Владимир Липунов: Астрономам нужна глобальная идея!
28 апреля 2016 года с первого гражданского космодрома «Восточный» был успешно произведён запуск ракеты-носителя «Союз-2.1а» c блоком выведения «Волга» и тремя космическими аппаратами: «Михайло Ломоносов», «Аист-2Д» и наноспутник «СамСат-218».
Статья журнала ВКС, №2 (87) октябрь 2016
О новом спутнике «Михайло Ломоносов», новейших разработках и перспективах астрофизики мы беседуем с российским учёным, профессором МГУ, доктором физико-математических наук Владимиром Михайловичем Липуновым.
.jpg)
Перед стартом «Союза‑2.1а»: М. Е. Панасюк – научный руководитель обсерватории «Ломоносов» (НИЯФ МГУ), В. М. Липунов – научный руководитель проекта «ШОК» (ГАИШ МГУ), И. В. Яшин – главный конструктор научной аппаратуры (НИЯФ МГУ)
.jpg)
Спутник «Ломоносов» готов к старту. Слева направо: Павел Климов, Иван Васильевич Яшин (главный конструктор научной аппаратуры), Евгений Горбовской, Александр Амелюшкин, Василий Петров, Андрей Широков
.jpg)
После старта: вице-премьер РФ Д. О. Рогозин и В. М. Липунов. Космодром «Восточный». 28 апреля 2016 года.
Свидетельство очевидца
– Владимир Михайлович, Вы принимали непосредственное участие в проекте «Союз‑2.1а». Что Вы чувствовали в момент запуска?
– Как вы знаете, было два «момента запуска»: 27 и 28 апреля. Оба были очень волнительными. 27‑го пуск не состоялся, и все расходились в тревоге, но у меня было чувство, что завтра всё получится.
Ракетные технологии – очень сложная сфера. Если бы система контроля, стоящая на ракете «Союз‑2.1а», была у Королёва, то Гагарин никогда бы не сказал: «Поехали!»
28 апреля было радостно – все обнимались, несмотря на чины и звания. Для меня это был счастливый день вдвойне. Во‑первых, потому, что на борту спутника «Михайло Ломоносов» был наш прибор. Во‑вторых, старт состоялся с моей малой родины – вблизи города Свободный, где я родился.
Видео из космоса
– На «Ломоносове» установлены камеры сверхширокого поля зрения «ШОК», они являются прообразом будущей космической системы оповещения об астероидной опасности и предупреждения столкновения с техногенными объектами. Каким образом система «ШОК» дополняет работу глобальной системы телескопов‑роботов «МАСТЕР»?
– Камеры «ШОК» обнаруживают космический объект, определяя его начальные «грубые» координаты с точностью до десятых угловых секунд. А далее телескопы «МАСТЕР» наводятся по этим координатам и детально отслеживают объект.
Уникальными эти камеры делает их математическое обеспечение. Оно устроено таким образом, что камера не просто снимает «фильм», пока летит космическая обсерватория, она ещё выделяет на кадре новые вспыхивающие (что важно для фундаментальной астрофизики) и двигающиеся объекты (а это важно для прикладных задач, таких как обнаружение техногенных останков или опасных астероидов, которые могут угрожать космическому аппарату).
В режиме готовности
– 14 мая, во время тестового включения орбитальной обсерватории спутника были получены первые изображения. Можно ли на сегодняшний день подвести первые итоги работы?
– Такого рода научно-космические эксперименты требуют как минимум нескольких месяцев тестовых измерений, калибровки и так далее. Первые научные телеграммы со спутника «Ломоносов» уже получены, и весь мир узнал, что наша обсерватория работает. Во время первого включения камера обнаружила десятки объектов, пролетающих мимо спутника.
Однако одна из главных особенностей спутника пока не подключена. Ведь «Ломоносов» – первый российский спутник, оснащённый быстрым интернетом. Это означает, что происходящее на орбите можно будет наблюдать в режиме реального времени. Это абсолютно необходимо, если вы хотите работать с событиями, протекающими за доли секунды.
В целом все приборы работают, но надо привести их во взаимное соответствие. Первое тестирование прошло успешно, и я надеюсь, что начиная с сентября уже пойдут наблюдения в реальном времени. Этого ждут все астрофизики мира, потому что сейчас не так много обсерваторий, способных давать координаты крупнейших вспышек во Вселенной. По нашим сигналам будут наводиться все крупнейшие телескопы планеты. «Михайло Ломоносов» – это прорывной эксперимент, способный в будущем давать фундаментальные результаты.
Грядущие открытия
– Расскажите поподробнее о тех фундаментальных результатах, которые возможно получить.
– Когда вы создаёте сложную и важную обсерваторию или проводите физический эксперимент, обладающий широкими параметрами, вы можете сделать открытия, о которых даже не думаете заранее.
14 сентября прошлого года были открыты гравитационные волны, предсказанные ещё Эйнштейном. Мы в Институте прогнозировали их природу. В эксперименте принимал участие наш телескоп «МАСТЕР». Оказалось, что физикам очень интересно смотреть, откуда приходят гравитационные волны, и не было ли в том месте какой-нибудь вспышки.
Обсерватория «Ломоносов» сама по себе мониторинговая: приборы на спутнике способны фиксировать электромагнитные вспышки, сопровождающие гравитационно-волновой импульс. Мы почти уверены, что часть гамма-всплесков – это две нейтронные звезды, которые сталкиваются и порождают гравитационную волну и гамма-всплеск. Гамма-излучение не всегда попадает на Землю. Но если гравитационно-волновой антенной в Ливингстоне будет поймана волна, и если сигнал на «Ломоносове» подтвердит это, произойдёт величайшее открытие одновременного электромагнитного и гравитационно-волнового импульса. И мы сможем доказать, что наблюдаемое нами явление не просто гравитационная волна, а сложный физический процесс, протекающий в самом плотном веществе Вселенной. Это будет эпохальное событие. В такого рода наблюдениях, начиная с сентября, будет принимать участие «Михайло Ломоносов».
.jpg)
Первые снимки камер «МАСТЕР-ШОК» (КА «Ломоносов»). Программное обеспечение камер автоматически выделяет надвигающиеся объекты прямо на орбите
.jpg)
Новый телескоп «МАСТЕР» установлен в горах Южной Америки. Июнь 2016 г.
.jpg)
Проект супертелескопа «Гагарин»
О наноспутниках и фотонных звездолётах
– Всё чаще в научной среде говорят о наноспутниках. Некоторые специалисты уверены, что их следующее поколение изменит экономику космической отрасли. Каков их основной смысл? И как Вы относитесь к этому явлению?
– Наша сеть «МАСТЕР» состоит из очень маленьких телескопов по меркам современной индустрии. Однако они обладают огромным полем зрения. Гамма-всплеск ни один большой телескоп не сможет обнаружить, пока маленький телескоп не найдёт его и не передаст точные координаты. По нашим командам наводились все самые крупные телескопы стоимостью в 1000 раз больше, чем «МАСТЕР». Если вам надо решать круглосуточную или глобальную задачу на Земле, тогда нужны маленькие спутники с небольшими приборами либо мониторинговая система, направленная в космос круглосуточно.
– Как Вы относитесь к идее Юрия Мильнера и Стивена Хокинга о запуске армады нанороботов к альфе Центавра?
– Вы имеете в виду лёгкий спутник на парусе, который двигается лазерным лучом? Это очень оригинальная идея. О фотонных звездолётах мечтают с 1960‑х годов. Эта идея муссировалась научной фантастикой и всегда казалась таким отдалённым будущим… как и сейчас. Тем не менее учёные поняли, что новые материалы возможны. Проблема в том, что такой звездолёт нужно разогнать до скорости света, но если его разгонять слишком долго, то в этом путешествии не будет смысла.
К примеру, до альфы Центавра лететь четыре световых года. Если вы два года будете разгонять звездолёт, а два года тормозить, что вы выиграете? Важно побыстрее разогнать, чтобы большую часть пути аппарат шёл со скоростью, близкой к скорости света. Тогда время путешествия не будет очень большим. Но для этого нужно ускорение и материалы, которые не будут хрупкими. Выдержать ускорение 5–10 g и даже больше сегодня оказалось возможным.
В общем, это идея остроумная. Другой вопрос, что она принесёт. Во‑первых, маленькие размеры: нанокомпьютер с нанопамятью будет передавать изображение планет наверняка. Альфа Центавра – двойная звезда, и её планетная система не очень хороша, на мой взгляд, в смысле возможной обитаемости, потому что это кратная система звёзд. Лучше было бы лететь к системе из одной звезды.
У Мильнера и Хокинга есть другая идея – искать цивилизации. Вот тут я могу сказать больше, потому что я над этим много думал. Поиск цивилизаций с помощью радиотелескопа, в принципе, мысль не новая, возникла ещё 1960‑е годы. Были гранты, программа SETI – связь с возможными цивилизациями.
О жизни на других планетах
– Сейчас возник новый проект, чтобы увеличить возможность радиотелескопов. Это неправильное направление. Почему? Давайте смотреть на Солнечную систему со стороны: вы представитель какой-то цивилизации, пытаетесь искать жизнь вне своей системы и находитесь в 10–20 световых годах от Солнца, за которым вы наблюдаете. Представьте себе цивилизацию подобно нашей, которая уже 300 лет смотрит на нас. Если вести мониторинг Солнца в течение 400 лет, то можно увидеть, что в ХХ веке его светимость в радиодиапазоне возросла в миллионы раз. Возникли радио и телевидение. Если бы астрономы этой выдуманной цивилизации наблюдали за Солнцем, они бы обнаружили, что Cолнце вспыхнуло миллионы раз на частоте телеканалов. Отсюда прекрасный метод – надо поставить телескоп и смотреть на звёзды. Это и предлагают Хокинг, Мильнер. Но это неверно!
Нетепловое событие связано с появлением технологической эры, с открытием электричества. Невозможно думать о том, что через 100 лет мы будем смотреть программу на частоте, например, 912 МГц. Тысячи лет люди передавали информацию с помощью башен и костров и только сто лет – на радиоволнах. А миллионы лет вообще молчали. То есть технологическая эра – очень маленький этап в истории развития цивилизаций. Предполагать, что та, другая, цивилизация будет находится внутри этих 100–150 лет, когда работает Первый канал на своей частоте и телевизор висит в каждом доме, – это очень наивно.
Мы всё ещё думаем, что те, кто нас ищут, находятся в такой же, как мы, стадии развития. Но прогресс настолько быстро всё меняет, что невозможно представить с мобильником вашу прабабушку.
Быстрый прогресс приводит к тому, что «окно контакта», когда цивилизации будут похожи друг на друга, очень узкое. Настолько, что практически нельзя надеяться на то, что мы натолкнёмся на похожих на нас существ.
Жизнь возникла на Земле несколько сот миллионов лет назад. Из этих миллионов лет первая программа ТВ работает только столетие. Делим 100 лет на 100 млн лет и получаем 10–6.0001 % вероятности, что ваш радиотелескоп попадёт именно в это «окно контакта». В нашей галактике есть планеты, которые на много миллиардов лет старше нашей. И глупо думать, что у них работает телевизор в каждой квартире.
В последние 20 лет в астрономии было сделано великое открытие. Мы теперь точно знаем, что в нашей галактике миллиарды планет, похожих на Землю. И никаких сигналов нет, хотя мы уже 50 лет ищем их радиотелескопами.
Мы молодая цивилизация: Солнце – звезда третьего поколения. Не надо гнаться за сверхцивилизациями. Нужно решить более скромную задачу: доказать, какая жизнь возникает на этих планетах, например белковая. То есть мы должны искать особые спектральные маркеры, появляющиеся в процессе окисления или гниения биомассы.
Вероятность попасть в эпоху динозавров на других планетах в миллион раз больше, чем столкнуться с гуманоидом-телезрителем.
.jpg)
Спутник MVL-300 Mikhailo Lomonosov
Супертелескоп «Гагарин» – проект XXI века
– Владимир Михайлович, Вы являетесь автором идеи постройки супертелескопа «Гагарин»?
– К сожалению, спектр экзопланеты размером с Землю можно снять только гигантским телескопом. Несколько лет назад испанские астрономы предложили России построить супертелескоп диаметром 50–60 метров, и я это поддерживаю. Хотим установить его на Канарских островах. Канары – одно из трёх лучших астрономических мест в мире, наряду с Гавайями и Чили. Сейчас европейское сообщество строит телескоп диаметром объектива около 40 метров. Американцы строят телескоп с диаметром 29 метров. Но мы предлагаем крупнейший телескоп ХХI века. Больше вряд ли кто на Земле будет строить. В космосе – может быть, к XXII веку…
Этот телескоп действительно сможет снимать маркеры жизни, то есть искать на спектре планет линии распада либо активного фотосинтеза. Эти маркеры хорошо разработаны – есть литературный и теоретический материал.
Такой телескоп важен по двум причинам. Во‑первых, в России есть великолепная база телескопостроения. Это направление имеет давнюю историю. Я напомню, что один из самых крупных телескопов в мире был построен в СССР в 1970‑х годах – это шестиметровый телескоп Специальной астрофизической обсерватории на Кавказе. И долгое время он был самым крупным в мире.
Мы решили задачу, каким образом наводить гигантское зеркало, – придумали альт-азимутальную установку. Сейчас имеем остатки прежней оптической промышленности. Ситуация в этой сфере не так уж плоха. Лыткаринский оптический завод под Москвой успешно конкурирует с развитыми странами. Правда, сейчас технической базы для создания шестидесятиметрового телескопа нет. И это очень хорошо!
Ибо мегапроект нужен для того, чтобы создавались новые технологии. Какой смысл создавать что-то, для чего есть технология? Когда пришёл Королёв, не было технологий ракет. Они были созданы им и его группой учёных.
Во‑вторых, все деньги останутся в России, их не придётся вывозить в ЕС для того, чтобы европейские коллеги предоставляли нам время на своём телескопе. Испания готова поддержать наш проект и внести долю около 10–15 %. У неё есть опыт построения самого крупного на сегодняшний день телескопа. За исключением одного узла, который можно переделать, чтобы не пользоваться американской технологией.
Не надо бояться начинать работать в области, где у нас нет технологий, ведь у нас есть хороший исторический опыт. В космонавтике, например, мы были первыми.
Да, это достаточно дорогой проект – стоит порядка одного или полутора миллиардов долларов. Но эти вложения рассчитываются не на один год, а на 10–15 лет работы в новой технологической и инновационной сфере. И тогда имя Гагарина будет связано с такой амбициозной задачей, как открытие жизни во Вселенной.
О вероятности глобальной катастрофы
– Владимир Михайлович, возвращаясь к угрозам, исходящим из космоса. Какова, на Ваш взгляд, вероятность гибели Земли от астероида?
– Разговор о вероятностях всегда успокаивает. Меня спрашивали после челябинского события: «А какова вероятность падения нового астероида, например над Москвой?» Ответ простой: она равна той вероятности, которая была перед падением Челябинского метеорита.
Степень угрозы Земле зависит от двух процессов. Первый – падение гигантских метеоров от 10–20 метров до (не дай Бог!) 900 метров. 900-метровый – самый большой астероид, который мы открыли (американская система Pan-STARRS пропустила, а мы со своим маленьким телескопом обнаружили). Он больше Апофиза. К счастью, в ближайшее тысячелетие он к нам не прилетит.
Второй процесс – развитие цивилизации. Тунгусские метеориты падают раз в 100 лет. Астероидное тело такого размера в XVIII, XIX или в начале ХХ века не могло представлять угрозу всему человечеству. Но сейчас для нас куда опаснее, чем раньше, уже гораздо меньший метеорит. Из-за появления новых ядерных, химических, биологических производств наша планета стала очень хрупкой. Представьте, например, что астероид падает не на Челябинск, а на городок, где делаются водородные бомбы…
Своим путём
– В знаменитом американском фильме «Армагеддон» только совместные действия двух космических держав, России и США, в конечном итоге спасли планету от катастрофы. В чём Вы видите перспективы сотрудничества США и России в данной сфере?
– Нельзя идти на сотрудничество с протянутой рукой или с деньгами в кармане. Нужно идти со своим оборудованием – тогда сами пригласят. Американцы 10 лет строили телескоп на Гавайях с гигантским полем зрения и сейчас им в основном и открывают опасные астероиды. Значит ли это, что мы отстаём от них на 10 лет? Нет! Потому что есть вещи, которые мы уже умеем, а они ещё нет. В первую очередь, мы умеем делать великолепное программное обеспечение, в разработке которого был задействован огромный потенциал наших студентов и аспирантов.
.jpg)
Снимок нейтринной вспышки, сделанный на телескопе «МАСТЕР», установленном в Южной Африке. Слева (вверху) звезда Антарес. По иронии судьбы французский нейтринный детектор, расположенный на дне Средиземного моря, который дал сообщение о вспышке нейтрино, также называется «Антарес». Зелёные круги – это области наиболее вероятного положения источника нейтрино сверхвысоких энергий (1‑сигма и 3‑сигма). Интересно, что в центральный круг попал рентгеновский источник, обнаруженный на космической обсерватории «Свифт» (США). Но, как показали наблюдения «МАСТЕРа», эта обычная звезда с рентгеновской активностью не имеет отношения к нейтринному источнику. Справа (вверху) видно шаровое скопление, в котором находится радиопульсар. Природа нейтринных вспышек так и не разгадана
О пользе мегапроектов
– Вопрос к Вам как к преподавателю. Какими Вы видите сегодняшних студентов – Ваших будущих коллег и соратников? И каким Вам в целом видится будущее астрофизики?
– МГУ – одна из главных кузниц кадров в нашей стране. Астрономов всегда выпускалось очень мало. В университете – это 20–25 специалистов в год. Ещё есть Санкт-Петербургский университет. То есть ежегодно по стране набирается около 100 выпускников по нашей специальности. Это очень мало. Ещё мои учителя говорили: «Астрономы – золотые студенты, потому что на одного студента приходится несколько профессоров».
Астрономия сейчас уже не только мировоззренческая наука. Мы просто жить не можем без космоса. В 1970‑е годы, когда я поступал, конкурс был 10 человек на место. И это было понятно – полёт Гагарина, развитие космической сферы – все ринулись в физику, астрофизику.
Начиная с 1990‑х всё изменилось. Талантливые ребята к нам всё равно приходят, конкурс есть, хоть и небольшой, но на молодёжь сильно повлияла смена системы ценностей. Люди, способные создавать что-то новое в науке и технике, ушли с экранов телевизоров. Больше нет передач типа «Очевидное – невероятное» или «Это вы можете». Нет новостей науки и техники. Нет человека разумного на экране!
Кто-то сказал: давайте качать нефть, а новые приборы, машины и компьютеры сделают на Западе. Да, на Западе сделают. Там-то постоянно снимаются передачи и фильмы об учёных. Но главное, что там есть великие проекты – в прошлом году были открыты гравитационные волны, предсказанные Эйнштейном 100 лет назад; до этого была открыта тёмная энергия.
Нам тоже нужны великие глобальные идеи. Интерес к науке можно поднять такими мегапроектами, как поиск жизни во Вселенной. Это не такие уж большие деньги для масштабов нашей страны. Тем более, что это сулит развитие новых технологий.
4027 
