59 лет назад советский космонавт Юрий Гагарин совершил первый орбитальный полет вокруг Земли. За это время наука существенно продвинулась вперед в изучении космоса, человек побывал на Луне и планирует посетить Марс. Что нас ждет впереди, какие цели поставлены и уже достигнуты, об этом расскажет Александр Лутовинов, профессор РАН, заместитель директора по научной работе Института космических исследований РАН, преподаватель МФТИ.
Будущее космической отрасли — за смелыми и амбициозными проектами международного сотрудничества, так как современные исследования весьма сложны и дорогостоящи даже для бюджета развитых стран. Россия активно участвует в целом ряде проектов по разным направлениям космических исследований. У нас впереди изучение многих загадок Вселенной, миссии на Луну и на Марс.
В настоящее время в России развивается сразу несколько крупных и значимых проектов. Образно говоря, в мире сейчас наступило «золотое время» для рентгеновской астрофизики — на орбите летает около десятка обсерваторий и инструментов, которые работают в рентгеновском диапазоне. Самый современный — это российская орбитальная астрофизическая обсерватория «Спектр-Рентген-Гамма», созданная с участием Германии. Миссия была запущена в июле прошлого года и в октябре уже долетела до точки Лагранжа L2, преодолев расстояние около 1,5 млн км от Земли. Во время перелета и после прибытия в точку назначения обсерватория проводила тестовые и калибровочные наблюдения как различных областей неба, так и ряда отдельных источников. В декабре обсерватория приступила к своей основной задаче — обзору всего неба, который будет продолжаться четыре года. Сейчас мы покрыли больше половины неба, а к июню ожидаем первый полный обзор, то есть мы получим первую карту Вселенной. После проведения восьми обзоров неба обсерватория приступит к более детальному исследованию наиболее интересных объектов в режиме точечных наведений. Данная работа займет около двух с половиной лет. Таким образом, проектная работа обсерватории уже расписана, как минимум, на ближайшие шесть-семь лет, и еще больше времени потребуется для анализа полученных данных.
Необходимо подчеркнуть, что обсерватория «Спектр-РГ» — это громадный успех для российской космической отрасли, для российского космического приборостроения, ведь на космическом аппарате стоят два телескопа: немецкий телескоп eRosita и российский телескоп ART-XC. Телескоп ART-XC — это первый российский фокусирующий рентгеновский телескоп, который был создан в сотрудничестве Института космических
исследований РАН и Всероссийского федерального ядерного центра в Сарове. Вообще, в рамках проекта «Спектр-РГ» сложилась уникальная коллаборация предприятий и организаций Роскосмоса, Росатома и Российской академии наук, были разработаны уникальные технологии. И эти наработки, этот мощнейший задел безусловно должны быть и будут использованы в новых проектах фундаментального и прикладного характера, которые могут быть реализованы во второй половине этого десятилетия.
На 2025 год запланирован запуск третьей обсерватории из серии «Спектр». Новая обсерватория «Спектр-УФ» направлена на исследование неба в ультрафиолетовом диапазоне энергий. Первый аппарат серии, «Спектр-Р», исследовал небо в радиодиапазоне, успешно работал на орбите с 2011 года, в два с лишним раза перекрывая
свой гарантийный срок. Второй аппарат — «Спектр-РГ», как уже говорилось, с 2019 года работает в рентгеновской области спектра. А в ближайшем будущем мы охватим новые диапазоны исследований. Помимо «Спектра-УФ», продолжаются работы над четвертой обсерваторией серии, весьма сложной обсерваторией «Миллиметрон» («Спектр-М»), которая должна будет проводить исследования неба в миллиметровом диапазоне длин волн с помощью криогенного телескопа с диаметром зеркала 10 м. Это задача весьма
нетривиальная, я бы сказал, наисложнейшая, ведь подобных инструментов до сих пор не было в мировой практике. Таким образом, мы перекрываем практически весь спектр для исследования Вселенной, но это задача, скорее, на следующие 15–20 лет.
Помимо астрофизических проектов, необходимо сказать и о проектах по исследованию и освоению Луны, ведь наступающее десятилетие будет насыщено полетами к нашему спутнику. В следующем году Россия снова полетит на выполнение очередного лунного задания, речь идет о проекте «Луна-25». Это в какой-то мере тестовый полет: мы вспоминаем, как мы умеем садиться на Луну, то, что наши деды и отцы успешно делали в
60–70-е годы. После этого запланировано сразу две миссии: «Луна-26» (орбитальная), которая будет летать на низкой орбите, и «Луна-27», представляющая собой посадочный модуль с возможностью забора грунта, исследования его на предмет присутствия воды и поиска лучших мест для потенциальной лунной базы. Параллельно достаточно быстрыми темпами реализуются лунные программы других стран, в первую очередь, США и Китая. Также данными исследованиям активно интересуется Индия.
Конечно, стоит отдельно упомянуть совместный российско-европейский проект «ЭкзоМарс-2020». Запуск второй экспедиции отложился, но мы надеемся, что через два года все-таки полетим, сядем на Марс и узнаем гораздо больше об устройстве «Красной планеты»: много ли там воды, других химических элементов, каков состав атмосферы этой планеты. Уверен, что это будет прорывное исследование для всего человечества.
Если говорить о мировых тенденциях, то в разных странах готовится к запуску достаточно большое количество миссий, направленных на решение разных задач. Среди них можно выделить американскую поляриметрическую обсерваторию IXPE с весьма сложной задачей исследования черных дыр и нейтронных звезд в поляризованном свете, которая планируется в следующем году. В очередной раз перенесен запуск уникальной обсерватории имени Джеймса Уэбба, теперь по плану он также должен состояться в 2021 году. Важнейшими миссиями Европейского космического агентства должны стать Euclid (запуск в 2022 году), задачей которого будет понимание природы темной материи и темной энергии, и проект Athena (запуск в 2031 году), направленный на изучение широкомасштабных структур в космосе. В Европе также реализуются проекты меньшего масштаба — в частности, Французское космическое агентство планирует в 2022 году запустить совместную с Китаем миссию для регистрации и изучения гамма-всплесков.
Вообще, Китай, конечно, двигается очень мощными шагами, догоняя ведущие космические державы. В Китае разрабатываются, создаются и регулярно запускаются обсерватории и инструменты для проведения космических исследований в широком спектре научных и прикладных задач. Наши коллеги разрабатывают свои технологии и инструменты, активно сотрудничая, в первую очередь, с Европой. В частности, в 2024 году планируется к запуску совместная обсерватория eXTP, которая будет иметь очень большую собирающую площадь, основной задачей которой будет высокоточный временной и спектральный анализ компактных объектов, в первую очередь, нейтронных звезд и черных дыр, для проверки общей теории относительности в условиях сильнейших гравитационных полей. Данная миссия также поможет ученым продвинуться в понимании того, как устроены нейтронные звезды, и получить ограничения на уравнение состояния вещества при сверхъядерных плотностях. Это одна из самых больших загадок фундаментальной физики, и надеюсь, мы приблизимся к ее решению.
