какая жизнь на юпитере
Возможна ли жизнь на Юпитере
Сведения о самой большой планете в Солнечной системе и пятой по удаленности от Солнца интересуют ученых со всего мира. Специалисты изучают климат, атмосферу, температуру и вопрос о том, есть ли жизнь на Юпитере.
Климатические характеристики планеты
Небесное тело не имеет поверхности, поэтому его часто называют газовым гигантом. Но он содержит жидкие вещества, и у него есть 16 естественных спутников. Диаметр планеты, согласно данным КА «Вояджер 2» с расстояния в 24 млн км, составляет 143 тысячи километров (это в 11,2 раза больше Земли).
Площадь составляет 23713907537 миль². Слои разделены атмосферой и внутренним пространством. Нижний слой называется тропосферой и представлен сложной структурой облаков.
Верхние продукты конденсации водяного пара состоят из таких компонентов, как:
Высокое давление не дает шансов на существование чему-либо живому. Межпланетный аппарат «Галилео», который отправился в космос в 1989 г., при спуске в атмосферу планеты функционировал всего час. Затем он был разрушен высоким давлением.
Погода
На планете нет привычной погоды. Из ядра небесного тела идет тепловая энергия, превращающая Юпитер в один крупный вихрь. Сутки длятся 10 часов. Смены времен года нет, а скорость ветров достигает 50 км/ч. Так на Юпитере образуются Южный и Северный экваториальные пояса.
Там бывает множество бурь и молний. Масса небесного тела в 2 раза больше остальных планет.
Юпитер имеет мощное магнитное поле. Молнии по протяженности достигают 1000 км.
Гравитация
В облачном слое планеты гравитация для человека составляет 2,5 g. Это прибавляет к весу 100 кг.
Средний скафандр, в который будет облачен исследователь, весит 114 кг, это также стоит учитывать.
Масса будет составлять 214 кг, и передвигаться с таким грузом невозможно. Это также уменьшает шансы на выживание в условиях атмосферы планеты.
Атмосфера
Представляет собой газовую оболочку, окружающую планету. Юпитер имеет твердое ядро.
Газовая оболочка состоит из следующих компонентов:
Атмосфера имеет оранжевый цвет из-за содержания таких компонентов, как:
Температура
Юпитер характеризуется резкими перепадами температурных показателей: то экстремальная жара, то лютый мороз.
Человеческий организм не смог бы выдержать такие погодные условия. Но измерить их в одной точке не получится из-за того, что у планеты нет поверхности.
Показатели давления зависят от глубины атмосферы: чем ниже, тем больше жара. В месте, где водород преобразуется в жидкость, происходит нагрев до 9700°C.
Бури на Юпитере
Планета окружена газовыми облаками с атмосферой. Она имеет разного цвета области, разделенные между собой потоками вихрей. В них скорость ветра поражает: может достигать более 500 км/ч.
Бури характеризуются небольшой продолжительностью и редко бывают дольше 4 суток. В некоторых случаях вихри наблюдаются месяцами и становятся похожими на ураганы со вспышками молний.
Ученые отметили, что периодичность возникновения подобных штормов — примерно 1 раз в 17 лет. Когда они бушуют, то все сносят на своем пути.
Большое красное пятно
Астроном и инженер Доменико Д. К. в 1665 г. обнаружил большое красное пятно в атмосфере Юпитера. Тогда оно характеризовалось протяженностью в 40000 км. С каждым годом размеры уменьшаются.
Пятно представляет собой атмосферный вихрь, являющийся самым большим в Солнечной системе. Его скорость составляет 435 км/ч, а вращение происходит против часовой стрелки.
Радиационные пояса
В окрестностях Юпитера, его верхних слоях присутствуют высокие дозы радиации. Показатели превышают норму для человека и считаются смертельными. Даже если пройти радиационные пояса, то ситуация не изменится: атмосфера планеты радиоактивна.
Газовый гигант излучает мощные радиоволны, становясь наибольшим источником радиации в Солнечной системе. Радиовыбросы часто мешают уфологам, которые думают, что нашли сигналы инопланетян.
Астрофизики утверждают, что ионные газы и магнитные поля представляют собой мощные радиолазеры, создающие плотное излучение.
Тот же космический аппарат «Галилео» при облете небесного тела получил смертельную для человека дозу радиации, превышающую норму в 25 раз.
Есть ли жизнь на планете
Специалисты уверены, что жизнь в космосе на такой планете, как Юпитер, невозможна. Это объясняется тем, что на газовом гиганте отсутствует поверхность и низкое содержание воды в атмосферных слоях.
Карл Саган — астроном из Америки — в 70-е гг. высказал гипотезу о том, что жизнь возможна в верхних слоях атмосферы. Научного подтверждения этому не нашлось.
Но существует шанс наличия водно-углеводородной жизни: в содержащем облака из водяного пара атмосферном слое давление и температурные показатели являются благоприятными. И хотя планету не удастся колонизировать, спутники Юпитера могут быть пригодными для жизни.
Жизнь на спутниках Юпитера: возможна ли она и когда туда полетят жить люди?
Приборы межпланетного зонда Juno («Юнона»), который исследует Юпитер, засекли близкий сигнал на частоте около 6,5 МГц, что находится в диапазоне высокочастотных радиоволн. На Земле они используются для ионосферной связи и загоризонтной радиолокации, но на орбите Юпитера их источник — природного происхождения. Рассказываем, откуда взялся этот сигнал, возможна ли там жизнь и сможет ли человечество колонизировать луны Юпитера?
Читайте «Хайтек» в
О каких сигналах идет речь?
Подобные сигналы известны давно: они называются декаметровыми радиовсплесками (decametric radio emission). Слово «декаметровое» означает десятки метров, так как длина волны радиовсплесков составляет десятки метров.
После случайного открытия радиовсплесков с Юпитера ученые попытались понять, что вызвало это радиоизлучение. Они начали с тщательных наблюдений, записывая время, когда они слышали Юпитер, и насколько интенсивными были декаметровые радиовсплески Юпитера. (Слово «декаметровое» означает десятки метров, так как длина волны радиовсплесков составляет десятки метров). После сбора этих радиоданных они сравнили их с другой информацией о Юпитере. Они начали согласовывать радиовспышки Юпитера с вращением планеты. Единственный способ узнать, какая часть Юпитера обращена к ним в определенное время, — это знать скорость его вращения. Сначала астрономы знали скорость вращения Юпитера, только наблюдая, как облака движутся по планете; нет никаких объектов поверхности, которые нужно отслеживать.
Наблюдатели поняли, что слышим мы Юпитер или нет, во многом зависит от того, какая часть Юпитера обращена к нам в данный момент. Радиоизлучение зависит от долготы Юпитера. Похоже, есть особые долготы, на которых Юпитер может быть слышен гораздо чаще, чем другие. Эти долготы были подобны «ориентирам» на планете без видимой поверхности. Эти ориентиры также означают, что Юпитер не просто излучает радиоволны во всех направлениях, а скорее излучает радиоволны в космос.
Чем новые радиовсплески примечательны?
Недавно космический аппарат впервые зафиксировал декаметровые радиовсплески в непосредственной близости от места их возникновения. Фактически зонд пролетел через источник радиовсплеска, неподалеку от Ганимеда, крупнейшего спутника Юпитера.
Датчики «Юноны» наблюдали феномен около 5 секунд, а затем радиосигнал слился с фоновым излучением. Учитывая скорость движения зонда — примерно 50 км/с, можно сделать вывод, что область пространства, где генерируется сигнал, оставляет 250 км в поперечнике.
О примечательном наблюдении международная команда исследователей сообщила в новом исследовании. Оригинальная публикация была размещена в рецензируемом журнале Geophysical Research Letters. Внимание общественности она привлекла после передачи на канале KTVX, где выступил представитель НАСА в штате Юта Патрик Виггинс ( Patrick Wiggins).
Рассказывая о новом радиосигнале, полученным аппаратом Jino, представитель НАСА особо подчеркнул — происхождение этого сигнала природное. Такие радиовсплески возникают в результате циклотронной мазерной неустойчивости ( CMI, cyclotron maser instability). Суть этого эффекта заключается в усилении свободными электронами радиоволн. Происходит это, если частота колебаний электронов в плазме существенно ниже, чем их циклотронная частота. Тогда может стать заметным даже удачно возникший в облаке заряженных частиц случайный сигнал, отмечает Naked Science. Радиовсплески формируются в тех участках магнитосферы Юпитера, где она тесно взаимодействует с магнитным полем Ганимеда. Захваченные магнитными линиями электроны могут не только порождать радиоволны.
Возможна ли жизнь на спутниках Юпитера?
В 1610 году Галилео Галилей стал первым астрономом, открывшим большие спутники Юпитера с помощью телескопа собственной конструкции. Со временем эти луны — Ио, Европа, Ганимед и Каллисто — в совокупности стали называться «Галилеевыми лунами» в честь их первооткрывателя. И с началом космических исследований то, что мы узнали об этих спутниках, очаровало и вдохновило и ученых.
Например, с тех пор, как зонды « Пионер» и « Вояджер» прошли через систему лун несколько десятилетий назад, ученые подозревали, что спутники, подобные Европе, могут стать лучшим выбором для поиска жизни за пределами Земли во внешней Солнечной системе. Все дело в наличии водяного льда, внутренних океанов, минералов и органических молекул. С первыми открытиями о природе лун Юпитера появились предположения о том, что человечество сможет однажды колонизировать их.
Кстати, концепция колонизированной системы Юпитера представлена во многих научно-фантастических публикациях. Например, роман Роберта Хайнлайна « Фермер в небе» (1953) рассказывает о мальчике-подростке и его семье, переезжающих на Ганимед. По сюжету, эта луна Юпитера находится в процессе терраформирования и фермеров нанимают, чтобы помочь превратить ее в сельскохозяйственную колонию.
Как ученые предлагали колонизировать луны Юпитера?
С тех пор, как зонды «Вояджер» прошли через систему Юпитера, астрономы сделали несколько предложений для миссий с экипажем на спутники Юпитера и даже для создания там поселений. Например, в 1994 году было создано частное космическое предприятие, известное как «Проект Артемида», с целью колонизации Луны в XXI веке. Сейчас, спустя много лет, этот проект снова ожил и активно развивается.
Позже, в 1997 году ученые разработали планы по колонизации Европы, в которых предусматривалось создание иглу на ее поверхности. Предполагалось, что позже эти постройки будут служить базой для ученых. Они смогут «углубиться» в ледяную кору Европы и исследовать подповерхностный океан. В этом плане также обсуждалась возможность использования «воздушных ям» в ледяном покрове для длительного проживания людей.
План подразумевал начало операций в 2045 году. В начале необходимо создать базу на Каллисто, где научные группы смогут дистанционно управлять роботизированной подводной лодкой. Она, в свою очередь, будет использоваться для исследования внутреннего океана Европы. Эти научные группы также будут добывать образцы поверхности недалеко от места посадки на Каллисто.
Наконец, что не менее важно, экспедиция на Каллисто создаст многоразовую надводную среду обитания, где водяной лед можно собирать и превращать в ракетное топливо. Таким образом, эта база могла бы служить базой снабжения для всех будущих миссий по эксплуатации в системе Юпитера.
Также в 2003 году НАСА сообщило, что пилотируемая миссия на Каллисто может быть возможна в 2040-х годах. Согласно совместному исследованию, опубликованному Исследовательским центром Гленна и Аэрокосмическим институтом Огайо, эта основой миссии станет космический корабль, оборудованный ядерной электродвигательной установкой (ЯЭДУ) и искусственной гравитацией. Этот корабль должен доставить экипаж для пятилетней миссии по созданию базы на Каллисто.
В своей книге « Выход в космос: создание космической цивилизации» (1999) Роберт Зубрин выступал за разработку атмосферы внешних планет, включая Юпитер, для получения топлива гелия-3.
Гелий-3 — стабильный изотоп гелия. Ядро гелия-3 состоит из двух протонов и одного нейтрона, в отличие от более тяжелого другого стабильного итозопа — гелия-4, имеющего в составе два протона и два нейтрона. Гелий-3 иногда рассматривается как гипотетическое термоядерное топливо. У такого топлива много преимуществ — к ним относится в десятки раз более низкий поток нейтронов из зоны реакции. Это резко уменьшает наведенную радиоактивность и деградацию конструкционных материалов реактора. Кроме того, протоны — один из продуктов реакции, в отличие от нейтронов, легко улавливаются. Их можно использовать для дополнительной генерации электроэнергии. При этом и гелий-3, и дейтерий сами по себе неактивны. Это значит, что их хранение не требует особых мер предосторожности, а при аварии реактора с разгерметизацией активной зоны радиоактивность выброса близка к нулю. Однако у гелий-дейтериевой реакции и серьезный недостаток — значительно более высокий температурный порог (для начала реакции требуется температура порядка миллиарда градусов).
Для этого потребуется база на одной или нескольких галилеевых спутниках. В НАСА также размышляли о такой возможности, ссылаясь на то, что находка позволит обеспечить безграничные запасы топлива для термоядерных реакторов здесь, на Земле, и где-либо еще в Солнечной системе, где будут существовать колонии.
Сейчас этот изотоп планируется добывать на Луне для нужд термоядерной энергетики. Однако это дело далекого будущего. Тем не менее, гелий-3 чрезвычайно востребован уже сегодня — в частности в медицине.
В 2000-х годах был основан проект Lifeboat Foundation. Это некоммерческая организация, деятельность которой направлена на сохранение человечества. В 2012 году они выпустили исследование под названием «Колонизация спутников Юпитера: оценка наших возможностей и альтернатив», в котором колонизация галилеевых спутников рассматривалась как потенциальная альтернатива колониям на Луне или Марсе.
Зачем колонизировать луны Юпитера?
У создания колоний на галилейских лунах есть много потенциальных преимуществ для человечества.
Во-первых, система Юпитера невероятно богата летучими веществами, в том числе водой, диоксидом углерода и аммиачным льдом, а также органическими молекулами. Кроме того, считается, что спутники Юпитера также содержат огромное количество жидкой воды.
Например, оценки объема внутреннего океана Европы предполагают, что он может содержать до трех квадриллионов кубических километров воды. Это чуть более чем в два раза превышает совокупный объем всех океанов Земли. Кроме того, колонии на спутниках Юпитера могут позволить миссии к самому Юпитеру, где водород и гелий-3 могут быть получены в качестве ядерного топлива.
Во-вторых, колонии, основанные на Европе и Ганимеде, также позволят провести несколько исследовательских миссий во внутренних океанах, которые, как считается, есть у этих спутников. Учитывая, что эти океаны также считаются одними из наиболее вероятных мест для внеземной жизни в нашей Солнечной системе, возможность исследовать их вблизи станет отличной возможностью.
В-третьих, колонии на спутниках Ио, Европы, Ганимеда и Каллисто также будут способствовать выполнению миссий дальше в Солнечную систему. Эти колонии могут служить пунктами остановки и базами пополнения запасов для миссий, направляющихся в систему Croian (система лун Сатурна) и из нее, где можно собирать дополнительные ресурсы.
В общем, колонии в системе Юпитера предоставят человечеству доступ к богатым ресурсам и огромным исследовательским возможностям.
Проблемы колонизации
Проблемы в освоении лун Юпитера также огромны, как и сам газовый гигант. Они включают, помимо прочего, радиацию, долгосрочные последствия низкой гравитации, проблемы с транспортировкой, отсутствие инфраструктуры и, конечно же, огромные затраты. Учитывая опасность, которую радиация представляет для геологоразведочных работ, целесообразно сначала рассмотреть этот аспект.
Ио и Европа, являясь ближайшими к Юпитеру галилеями, получают больше всего излучения из всех этих лун. Это усугубляется тем фактом, что у них нет защитного магнитного поля и очень разреженной атмосферы. Таким образом, поверхность Ио получает в среднем около 3 600 бэр в день, в то время как Европа получает около 540 бэр в день.
100 бэр — нижний уровень развития легкой степени лучевой болезни;
450 бэр — тяжелая степень лучевой болезни (погибает 50% облученных);
600–700 бэр и более — однократно полученная доза считается абсолютно смертельной.
Для сравнения, люди здесь, на Земле, подвергаются воздействию менее 1 бэр в день (0,62 для жителей развитых стран). Воздействие 500 бэр в день может быть фатальным, а воздействие примерно 75 бэр в течение нескольких дней достаточно, чтобы вызвать серьезные проблемы со здоровьем и радиационное отравление.
Ганимед — единственная галилеевская луна (и единственное негазовое гигантское тело, кроме Земли), имеющая магнитосферу. В среднем Луна получает около 8 рад радиации в день. Это эквивалентно воздействию на поверхность Марса в реднем за год.
Только Каллисто находится достаточно далеко от Юпитера. Здесь уровни радиации достигают всего 0,01 бэр в день. Однако его удаленность от Юпитера означает отсутствие приливного нагрева Луны.
Еще одна серьезная проблема — это долгосрочное влияние низкой гравитации на эти спутники на здоровье человека. На галилеевых спутниках поверхностная сила тяжести колеблется от 0,126 г (для Каллисто) до 0,183 г (для Ио). Это сопоставимо с Луной (0,1654 г), но существенно меньше, чем на Марсе (0,376 г). И хотя эффекты такого явления не изучены до конца, известно, что долгосрочные эффекты микрогравитации включают потерю плотности костей и дегенерацию мышц.
По сравнению с другими потенциальными местами для колонизации, система Юпитера также очень далека от Земли. Таким образом, транспортировка экипажей и всего тяжелого оборудования, необходимого для строительства колонии, займет очень много времени, как и миссии, в которых ресурсы доставляются на спутники Юпитера и обратно.
Чтобы дать вам представление о том, сколько времени это займет, рассмотрим несколько реальных миссий к Юпитеру. Первым космическим кораблем, совершившим путешествие с Земли на Юпитер, был зонд НАСА Pioneer 10, который был запущен 3 марта 1972 года и достиг системы Юпитера 3 декабря 1973 года — за 640 дней (1,75 года) полетного времени.
В случае миссии « Галилео» зонд покинул Землю 18 октября 1989 года и прибыл к Юпитеру 7 декабря 1995 года. Другими словами, потребовалось 6 лет, 1 месяц и 19 дней, чтобы добраться до Юпитера с Земли без полета. « Юнона» была запущена с Земли 5 августа 2011 года и вышла на орбиту вокруг Юпитера 5 июля 2016 года. Путь занял 1796 дней, или чуть менее 5 лет.
Следует отметить, что это были миссии без экипажа, в которых участвовал только роботизированный зонд, а не судно, достаточно большое для размещения людей, припасов и тяжелого оборудования. В результате колониальные корабли должны были быть намного больше и тяжелее Для них потребовались бы продвинутые двигательные установки, такие как ядерно-тепловые/ядерно-электрические двигатели. Они должны гарантировать, что путешествие займет разумное время.
Для полетов к спутникам Юпитера и обратно потребуются базы между Землей и Юпитером, чтобы обеспечить дозаправку и пополнение запасов, а также сократить расходы на отдельные миссии. Это означало бы, что постоянные аванпосты необходимо будет создать на Луне, Марсе и, скорее всего, в поясе астероидов, прежде чем любые миссии к спутникам Юпитера будут сочтены осуществимыми или экономически эффективными.
Эти последние две проблемы поднимают вопрос о стоимости. Между постройкой кораблей, способных совершить путешествие к Юпитеру за изрядное количество времени, созданием баз, необходимых для их поддержки, и затратами на создание самих колоний, колонизация спутников Юпитера будет невероятно дорогой, отмечает Universe Today.
Что в итоге?
Учитывая все опасности, время и высокую стоимость следует задаться вопросом, многие задаются вопросом «а стоит ли оно того?». С другой стороны, в контексте освоения космоса и колонизации идея создания постоянных человеческих форпостов на спутниках Юпитера имеет смысл. Все проблемы можно решить при условии принятия надлежащих мер предосторожности и выделения необходимых ресурсов. И хотя ему придется подождать, пока аналогичные колонии/базы будут созданы на Луне и Марсе, это неплохая идея для «следующего шага».
Имея колонии на любой из галилеевых спутников, человечество получит плацдарм во внешней Солнечной системе, точку остановки для будущих миссий на Сатурн и за его пределы, а также доступ к новым ресурсам. Опять же, все сводится к тому, сколько человечество готово потратить средств. Принципиально новый вид топлива может сделать полет более бюджетым. Однако пока его не существует.
Терраформирование — изменение климатических условий планеты, спутника или же иного космического тела для приведения атмосферы, температуры и экологических условий в состояние, пригодное для обитания земных животных и растений.
Ядерная электродвигательная установка (ЯЭДУ) — двигательная установка космического аппарата, включающая в себя комплекс бортовых систем космического аппарата (КА), таких как: электрический ракетный двигатель (ЭРД), система электропитания, обеспечиваемого ядерным реактором, система хранения и подачи рабочего тела (СХиП), система автоматического управления (САУ).
Роберт Зубрин — американский инженер и публицист, основатель Марсианского общества. Окончил Рочестерский университет, получив степень бакалавра по математике, затем занимался ядерной энергетикой в Вашингтонском университете, защитил диссертацию.
Первоначально — бог земледелия, позднее, в эллинистический период, отождествлялся с богом, персонифицирующим время, Хроносом.
Соответствует римскому богу Сатурну (Saturnus).
Есть ли жизнь на Юпитере
Многие художественные истории предполагают, что на Юпитере может быть жизнь или же такова присутствует на его спутниках. Но соответствует ли это реальности? Мы пока не добыли образцы с Юпитера, чтобы подтвердить наличие микроскопической жизни, но есть доказательства, что в таких условиях организмам не выжить.
Мы имеем дело с газовым гигантом Солнечной системы, представленным водородом и гелием. Практически нет воды и твердой поверхности. Организмам для выживания остается лишь закрепиться на верхних уровнях атмосферы, где давление слишком убийственное.
Если и получится противостоять солнечным лучам, то как справляться с хаотичным атмосферным слоем? Из-за конвекции нижняя атмосфера поднимается, а более холодные территории притягиваются к ядру.
Допустим, что жизнь на Юпитере приспособилась к этому и давлению, которое в тысячу раз превосходит земное. Но как быть с температурой возле ядра в 10000°C? В некоторых участках настолько раскаленные условия, то водород переходит в жидкое металлическое состояние.
Так что к Юпитеру мы пока не питаем особых надежд. А вот жизнь на спутниках Юпитера обладает большими шансами. Европа могла бы стать рассадником жизни, потому что наделена огромными запасами водяного льда. Некоторые выступают корочкой для жидкого океана. В 2020-х гг. будет возможность отправить аппарат к лунам, чтобы проверить наличие жизни.
РОСКОСМОС: найти жизнь на Юпитере
Согласно современной гипотезе, под поверхностью Ганимеда скрывается огромный теплый океан, который, возможно, населен простейшими формами жизни. Ганимед удален от Солнца в пять раз дальше Земли, 100-километровый слой льда надежно укрывает «колыбель» от космического холода, а чудовищное гравитационное поле Юпитера непрерывно «раскачивает» ядро спутника, создавая неиссякаемый источник тепловой энергии.
*Всего к настоящему моменту Человечеству удалось «ступить» на поверхность пяти небесных тел: Луны, Венеры, Марса, Титана и астероида Итокава. Сгоревший в верхних слоях атмосферы Юпитера зонд, сброшенный межпланетной станцией «Галилео» не в счет. На 2016 год запланирован старт миссии OSIRIS-REx, которая произведет забор грунта с поверхности астероида (101955) 1999 RQ36 в 2019 году.
«Европа-П» или техническая сторона проекта
Если слова вице-премьера Рогозина о «прилунении» Международной космической станции можно рассматривать как шутку, то прошлогоднее заявление главы Роскосмоса Владимира Поповкина о грядущей миссии на Юпитер выглядит как серьезное решение. Слова Поповкина полностью совпадают с мнением директора Института космических исследований РАН академика Льва Зеленого, который еще в 2008 году сообщил о намерении отправить научную экспедицию к ледяным спутникам Юпитера – Европе или Ганимеду.
Четыре года назад, в феврале 2009 г. было подписано международное соглашение о начале программы комплексного исследования Europa Jupiter System Mission, в которой, помимо российской межпланетной станции, к Юпитеру отправятся американская JEO, европейская JGO и японская станция JMO. Примечательно, что Роскосмос выбрал для себя самую дорогую, сложную и наиболее ответственную часть программы – в отличии от других участников, готовящих лишь орбитальные аппараты для исследования четырех «больших» спутников Юпитера (Европа, Ганимед, Каллисто, Ио) из космоса, российская станция должна совершить сложнейший маневр и мягко «прилуниться» на поверхности одного из выбранных спутников.
Российская космонавтика берет курс на внешние области Солнечной системы. Восклицательный знак ставить здесь пока рано, но сам настрой обнадеживает. Репортажи из космических глубин выглядят гораздо интереснее репортажей с французской Ривьеры, где резвятся на отдыхе некоторые российские чиновники.
Как и в любом амбициозном проекте, в случае с российским зондом для изучения Ганимеда присутствует немало скептицизма, градус которого колеблется от грамотных и оправданных предостережений до откровенного сарказма в стиле «пополнение российской орбитальной группировки на дне Тихого океана».
Первый и, пожалуй, самый простой вопрос: зачем России эта супер-экспедиция? Ответ: если бы мы всегда руководствовались такими вопросами, человечество до сих пор сидело в пещерах. Познание и освоение Вселенной – в этом, пожалуй, и заключен главный смысл нашего существования.
Ждать каких-либо конкретных результатов и практической пользы от межпланетных экспедиций пока рано – так же, как и требовать от трехлетнего ребенка самостоятельно зарабатывать себе на жизнь. Но рано или поздно случится прорыв и нам обязательно пригодятся накопленные знания о далеких космических мирах. Возможно, уже завтра начнется космическая «золотая лихорадка» (с поправкой на какой-нибудь Иридий или Гелий-3) и у нас появится мощный стимул к освоению Солнечной системе. А может быть, просидим на Земле еще 10 000 лет, не в силах шагнуть в космическое пространство. Никто не знает, когда это случится. Но это неизбежно, судя по тому, с какой яростью и неукротимой энергией человек изменяет новые, ранее необжитые территории на нашей планете.
Но внутреннее строение газовых гигантов – пустяки, по сравнению со сложностями, которые возникают при подготовке к полету во «внешние области» Солнечной системы. Одна из ключевых проблем связана с колоссальной удаленностью этих районов от Солнца – единственным источником энергии на борту межпланетной станции становится собственный РИТЭГ (радиоизотопный термоэлектро генератор), заправленный десятками килограммов плутония. Если бы такая «игрушка» была на борту «Фобос-Грунт», эпопея с падением станцией на Землю превратилась бы во всемирную «русскую рулетку»… Кому достался бы «главный приз»?
Впрочем, в отличие от еще более удаленного Сатурна, солнечное излучение на орбите Юпитера еще весьма чувствительно – к началу XXI века американцам удалось создать высокоэффективную солнечную батарею, которой оснастили новую межпланетную станцию «Юнона» (запуск к Юпитеру в 2011 году). Удалось избавиться от дорогого и опасного РИТЭГа, но размеры трех солнечных панелей «Юноны» просто огромны – каждая по 9 метров в длину и по 3 метра в ширину. Сложная и громоздкая система. Какое решение примет Роскосмос – пока никаких официальных комментариев не последовало.
Секрет в том, что в отличии от обычных химических реактивных двигателей, кратковременно развивающих огромные мощности, ионный двигатель тихо работает в открытом космосе на протяжении всего времени полета к далекой планете. Бака сжиженного ксенона массой 100 кг хватает на десятки лет работы. В результате, через несколько лет аппарат развивает довольно солидную скорость, а учитывая то обстоятельство, что скорость истечения рабочего тела из сопла «ионного двигателя» во много раз выше, чем скорость истечения рабочего тела из сопла обычного ЖРД, перед инженерами открываются перспективы разгона космических кораблей до скоростей в сотни километров в секунду! Весь вопрос с наличием на борту достаточно мощного и ёмкого источника электрической энергии для создания магнитного поля в камере двигателя.
В 1998 году NASA уже экспериментировало с ионной силовой установкой на борту аппарата Deep Space-1. В 2003 году к астероиду Итокава отправился японский зонд Hayabusa, также оснащенный ионным двигателем. Получит ли будущий российский зонд подобный двигатель – покажет время. В принципе, расстояние до Юпитера не так велико, как, например, до Плутона, потому, главная проблема лежит в обеспечении надежности аппаратуры зонда и её защите от холода и потоков космических частиц. Будем надеяться, российская наука справится с непростой задачей.
Третья ключевая проблема на пути к далеким мирам звучит кратко и лаконично: Связь!
Обеспечение устойчивой связи с межпланетной станцией – этот вопрос не уступает по сложности постройке «Вавилонской башни». Вот, например, межпланетный зонд «Вояджер-2», который в августе 2012 года зонд покинул Солнечное систему и сейчас плывет в межзвездном пространстве, направляется в сторону Сириуса, которого достигнет через 296 000 земных лет. В настоящий момент «Вояджер-2» находится на расстоянии 15 миллиардов километров от Земли, мощность передатчика межпланетного зонда составляет 23 Вт (как лампочка в Вашем холодильнике). Многие из Вас недоверчиво покачают головой – рассмотреть тусклый свет 23-ваттной лампочки с расстояния в 15 млрд. километров… это невозможно.
Для сравнения: чтоб преодолеть дистанцию 15 млрд. км нужно непрерывно гнать на автомобиле со скоростью 100 км/ч в течении 17 тысяч лет. Теперь оглянитесь назад и попытайтесь рассмотреть свет лампочки холодильника в начале пути.
Тем не менее, инженеры NASA регулярно получают данные телеметрии с зонда со скоростью 160 бит/с. Сигнал передатчика «Вояджер-2» после 14-часовой задержки достигает Земли с энергией 0,3 миллиардных доли триллионной доли Ватта! И этого вполне достаточно – 70-метровые антенны узлов дальней космической связи NASA в США, Австралии и Испании уверенно принимают и расшифровывают сигналы космических скитальцев. Еще одно пугающее сравнение: энергии радиоизлучения звезд, принятой за все время существования космической радиоастрономии, не хватит, чтобы нагреть стакан воды хотя бы на миллионную долю градуса! Чувствительность этих приборов просто потрясающая. И если далекий межпланетный зонд правильно выбирает частоту и ориентирует свою антенну по направлению к Земле – его непременно услышат.
К большому сожалению, наземной инфраструктуры для дальней космической связи в России нет. Комплекс АДУ-1000 «Плутон» (построен в 1960 году, Евпатория, Крым) способен обеспечить устойчивую связь с космическими аппаратами на удалении не более 300 млн. километров – этого хватает для связи с Венерой и Марсом, но слишком мало при полетах к «внешним планетам».
Впрочем, отсутствие необходимого наземного оборудования не должно стать преградой для Роскосмоса – для связи с аппаратом на орбите Юпитера будут использоваться мощные антенны NASA. Все-таки, международный статус проекта обязывает…
Наконец, почему для исследования выбран именно Ганимед, а не более перспективная в плане поиска подледного океана Европа? Тем более изначально проекта обозначался как «Европа-П». Что заставило российских ученых пересмотреть свои намерения?
Ответ прост и, в какой-то мере, неприятен. Действительно, первоначально предполагалось совершить посадку на поверхности Европы.
В этом случае, одним из ключевых условий, была защита космического аппарата от воздействия радиационных поясов Юпитера. И это не надуманное предупреждение – вышедшая в 1995 году на орбиту Юпитера межпланетная станция «Галилео» на первом же витке получила 25 смертельных для человека доз радиации. Станцию спасла лишь эффективная радиационная защита.
В настоящий момент NASA располагает необходимыми технологиями радиационной защиты и экранирования оборудования космических аппаратов, но, увы, Пентагон запретил передачу технических секретов российской стороне.
Пришлось срочно менять маршрут – вместо Европы был выбран Ганимед, находящийся на расстоянии в 1 млн. км от Юпитера. Ближе приближаться к планете было бы опасно.