате США Аляска гора высотой 6190 м над уровнем моря, которая с 1896 до 2015 года называлась Мак-Кинли в честь 25-го президента Соединенных Штатов. – Прим. пер.


[Закрыть], высочайший пик Северной Америки.

– Окажется она вулканом или нет, – рассуждает Рейман, – но, изучая эту деталь рельефа, мы сможем узнать что-то важное о скрытых геологических процессах, идущих на Церере. Это сложный и находящийся в движении мир, а не просто куча камней и льда. Церера – подлинный мир!

До конца…

Завершение основной программы полета Dawn было запланировано на конец 2016 года, но имелся некий ничтожный шанс на то, что работа станции сможет продолжиться еще несколько месяцев, до момента, пока не кончится гидразин – топливо, которое используется в реактивной системе ориентации. Но затем, невзирая на проблемы с двигателями-маховиками и неопределенность в измерениях количества оставшегося гидразина, инженеры команды Dawn предложили смелую идею: использовать ионный двигатель аппарата, чтобы сойти с орбиты Цереры и выполнить близкий пролет другого тела из пояса астероидов – астероида Адеона. И NASA приняло решение продлить программу полета Dawn, но вынесло заключение, гласившее: «долговременные наблюдения за Церерой несут больший потенциал совершения научных открытий, чем вариант с пролетом Адеоны» – так это сформулировал директор отдела планетарных исследований NASA Джим Грин. Так что Dawn остается у Цереры. Но это предложение, определенно, было заманчивым и свидетельствовало о преимуществах ионных двигательных установок.

Рельеф Цереры, сфотографированный космическим аппаратом Dawn с малой высоты орбиты для выполнения картографической съемки, в районе цепочки кратеров под названием цепь Гербера. Источник: NASA / лаборатория реактивного движения Калифорнийского технологического института / Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе / Институт исследований Солнечной системы Общества Макса Планка (MPS) / Германский аэрокосмический центр (DLR) / Институт вычислительной техники и коммуникационных сетей Технического университета Брауншвейга (IDA)

Тем не менее главным ограничивающим фактором для продолжения работы АМС Dawn является наличие на борту гидразина. Кери Бин говорит, что оценить количество остающегося топлива сложно.

– Мы используем гидразин для разворотов аппарата: поворачиваем его или антенной к Земле для проведения сеансов связи, или научными приборами к цели изучения, чтобы проводить наблюдения, – объясняет Кери. – Мы просто будем продолжать использовать систему реактивной ориентации до тех пор, пока в ней не кончится топливо, чтобы успеть получить как можно больше данных.

Когда это топливо подойдет к концу, Dawn останется на стабильной орбите вокруг Цереры – возможно, на долгие десятилетия.

Автоматическая межпланетная станция Dawn в полете в изображении художника. Источник: NASA / лаборатория реактивного движения

– Dawn станет маленькой луной Цереры, – рассказывает Бин. – После того как топливо кончится, у нас уже не будет шанса выйти с ним на связь, потому что без топлива мы не сможем управлять положением космического аппарата, а значит, потеряем возможность ориентировать его солнечными батареями к Солнцу. Это означает, что Dawn окажется без электричества вскоре после того, как на нем кончится топливо.

Таким образом, конец полета Dawn наступит тихо и не драматично, во многом повторяя то, каким образом эта станция прибывала в окрестности исследованных ею миров.

– Это будет грустно, – с тоской в голосе вздыхает Кери Бин. – Наш полет длился долго, и раньше не было ничего, ему подобного, но наступит день, и мы больше ничего не услышим от Dawn. Вот так все и кончится.

Но на Церере еще предстоит сделать большое количество научных открытий. Рейман подчеркивает важность данного проекта и космических исследований вообще.

– Несмотря на то что сами мы не можем выйти за пределы окрестностей нашей скромной планеты, мы посылаем вдаль автоматические аппараты и отправляемся таким образом на поиски великих приключений, – задумчиво говорит он. – Мы делаем это для того, чтобы понять величие Вселенной и поступать по зову своей страсти исследователей. Есть ли тот, кто ни разу не взглянул в ночное небо без благоговения перед его тайной? Есть ли тот, кому не хотелось пересечь линию горизонта и увидеть, что скрывается за ней? Тот, кто не жаждет познать Вселенную? Любой человек из тех, кто хоть раз испытал подобные чувства, разделяет с нами нашу миссию, а возможность поделиться впечатлениями и переживаниями, которые мы испытываем на нашем пути, и есть, как я думаю, самая волнующая, приносящая радость и удовлетворение, самая значительная сторона исследований, которые мы проводим в космосе.

Глава 5
Охота на планеты: «Кеплер» и поиск далеких миров

Иной взгляд

Одним ясным вечером в 2012 году астрофизик Натали Баталья вышла на спортивную пробежку. Над ней раскинулось усыпанное звездами небо, но она не обращала на него внимания. В ее голове безостановочно повторялся путь расчетов, которые она и ее команда выполняли, работая с космическим телескопом «Кеплер» и пытаясь определить, сколько может оказаться планет у других звезд нашей Галактики.

Результат был ошеломляющим. Полученные с «Кеплера» данные говорили о том, что у каждой звезды в Млечном Пути имеется как минимум по одной планете. Оценки количества звезд во всей Галактике разнятся от 100 до 300 млрд, и это означает, что планет может насчитываться сотни миллиардов. Если даже лишь небольшая часть из них, скажем, 10 %, того же размера, что и Земля, и если только 10 % от этих похожих размером на Землю миров находятся на правильных расстояниях от своих звезд внутри области, называемой обитаемой зоной, во всей нашей Галактике может обнаружиться как минимум миллиард потенциально пригодных для жизни планет с Землю размером.

Планеты – а может, и жизнь – могут быть повсюду.

Всего лишь три десятка лет назад астрономы не были убеждены, существуют или нет планеты за пределами Солнечной системы. Баталья застыла, осознав, насколько масштабна новая оценка количества потенциально обитаемых миров. Она остановилась на бегу и всмотрелась в ночное небо.

Телескоп «Кеплер» в космосе в представлении художника. Источник: NASA / Научно-исследовательский центр имени Эймса

– Я долгое время представляла себе среднее количество планет, приходящихся на одну звезду, лишь теоретически, – четыре года спустя рассказывает Натали в своем офисе в Научно-исследовательском центре имени Эймса NASA, где она занимает должность научного специалиста проекта «Кеплер».

Баталья, заместитель научного руководителя проекта космического телескопа «Кеплер», держит в руках созданную художниками глобус-модель первой подтвержденной экзопланеты с твердой поверхностью, Kepler 10b. Источник: NASA / проект «Кеплер»

– Но внезапно в ту ночь я взглянула на небо и спустя какую-то микросекунду увидела в этих светлых точках, которые усыпали его, не просто звезды, а планетные системы – семейства иных миров за пределами нашей Солнечной системы. Я пережила настоящее потрясение и стала иначе смотреть на Вселенную.

Несмотря на то что в жизни Батальи статистические данные, которые являются результатом работы космического аппарата «Кеплер», конечно же, занимают более значительное место, чем в жизни обычного человека, то, что испытала в тот момент она, символизирует поворот, произошедший в процессе человеческого познания и понимания нашего места в огромном космосе. Этот поворот продолжается уже несколько последних лет, в основном благодаря научному поиску, который ведет космическая обсерватория «Кеплер». Этот проект, безусловно, изменил наш взгляд на Вселенную.