«Он прилетел прямо к Солнцу и воткнул в него градусник» Астрофизик Сергей Богачев отвечает на наивные вопросы про зонд «Паркер» и объясняет, что мы, может быть, зря привлекаем внимание инопланетян
15 декабря американский зонд «Паркер» стал первым созданным человеком космическим аппаратом, который «коснулся» Солнца. При этом к Солнцу он подлетел на расстояние в 10 миллионов километров (а в дальнейшем должен подобраться еще ближе — до 6 миллионов километров). Даже к одному этому описанию есть вопросы. «Коснулся», несмотря на миллионы километров? Отвечает на них доктор наук и профессор РАН Сергей Богачев, который работает главным научным сотрудником в Лаборатории рентгеновской астрономии Солнца.
— Действительно ли «Паркер» подлетел близко к Солнцу? Все-таки там, по-моему, осталось 10 миллионов километров. Через какое-то время он приблизится на 6 миллионов километров. Это действительно близко? Как это себе представить?
— Представить это можно таким образом. От Солнца до Земли 150 миллионов километров. Мы делим это на 6, сейчас я в уме попробую это сделать, получается 25. То есть, когда «Паркер» подлетит на 6 миллионов километров, он будет в 25 раз ближе к Солнцу, чем Земля. Так как у нас излучение растет квадратично [с уменьшением расстояния], то, измеряя потоки излучения, мы 25 умножаем на 25. Получаем 625. Ну округлим, скажем, тысяча. «Паркер» будет находиться на таком расстоянии от Земли, когда он получает в тысячу раз больше излучения и тепловых нагрузок от Солнца. Да, это очень близко.
— Правильно ли я понимаю, что он прошел через границу короны, то есть через самый верхний слой солнечной атмосферы?
— Это очень большая условность. Когда мы смотрим на Солнце, оно нам кажется таким красивым ровным шаром. Появляется ощущение, что у Солнца есть поверхность, а над ним какая-то атмосфера, как у Земли. Это, безусловно, не так. В реальности Солнце — газовый шар, который, по сути, не имеет границ. Свойство любого газа — стремление неограниченно расшириться. Так и атмосфера Солнца заполняет собой всю нашу солнечную систему. И Земля погружена, в частности, в солнечную атмосферу. Поэтому в некотором смысле зонд «Паркер» все время летел в атмосфере Солнца, только забираясь во все более плотные слои. Можно сказать, что он приблизился к каким-то границам атмосферы — очень плотным, предельным. Но, конечно, формулировка, что вчера он был за пределами атмосферы, а сейчас ее коснулся, она некорректна.
— Как я понимаю, одна из задач зонда заключается в том, чтобы выяснить, почему температура в короне намного выше, чем на «поверхности» Солнца.
— Понятно, что когда ученые выбивают деньги на многомиллиардные аппараты, они должны сформулировать какую-то глобальную загадку, которую аппарат должен решить. Здесь слышится ирония, но на самом деле я говорю без иронии, потому что в науке есть загадки, и мы их, собственно говоря, решаем. Поэтому для широкой публики задача аппарата — определить, почему корона звезд такая горячая. Это правда загадка, потому что и Солнце, и звезды окружены газовыми оболочками с температурой в миллионы градусов. При том, что сами звезды на этом фоне можно назвать «холодными», их температура — тысячи градусов.
Каким образом объекты температурой тысячи градусов создают [вокруг себя] оболочки в миллионы градусов, не очень понятно. Вообще не понятно, скажем так. Это проблема не солнечная, это проблема общезвездная. Но Солнце — это единственная звезда, куда мы можем прилететь и что-то измерить. Ну а более научно — «Паркер» там ловит так называемые Альвеновские волны, это такие колебания короны, которые как раз и могут играть роль в ее нагреве. Для публики [главная задача] это нагрев короны, а для ученых он летит, чтобы поймать Альвеновские колебания. Что в общем-то одно и то же, просто описано разными словами.
— Ну а аппарата, который мог бы пролететь сквозь жаркую корону и… я хотел сказать, приземлиться на Солнце, но там некуда приземляться, потому что это газовое облако…
— Достичь видимой поверхности, например.
— Да, достичь видимой поверхности. Эта задача технически нерешаемая — так?
— Корона Солнца — это газ. Там нет твердых тел. Почему? Потому что при таких температурах твердые тела не могут существовать. Корона Солнца — если вы померяете спектр, вы обнаружите в ней железо, никель, титан, всю таблицу Менделеева. Но только в виде газа. Любые твердые элементы там превращаются в газовое облако. В принципе в природе неизвестны химические элементы, которые при таких температурах могли бы существовать [в форме вещества]. Они все будут дематериализованы. Для понимания — если вы на Солнце обрисуете кусочек в сто квадратных метров, то полная энергия излучения этого отрезка будет больше, чем вся энергия, потребляемая Землей. Это кусочек в сто метров. Представьте себе, что вся энергия, потребляемая Землей, сконцентрировалась на вашем несчастном аппарате. Очевидно, что он испарится моментально.
— Это как постоянные ядерные взрывы на каждом сантиметре поверхности?
— Ну, допустим. То есть подлететь на шесть или 10 миллионов километров — это тот предел, которые способны выдержать современные технологии.
— А что такое солнечный ветер, который «Паркер» тоже должен изучить?
— Тут нет ничего удивительного. Представьте себе воздушный шар, наполненный газом. Если он лопнет, газ начнет разлетаться в разные стороны. В этом смысле газовая атмосфера Солнца стремится непрерывно расшириться в пустоту. И если мы выйдем за пределы магнитного поля Земли и измерим газ вокруг нас, мы обнаружим, что он не неподвижный, а проносится мимо нас со страшной скоростью, около 400 километров в секунду. Это та самая корона Солнца, которая расширяется во все стороны и потому находится в непрерывном движении. Это и называется солнечным ветром.
Parker Solar Probe / Naval Research Laboratory / NASA
— Миссия «Паркера» — насколько это нерядовое событие? Возможно ли, что будет обнаружено что-то, что все перевернет, или мы надеемся на подтверждение того, что и так было рассчитано?
— Вот сейчас зима, на улице сугроб. И вы по каким-то причинам не можете к этому сугробу подойти или подлететь. Но вы пытаетесь удаленно измерить его температуру. Светите всякими излучениями, измеряете спектр, проводите научные опыты. Но представьте себе, что вам представилась возможность просто воткнуть градусник в сугроб. Так и «Паркер» — прилетел прямо к Солнцу и воткнул в него градусник. Ну, не прямо к Солнцу, а на шесть миллионов километров. Конечно, это некая проверка моделей — может быть, измеряли 100 лет что-то удаленно, а прилетели и обнаружили, что все не так делали в принципе. Плюс какие-то вещи иначе измерить невозможно — те же Альвеновские волны, которые настолько слабые, что удаленно вообще не видны. Главным результатом, когда он будет, будет новая научная информация по Альвеновским волнам и их роли в нагреве короны. Может быть, лет через 10 в учебниках будут писать, что проблема нагрева короны решена отсылкой «Паркера» — это идеальное развитие событий для создателей данного аппарата. Я немножко испытываю скепсис, не верю в то, что она будет решена, но в то, что аппарат войдет в историю, — не вляпается, а войдет — я в это верю.
— Но, как я понял, особо уникальных технологий там не используется? Может быть уникальная защита от тепла и радиации, но приборы, которые находятся внутри зонда, в них ничего уникального нет, они десятилетиями уже служат. Или я ошибаюсь?
— Вы не ошибаетесь. Ну слово уникальный — оно тоже не научное. Но это, кстати, общая проблема: вы посылаете что-то очень дорогостоящее, и что вас беспокоит всегда? Вас беспокоит надежность. К вам приходят два изобретателя, один говорит: «Я вот изобрел супер-пупер новую технологию, которая меряет все в 10 раз лучше, чем предыдущая, но при этом ни разу не испытывалась». А второй говорит: «Вот эта технология может быть измеряет хуже, но зато испытана тысячу раз и точно заработает». Мне почему-то кажется, что вы выберете старую испытанную технологию.
— А то, что там внутрь положили карту памяти с именами миллиона жителей Земли, научной статьей о солнечном ветре и фотографией исследователя — это такое проявление сентиментальности? Может, традиция?
— Да, это модно. В данном случае безобидно, так как аппарат безусловно погибнет. Есть намного менее безобидная тенденция такого рода — класть данные в аппараты, которые выбрасываются за пределы Солнечной системы. В частности, аппараты «Пионер», аппараты «Вояджер». Вот тут я, скорее, недоволен.
— Почему? Лучше не привлекать внимания?
— Непонятно, зачем это делается. Вот взять нашу Солнечную систему, например. В ней вообще все планеты — это мертвые камни либо газовые гиганты, не имеющие поверхности, либо ледяные гиганты с толщей ледяного океана в тысячу километров, либо выжженные как Меркурий, либо ядовитые как Венера, где дожди из серной кислоты. На этом фоне есть одна планета, которая неожиданно имеет, например, океаны. Даже если бы жизни на ней не было, она все равно была бы уникальна. И, конечно, кричать на весь мир, что мы имеем такую планету замечательную… Особенно учитывая то, что те, кто к нам прилетит, уже одним фактом своего прилета безусловно нас будут превосходить в невообразимое количество раз. Опять же, история Земли показывает, что приплывали же колонизаторы в Южную Америку — это были цивилизованные люди, которые ухаживали за женщинами, делали реверансы, говорили комплименты, у них на парусах были христианские кресты нарисованы. Но это не помешало им вырезать все коренные нации.
Еще бы! Зато вопрос о том, стоит ли человечеству посылать в космос таблички с рассказами и мыслями о себе и жизни или лучше не привлекать внимания — это классический повод для мысленных экспериментов, споров и отличных образовательных роликов. Например, таких.
— Информация, которую зонд получит, она будет принадлежать мировому сообществу и тут же в открытом доступе появится или на нее распространится условный копирайт, и американцы будут пользоваться ей втихаря?
— Боюсь ошибиться, потому что разные аппараты имеют разные права. У наших российских аппаратов считается, что все принадлежит государству и «Роскосмосу» как его представителю. Конечно, все этим пользуются, «Роскосмос» закрывает на это глаза, но не более того. В Японии есть закрытый период, в течение которого приоритет принадлежит группе [исследователей], а потом [собранная информация] выдается наружу. У NASA, кажется, есть представление, что любые космические данные являются общественным достоянием. То есть они по умолчанию принадлежат обществу. В этом плане нарушением является скрыть их от общества. Но это тоже не всегда соблюдается, и для особо уникальных данных есть периоды закрытого пользования. Возможно, у «Паркера» они есть, но в конечном итоге, я вас уверяю, все данные «Паркера», безусловно, будут открыты и доступны.
— А поясните про «Роскосмос»? Что значит закрывает глаза?
— Данные принадлежат государству, «Роскосмос» закрывает глаза на то, что ученые сами этим пользуются или используют для межнаучного обмена, то есть и зарубежные ученые, получая их от российских ученых, могут ими пользоваться. Но если кто-то выложит всю эту базу данных в интернет — бери, кто хочет — то я не уверен, что «Роскосмос» на это глаза закроет. Я сам проходил разные этапы. Например, я работал в Японии, и мне было непонятно, как это люди вкладывают японские деньги в очень дорогостоящий аппарат и отдают потом данные всему миру. Мне тогда было непонятно. Но сейчас я это понимаю. Я понимаю это так, что успех вашего аппарата как раз в том, насколько его данные востребованы. Если вы говорите: «Мы потратили деньги, и весь мир пользуется нашими японскими данными, просто жить без них не может» — это предмет вашей гордости. Но я лично прошел разные стадии понимания этого всего, возможно, наше государство тоже пройдет разные стадии понимания и дойдет до моего современного понимания. Но пока оно находится на той стадии, когда я был студентом: как так, мы вложили деньги и кому-то даем.
Беседовал Дмитрий Вачедин