После двадцати лет застоя российская наука возвращается в Космос.

«Зенит» стартовал 18 июля в 8 часов 31 минуту по местному времени, или в 6.31 по Москве. Ракета спокойно уходила в уже дневное синее небо, на наблюдательном пункте за ней следили человек пятнадцать. Еще человек сто расположились на железнодорожном полотне неподалеку, откуда видимость была несколько лучше. Там были в основном астрономы, приехавшие посмотреть на начало своей новой науки, и те самые инженеры, для многих из которых 25 лет работы над «Радиоастроном» — вся их жизнь. Запуск прошел в штатном режиме. Все вздохнули с облегчением.

Впрочем, понервничать все же пришлось.

Раскрыть антенну должны были через пять дней после пуска — 22 июля. Но в центре управления полетом информацию об этом весь день не подтверждали. Ближе к вечеру, когда страсти накалились, прошел слух, что «Радиоастрон» так и не смог раскрыть антенну. Для российской науки это означало катастрофу. А для людей, отдавших проекту четверть века, — жизненный крах.

Но все оказалось не так плохо

— Все нормально, — объяснила Лариса Лихачева, исполнительный директор проекта. — По всем косвенным признакам антенна раскрылась. Но прямого подтверждения нет: видимо, с датчиком что-то. Вот они и дергают антенну целый день туда-сюда. Сейчас развернули аппарат тыльной стороной к Солнцу, чтобы она нагревалась равномерно, а завтра опять попробуют протестировать. Понимаете, у них — в НПО имени Лавочкина — никогда еще так гладко старт не проходил, как в этот раз. И раз уж так все хорошо до этого было, они хотят на сто двадцать процентов быть уверены, что передают нам аппарат в рабочем состоянии.

На следующий день конструкторы сдали свои 120%.

— Все работает,— сказал мне Сергей Лихачев, муж Ларисы, отвечающий в проекте за обработку данных. — Раскрылась.

Теперь эта десятиметровая антенна будет летать по вытянутой орбите вокруг Земли, то удаляясь от нее на 330 тыс. километров, то приближаясь на пятьсот. Она будет работать синхронно со многими земными радиотелескопами — таким образом мы как бы получаем один большой телескоп с антенной диаметром в те самые 330 тыс. километров и угловым разрешением раз в тридцать больше того, что до сих пор удавалось добиться на Земле.

А изучать она будет кротовые норы.

Неизбежное будущее

Лет восемь назад случилось мне заполнять анкету, в которой был такой вопрос: «Ваше главное разочарование в жизни?» «Крах советской космической программы», — незамедлительно ответил я.

В восьмидесятых казалось: еще немного, и путешествия на Марс и города на Луне станут реальностью. Но сменившие их девяностые и нулевые принесли разочарование. Стало ясно, что Луну мы и впредь будем видеть так же, как наши первобытные предки — в небе, а Марс останется лишь в фантазиях Института медико-биологических проблем, запирающего людей в каменный мешок на 500 дней якобы для подготовки к полету туда примерно в 2035 году.

Нет, мировая наука не ушла из космоса. Американцы, отступив с Луны, вдруг начали пачками запускать научные аппараты, а чуть позже к ним присоединились европейцы и японцы. Открытия одно другого удивительнее совершались ежемесячно: экзопланеты, вода на Марсе, атмосфера Титана, темная энергия, спектр реликтового излучения, магнитное поле Солнца, фотографии Меркурия, грунт астероида, взрыв кометы — все это изучалось и изучается новым поколением космических кораблей ближнего и дальнего космоса.

Даже пилотируемым полетам здесь нашлось место: американцы четыре раза посылали экспедиции к телескопу «Хаббл», чтобы его отремонтировать, и телескоп выдал нам такие картинки с края Вселенной, какие наши предки из каменного века не смогли бы увидеть при всем нашем к ним уважении. Россия в этом празднике участвовала лишь теоретически. То есть наши физики и астрофизики-теоретики были и все еще остаются лучшими в мире (это подтверждают два десятка имен начиная с Фридмана и Гамова, Шкловского и Зельдовича и заканчивая Сюняевым, Старобинским и Линде). Но научных аппаратов в космосе у России уже давно нет, а единичные попытки запусков заканчивались в последние годы неудачами, как это было с упавшим «Марсом-96» или замолчавшим «Коронас-Фотоном».

Собственно, проект Астрокосмического центра ФИАН (АКЦ ФИАН) под руководством академика Николая Кардашева и НПО им. Лавочкина был для российской науки, с одной стороны, последним шансом, а с другой — самым амбициозным проектом. Этим прибором Кардашев собирался искать кротовые норы. Несколько лет назад он с азартом рассказывал мне о них:

«Кротовая нора — это тоннель, связывающий разные части пространства. Вход в тоннель может быть размером со звезду, с планету, с дом, с пылинку. И если вы туда нырнете, то вынырнете в другом месте. Можно попасть в другую часть нашей Галактики, можно — в другую галактику, можно — в другую Вселенную… Оттуда можно посылать радиосигналы, общаться и даже можно сквозь этот тоннель наблюдать, что делается на другом конце — если вы наведете телескоп».

Телескоп изначально рассчитывали сделать и запустить за шесть лет, но история растянулась на четверть века, потому что несколько раз прерывалось финансирование. В результате сыпались договоренности с иностранными участниками, из проекта ушла часть людей, некоторые приборы создавались заново, но в конце концов обсерваторию сделала та же команда инженеров, что и начинала. И, конечно, оказалось, что кротовые норы — лишь часть научной программы, хоть и самая интересная для публики, но и самая неясная.

— Для начала нужно показать, что такие объекты вообще есть, — говорил Кардашев.

В общем, «Радиоастрон» — с одной стороны, привет из тех времен, когда города на Луне казались неизбежным будущим, а с другой — доказательство того, что Россия по-прежнему может осуществлять проекты мирового масштаба.

Черная дыра — вид с Байконура. Байконур — вид из космоса

— Наши коллеги из Роскосмоса и НПО им. Лавочкина говорят о завершении большого проекта, а для нас это только начало, — говорит астроном Юрий Ковалев, старший научный сотрудник АКЦ ФИАН.

Юрия я вычислил в байконурском кафе «Звездное небо» в день перед запуском аппарата «Спектр-Р» (так называется космический элемент системы «Радиоастрон»): человек лет где-то от тридцати до сорока переводил меню на английский десятку иностранцев. Иностранцы были явно академического вида, а на переводчике — маечка с изображением телескопа и надписью, из которой следовало, что это знаменитый стометровый Грин-Бэнк, один из самых больших телескопов в мире и самый большой из тех, чью антенну можно развернуть в любую точку неба.

Мы познакомились. Оказалось, что Юрий действительно из команды ученых, приехавших посмотреть на запуск, что ученых и инженеров прибыло довольно много — целый самолет, что в основном они здесь не по работе, а чтобы «просто посмотреть», что самого Юрия интересуют активные ядра галактик и что за исследования этих ядер он в прошлом году получил премию имени Ф. А. Бредихина РАН, которую присуждают за выдающиеся работы в области астрономии.

С Ковалевым и его коллегой, совсем молодым аспирантом Сергеем Пилипенко, мы гуляем по Байконуру, и я слушаю рассказы о том, чего ждать от работы «Радиоастрона».

— Если во время пуска все пройдет хорошо и вся аппаратура будет нормально работать на орбите, мы будем ждать первого результата — детектирования лепестков. Это профессиональный жаргон. А если переводить на обычный язык, это означает: мы должны навести орбитальную и наземные антенны на яркий источник излучения в космосе и получить корреляцию сигналов. Это докажет, что наш интерферометр — а именно так вся система называется — действует.

В общем, по словам Юрия, первые три месяца уйдут на инженерные тесты аппарата, затем будут искать эти самые лепестки, а примерно через полгода начнется собственно научная программа.

Одними из первых объектов наблюдений будут те самые активные ядра галактик, которыми занимается Ковалев. Смысл слова «активный» здесь следующий: центр такой галактики очень ярко светится практически во всем спектре — от радиоволн, которые мы не видим, до гамма-лучей, которые мы тоже не видим (где-то между ними, впрочем, есть и обычный видимый свет). Считается, что светится находящаяся там черная дыра. Звучит, конечно, странно, ведь все знают, что черная дыра — это объект с чудовищной гравитацией, всасывающей любое вещество внутрь, а наружу ничего уже не выпускающий. Даже свет не может выбраться за ее границу, настолько велика у нее сила притяжения. Но как раз это мощное тяготение и есть причина того, что светятся окружающие черную дыру области.

Черная дыра в центре галактики — обычное дело. У нас, в Млечном Пути, она тоже есть. Не самая крупная, всего в 3–4 миллиона раз тяжелее Солнца. Естественно было бы начать наблюдения с нее. Но, во-первых, она излучает довольно слабо, так как не успела собрать вокруг себя много вещества, а во-вторых, где-то в Галактике между ней и Землей находятся облака межзвездной пыли, которые ее попросту закрывают. Плохо ее  видно, в общем.

— Есть галактика М 87, другое название — Дева А, — говорит Ковалев. — Она находится очень близко к нам, всего 16 мегапарсеков. В ее центре находится сверхмассивная черная дыра — массой в шесть миллиардов Солнц. И там очень хорошие условия для наблюдения. Линейное разрешение, которое мы можем получить, сравнимо со шварцшильдовским радиусом (радиус Шварцшильда — граница черной дыры, откуда свет уже не может вылететь из-за гравитации. — «РР»).

— А что можно увидеть на таких расстояниях?

— Если быть оптимистом, то можно надеяться увидеть аккреционный, то есть пылевой, диск или даже так называемый бублик — газ, движущийся вокруг черной дыры. Это первая возможность впрямую наблюдать объекты такого масштаба! Думаю, что размер Девы А — несколько световых дней, то есть порядка десятка Солнечных систем. То же самое можно сказать про струи вещества, которые выбрасывает черная дыра. Они очень узкие и с Земли видны как ниточки, а все, что находится внутри, — загадка. Если нам повезет, то «Радиоастрон» как раз покажет их внутреннюю структуру. Если получится, это будет огромное достижение, ведь многие люди до сих пор не верят, что черные дыры существуют!

То же самое, только про еще более мелкие объекты, сказал мне Карл Гвинн, профессор физики Калифорнийского университета, один из ведущих специалистов в мире по пульсарам — мертвым ядрам бывших звезд, образовавшимся после взрыва сверхновых. Мы сидели вечером в холле гостиницы «Центральная», американец говорил о своих любимых пульсарах, в которых вещество сжато настолько сильно, что атомы распались на нейтроны, плотно упакованные внутри звезды.

— Чего я ожидаю от «Радиоастрона»? — Гвинн даже на мгновение не задумался. — Пульсары очень маленькие: звезда может быть всего около 15 километров в диаметре. Из-за таких размеров трудно определить расстояние до них и точное их положение в пространстве. А «Радиоастрон» может это сделать. И еще есть идея, что межзвездный газ может послужить линзой и сконцентрировать лучи пульсара. Тогда мы просто увидим изображение пульсара здесь. То, чего никто никогда не видел! Представляете — такой маленький объект! Если получится, мы сможем увидеть даже фазы вращения, а не только короткую вспышку излучения.

Звучало это нереально — 15 километров, это… ну, чуть больше города Байконур и значительно меньше космодрома. А что можно увидеть оттуда, из Галактики, если навести сюда какой-нибудь прибор с еще большим разрешением? Что увидят гипотетические инопланетяне (которых всю жизнь, кстати, мечтает обнаружить тот же академик Николай Кардашев)? Режимный городок, обнесенный стеной по периметру, живущих в нем несколько десятков тысяч человек, главное занятие которых — запускать ракеты в космос, пустыню вокруг, невысокие деревья, расти которым на здешней рыжей земле позволяет только орошение водой Сырдарьи. Они увидят расположенные в геометрическом порядке трех-пятиэтажные дома узнаваемо казарменной архитектуры; улицы почти без машин, потому что ездить здесь особо некуда; много кафе и кучу космической символики: там макет ракеты на постаменте, здесь сама ракета, дальше портрет Гагарина в шлеме, еще дальше кафе «Звездное небо». В общем, нецивильно.

30 лет без телескопа

Здания технического комплекса ракет-носителей «Зенит» на Байконуре — оазис офицерского уюта. Напротив брошенные казармы войсковых частей, вокруг пустыня, а здесь побеленные снизу деревца, выметенный асфальт и вежливый охранник, ровняющий грабельками сухую землю по краям газончика. За два дня до старта ракету вывозят из ангара на площадку № 45, где ее окончательно подготавливают к пуску.

— Как ваше предприятие живет? — спрашиваю я у Александра Дегтярева, генерального конструктора и одновременно генерального директора КБ «Южное», которое и сделало ракету-носитель.

— Нормально. Основой стратегических сил Российской Федерации пока остаются наши ракеты. Мы ведь были основой ракетной отрасли Советского Союза, и сейчас на вооружении стоит SS-18, если по американской классификации.

— А для запуска, — продолжает Дегтярев, — наш «Зенит» выбрали потому, что он оптимально соответствует по характеристикам. По сути, это трехступенчатая ракета, потому что в составе полезной нагрузки есть разгонный блок «Фрегат». Он и выводит аппарат на высокую орбиту. Он вон там, — конструктор указывает куда-то на головную часть ракеты, которую медленный тепловоз вывозит из ангара.

Когда ракета доезжает до старта, происходит построение расчетов. Выглядит это так: у командного пункта в несколько рядов стоят сотни людей, а кто-то главный командирским голосом их уговаривает:

— Уплотненный график, 23 часа… Никакой надежды на память! Инструкция, книжка! Память — хорошо, книга — лучше… Стартовый комплекс — объект повышенный опасности!.. Только тот персонал, который предусмотрен… Далее дисциплина по связи… Никакой лирики, никаких отступлений… Начало работы буфета не должно стать… когда все всё бросают и бегут за пирожками…

Как детям малым.

Ракета наконец поднимается в вертикальное положение, и те немногие праздные люди, которые находятся на площадке, перемещаются вслед за ее тенью — полдень, жарко. На самом верху ракеты под обтекателем то, ради чего работали тысячи людей, — аппарат «Спектр-Р», космический сегмент интерферометра «Радиоастрон». Состоит он из антенны, научной аппаратуры и платформы «Навигатор», разработанной в НПО им. Лавочкина.

— Мы столько лет не запускали в космос такие сложные научные аппараты, как этот. Как вообще удалось его сделать? — спрашиваю я на следующий день у Бориса Новикова, технического руководителя проекта «Радиоастрон».

— Старичков сохранили. Над проектом работали уникальные специалисты. Элита. И в Институте космических исследований, и в АКЦ ФИАН, и в НПО им. Лавочкина. — Новиков начинает рассказывать о людях, называя десятки фамилий, и кого не назовет — все «удивительные и прекрасные». Впрочем, сам Новиков — тоже практически легенда нашей научной космонавтики. За 42 года работы он участвовал в десятках пусков и во всех, к сожалению немногочисленных, проектах последних 25 лет: работал с «Вегами», летавшими к комете Галлея, с рентгеновской обсерваторией «ГРАНАТ», а сейчас совмещает работу главного конструктора (по научной аппаратуре) и технического директора в проекте «Фобос-Грунт», стартующем к спутнику Марса осенью.

— Этому проекту почти тридцать лет, работа шла… мучительно долго, а настоящее финансирование началось, я думаю, лет пять назад. И действительно, с тех пор как мы потеряли «Марс-96», на который я тоже годы положил, мы ничего подобного не запускали. Но там такие технические решения! Вот антенна, например. В НПО имени Лавочкина есть изумительный человек — Владимир Серебренников. Он придумал, как сделать антенну складывающейся. Ее углепластиковые лепестки при запуске свернуты, потом она раскрывается криволинейно, и каждый лепесток — а их двадцать семь — должен встать в специальный замок. И все замки должны сработать одновременно. Или, например, водородные стандарты частоты — они необходимы, чтобы согласовать время наблюдения на космическом и наземных телескопах. Никто никогда не запускал такие устройства в космос.

Новиков продолжает рассказывать о технике и людях, которые ее делали, и я, в общем-то, к этому готов: инженеры могут о своем говорить часами, пытаясь объяснить такие подробности, понимание которых требует полного курса специального вуза.

— Тогда неудобный вопрос, — перебиваю я. — Почему после пятнадцатилетнего перерыва из всех проектов мы выбрали для реализации самые сложные?

— Потому что это продолжение работы, которую мы начали очень давно. Работу хотелось закончить!

Космос как концепция

Уже после старта «Зенита» Владимир Поповкин, глава Роскосмоса, в одиночестве ходит взад-вперед перед домиком наблюдательного пункта, слушая трансляцию: «320 секунд, полет нормальный… 460 секунд, осевая перегрузка ракеты в норме… 500 секунд, движение ракеты устойчивое…» И так до 520-й секунды, когда головной блок отделился от носителя и «Спектр-Р» вышел на орбиту.

Он явно нервничает. Вообще, похоже, Роскосмосу с руководителем повезло.

— Лично вы как считаете: какой космос нам нужен? — спрашиваю я.

— У меня вот какая мысль: отключите на минуту всю нашу космическую группировку и посмотрите после этого, как будет жить Россия. Не будет ни связи, ни телефона, ни навигации. Остановятся банки. Начнется коллапс. То есть прагматичная задача проста: нужно наращивать то, что используется на Земле.

— Ну а развитие? Наука?

— Как первый шаг мы выбрали телескопы. «Спектр-Р» — первый аппарат, за ним мы будем каждые два года запускать новый телескоп. Следующим будет рентгеновский, затем — ультрафиолет, потом — миллиметровый. По сути, этими обсерваториями мы перекроем весь диапазон волн, на которых наблюдается Вселенная. Во-вторых, нужно посетить другие планеты. Человека с «билетом в один конец» отправлять не хочется — нужно думать, как его вернуть. Может быть, первый раз на Марс не нужно садиться, а достаточно просто его облететь. В научной части мы формируем программу так: совет по космосу Академии наук готовит предложения, а мы рассматриваем финансовые возможности и начинаем работать. Кроме того, мы создали стратегический совет, куда вошли наиболее авторитетные люди из Академии наук и из отрасли.

В общем, мне Поповкин понравился. Тем, что явно хочет осмысленных действий по любому пункту, от перспективного аппарата для космонавтов до стиля работы с прессой. Кроме того, в нем совсем нет солдафонства, несмотря на то что человек несколько лет командовал космическими войсками, а в Роскосмос пришел из Министерства обороны.

И еще очень важно, что на такого человека есть запрос: практически все, с кем я общался — и журналисты, и ракетчики, и астрономы, — говорили, что именно такой им нужен и они боятся, что его вдруг снимут.

Космос как концепция

Уже после старта «Зенита» Владимир Поповкин, глава Роскосмоса, в одиночестве ходит взад-вперед перед домиком наблюдательного пункта, слушая трансляцию: «320 секунд, полет нормальный… 460 секунд, осевая перегрузка ракеты в норме… 500 секунд, движение ракеты устойчивое…» И так до 520-й секунды, когда головной блок отделился от носителя и «Спектр-Р» вышел на орбиту.

Он явно нервничает. Вообще, похоже, Роскосмосу с руководителем повезло.

— Лично вы как считаете: какой космос нам нужен? — спрашиваю я.

— У меня вот какая мысль: отключите на минуту всю нашу космическую группировку и посмотрите после этого, как будет жить Россия. Не будет ни связи, ни телефона, ни навигации. Остановятся банки. Начнется коллапс. То есть прагматичная задача проста: нужно наращивать то, что используется на Земле.

— Ну а развитие? Наука?

— Как первый шаг мы выбрали телескопы. «Спектр-Р» — первый аппарат, за ним мы будем каждые два года запускать новый телескоп. Следующим будет рентгеновский, затем — ультрафиолет, потом — миллиметровый. По сути, этими обсерваториями мы перекроем весь диапазон волн, на которых наблюдается Вселенная. Во-вторых, нужно посетить другие планеты. Человека с «билетом в один конец» отправлять не хочется — нужно думать, как его вернуть. Может быть, первый раз на Марс не нужно садиться, а достаточно просто его облететь. В научной части мы формируем программу так: совет по космосу Академии наук готовит предложения, а мы рассматриваем финансовые возможности и начинаем работать. Кроме того, мы создали стратегический совет, куда вошли наиболее авторитетные люди из Академии наук и из отрасли.

В общем, мне Поповкин понравился. Тем, что явно хочет осмысленных действий по любому пункту, от перспективного аппарата для космонавтов до стиля работы с прессой. Кроме того, в нем совсем нет солдафонства, несмотря на то что человек несколько лет командовал космическими войсками, а в Роскосмос пришел из Министерства обороны.

И еще очень важно, что на такого человека есть запрос: практически все, с кем я общался — и журналисты, и ракетчики, и астрономы, — говорили, что именно такой им нужен и они боятся, что его вдруг снимут.

Радиус Шварцшильда

Через три с половиной часа после запуска разгонный блок «Фрегат» уводит «Спектр» с низкой орбиты, отправив его лететь за 330 тыс. километров от Земли. После этого к прессе наконец выходит Николай Кардашев, наотрез отказывавшийся говорить до запуска. На небольшом брифинге он появляется вместе генеральным конструктором НПО имени Лавочкина Виктором Хартовым и двумя представителями Роскосмоса.

— Класс объектов, которые будут изучаться, очень широкий: далекие объекты — квазары, мощные взрывы, поведение сверхмассивных черных дыр, гравитационное поле Земли. Возможно, существуют белые дыры, возможно, тоннели в другие пространства. Это все относится к новой физике, мы будем это исследовать. Первые объекты наблюдений мы выбрали, их примерно десятка два-три, и все они очень яркие. Сейчас мы увидим в подробностях то, что до сих пор было видно с Земли как светящиеся точки. Есть десятки теорий, и предсказать, какие из них окажутся верными, невозможно.

— Насколько вероятно обнаружить тоннели в другие пространства, кротовые норы?

— Вот эти мощные внегалактические источники излучения вполне могут оказаться кротовыми норами или первичными черными дырами, которые образовались при рождении Вселенной, при первом взрыве. Разрешение «Радиоастрона» выше, чем диаметр Шварцшильда, который дает общая теория относительности. Значит, мы сможем увидеть детали такого объекта — поляризацию, особенности излучения. Мы сможем опознать кротовые норы, если они есть в космосе.

Кардашеву уже под восемьдесят, но когда он говорит о тоннелях в пространстве, глаза у него становятся бешеными. С такой энергетикой эти тоннели он непременно найдет. Нашел же он способ удерживать проект в течение тридцати лет и показать молодежи, что наша страна тоже кое-что может.

В общем, похоже, российский космос снова начинается.
 

Элементы радиоинтерферометра «Радиоастрон»

Космический сегмент: спутник «Спектр-Р», состоящий из антенны, научной аппаратуры и платформы «Навигатор», разработанной в НПО им. Лавочкина.

Наземный сегмент состоит из многих элементов

Первый: станции управления — большие 60–70-метровые антенны, одна на Медвежьих озерах в Подмосковье, другая в Уссурийске.

Второй: станция слежения в Пущино, которая будет получать с борта научные данные. Поток информации настолько большой, что складировать ее на космическом аппарате просто невозможно. Поэтому ее нужно немедленно передавать на Землю. Наблюдения можно вести только тогда, когда эта станция «видит» космический телескоп.

Третий: наземные РСДБ-пункты, земное плечо интерферометра, куда войдут многие радиотелескопы мира.

Четвертый: данные со всех телескопов сводятся в центр корреляции данных в АКЦ ФИАН в Москве.

Когда все начиналось, NASA выделило $100 млн на станции слежения. Поддержка шла на самом высоком уровне: академик Сахаров написал письмо правительству США. Но проект настолько затянулся, что изначальные договоренности сейчас аннулированы.

Команда Кардашева вновь ведет переговоры, но сегодня по факту у нас есть только одна станция — в Пущине. Это сокращает время наблюдений, но не радикально, поскольку орбита у «Радиоастрона» вытянутая и он виден очень долго.
 

Правила игры

В 60-е годы прошлого века радиоастрономы исповедовали следующую идею: большие телескопы настолько дороги, что они должны работать по самым лучшим программам наблюдений вне зависимости от того, какая страна подает заявку. Появилась так называемая open sky policy — политика открытого неба.

То есть большие телескопы отдают свое наблюдательное время тому, чья заявка на исследования неба выигрывает на конкурсной основе.

Для первоначального этапа работы команда «Радиоастрона» получила договоренности о времени на крупнейших антеннах мира: 100-метровом телескопе в Германии, 100-метровом в США и 300-метровом в Аресибо.

Точно так же все пять лет работы «Радиоастрона» будет проводиться конкурс заявок на его время.

http://rusrep.ru/article/2011/07/27/radioastron/