Россия возвращается на Луну. Интервью с И.Г. Митрофановым

В 2021 году мы празднуем 60-летие полета Юрия Гагарина в космос. Подвиг Юрия Алексеевича открыл для человечества космическое пространство. Мы осмелели и за более чем полувековую историю построили Международную космическую станцию, отправили спутники к самым отдаленным уголкам Солнечной системы и увидели свет вокруг гигантской черной дыры. Сегодня мы грезим Марсом и Луной. Эти небесные тела хранят информацию о прошлом Солнечной системы и о Земле, о том какие "гости" прилетали сюда, и что с собой принесли. Спустя несколько десятков лет Россия вновь возвращается на Луну. Впервые в истории космический аппарат отправится к полюсу спутника, чтобы проанализировать лед и лунный грунт в этой местности. Почему это важно? Рассказывает Игорь Георгиевич Митрофанов. 

— Спустя несколько десятков лет наша страна вновь возвращается на Луну. В чем причина?

— Главная причина заключается в самом существовании спутника Земли как такового. Очевидно, что Луна в будущем станет местом обитания человечества. И если в прошлом веке за Луну развернулась некая политическая гонка, когда Советский Союз и США хотели продемонстрировать друг другу свое стратегическое преимущество, то сегодня осваивать Луну необходимо просто потому, что человеческая цивилизация развилась настолько, что нам это под силу.

В веке XXI мы отправляемся на Луну не для того, чтобы показать, что мы лучше, а для того, чтобы постепенно осваивать лунные возможности, лунные ресурсы, и в конечном итоге стать цивилизацией, которая присутствует на двух небесных телах — на Земле и на Луне.

— Каковы научные задачи проекта «Луна-25»? Какие приборы будут установлены на этом аппарате?

— Как вы верно отметили, мы «возвращаемся» на Луну. Именно поэтому аппарат имеет номер 25, ведь предыдущая станция называлась «Луна-24». Между тем, в рамках обновленной лунной программы есть и большая научная новизна. В отличие от предыдущих аппаратов (от всех, которые бывали на Луне), «Луна-25» отправится на Южный полюс спутника. Никто еще не садился так близко к полюсу. А это уникальная область. По данным орбитальной разведки, на Южном полюсе есть летучие соединения, главное из которых — вода. А под поверхностью присутствует лед. Его в том числе и будут изучать в рамках программы «Луна-25».

Другая важная составляющая заключается в том, что мы давно не летали. И на самом деле нельзя просто взять «Луну-24» образца 1976-го года и изготовить заново. Всё изменилось. Изменились материалы, изменилась компонентная база. Поэтому «Луна-25» в некотором смысле — отечественный технологический эксперимент. Команда проекта должна отработать новые технологии, разработанные на современной элементной базе в рамках посадочного аппарата. Именно потому у миссии два ключевых элемента — научная и технологическая новизна. Успешный исход позволит нам создавать последующие посадочные аппараты.

— Один из элементов приборной базы разрабатывается в ИКИ?

— Проект создается от имени Российской академии наук. А Институт космических исследований РАН — ведущая научная организация. Поэтому практически все приборы для «Луны-25» были разработаны и испытаны именно в ИКИ РАН. То есть наши сотрудники отвечают за весь комплекс научной аппаратуры. Помимо этого, мы ответственны за реализацию программы в целом. Перед участниками проекта стоит важная техническая задача — успешно посадить аппарат, проверить его и подготовить к работе. После этого начнется реализация исключительно научных задач, специфику которых определит научная группа проекта из ИКИ с участием сотрудников других институтов Академии наук. Возможно, в проекте будут участвовать наши коллеги из Европейского космического агентства.

— Запуск намечен на октябрь этого года?

— Да. Мы ориентируемся на 1 октября 2021-го года.

— Над чем команда проекта работает сегодня?

— К счастью, все научные приборы уже испытаны и переданы в Научно-производственное объединение имени С.А. Лавочкина — головную производственную организацию. Сейчас ведется планирование первых работ на поверхности.

Многие помнят, что Луна очень медленно вращается вокруг своей оси. Фактически со скоростью ее орбитального движения вокруг Земли — 28 суток. Поэтому на Луне очень длинный день и очень длинная ночь. В связи с этим аппарат прилунится примерно в середине лунного дня и проработает до лунной ночи.

Затем «Луна-25» должна «пережить» ночь. Важно, что между посадкой и «сном» будет всего несколько земных дней, за которые необходимо подготовить аппарат к работе. Эта деятельность определяется так называемой циклограммой, то есть последовательностью событий, происходящих с аппаратом.

Прямо сейчас мы разрабатываем циклограмму, чтобы успеть до первой лунной ночи проверить, все ли работает в штатном режиме. Каждый прибор сообщит нам о своем состоянии и готовности к работе. И, конечно, будет очень интересно посмотреть, куда села «Луна-25», какая панорама вокруг, что находится под «лапами» посадочного аппарата и получить первые научные данные.

— Почему было так важно сохранить преемственность, назвав программу «Луна-25»?

— Потому что мы великая страна с многовековой историей. Мы тесно связаны с тем, что делали наши предшественники. Мы можем вновь отправиться на Луну, потому что Сергей Павлович Королев запустил первый аппарат на Луну; потому что мы были первыми, кто снял обратную сторону Луны; кто успешно сел на Луну в автоматическом режиме. «Луна-25» названа так, потому что мы унаследовали космонавтику от советских первопроходцев. Сегодня у нас появились новые компьютеры, новое программное обеспечение, изменилась элементная база, подходы, но люди остались прежними. Поэтому мы продолжаем дело тех, кто работал над миссией «Луна-24».

— Вы, наверняка, следите и за китайскими коллегами, которые уже привезли новые образцы лунного грунта. Конкуренция усиливается?

— Все-таки это не конкуренция. Ее мы наблюдали в прошлом веке, когда разворачивалась настоящая гонка. Правительства Советского Союза и США хотели показать свое превосходство на международной арене. Кстати, президент Джон Кеннеди, который начал реализацию лунной программы «Аполлон», сказал однажды, что он бы и доллара не дал только ради науки. Лунная программа нужна была исключительно для престижа страны.

Сегодня конкуренция иная. Она завязана на стремлении ученых первыми узнать нечто новое о Вселенной. Мы знаем, что на Луне есть вода. Поэтому для нас самый главный вопрос, на который мы постараемся в этой конкурентной обстановке ответить: откуда эта вода взялась?

Известно, что на Земле много воды, у которой было несколько источников. Во-первых, Земля образовалась из протопланетного облака, в котором вода содержалась в виде гидратированных минералов и сложных соединений. По всей видимости, такая же вода есть и на Луне, поскольку Луна и Земля образовывались вместе. Помимо этого, воду на Землю — и мы уверены, что также и на Луну — принесли кометы — остатки вещества протопланетного облака, возникшего в межзвездной среде. Вы только вдумайтесь, о чем мы говорим. Мы говорим о воде, которая 4,5 миллиардов лет назад попала на Землю и, вероятно, на Луну из межзвездной среды, в которой образовалось Солнце и планеты.

Известно, что вода на кометах имеет множество химических примесей. Благодаря методам астрономических наблюдений комет мы видим присутствие сложных молекулярных соединений и даже наличие аминокислот. Эта вода с межзвездной сложной химией, растворенной в ней, вероятно, также присутствует и на лунных полюсах. Существуют теории, что кометы, попадая в древний океан Земли, запускали сложные химические процессы. Вполне возможно, что кометная вода в том числе повлияла на происхождение земной жизни. На Земле убедительных доказательств этому мы найти не можем, поскольку земная среда уже очень сильно преобразована за 4,5 миллиарда лет. На Луне все, что принесли кометы (химические элементы и примеси) как иней сконденсировалось на холодных лунных полюсах, которые плохо освещаются Солнцем. Присыпанная реголитом лунная вечная мерзлота — самая интересная часть миссии «Луна-25» и будущих программ. Анализ этой воды подтвердит гипотезу о том, что она межзвездного происхождения, но и, возможно, определит те самые первичные, сложные молекулярные соединения, которые привели к образованию земной жизни.

Есть, наконец, третий источник воды на Луне, которую приносит Солнце, как бы странно это ни звучало. Солнце, как известно, испускает так называемый солнечный ветер, состоящий главным образом из протонов и электронов, а протон — это ядро атома водорода. Такие протоны, попадая относительно неглубоко под поверхность Луны, вступают в химическую связь с кислородом, образуя Н₂О. Отличить солнечную воду от кометной позволяет разное соотношение между ядрами дейтерия и водорода. Благодаря исследованиям мы проанализируем не только воду разного происхождения, но и характеристики солнечного ветра в разные периоды времени.

Первые сведения нам предоставит «Луна-25». Затем полетит «Луна-27», которая должна пробурить вечную лунную мерзлоту. Так или иначе поверхность все время видоизменяется из-за столкновений с мелкими астероидами. А на глубине порядка одного метра может храниться нужная информация о прошлом Луны и Земли. Наша конечная стратегическая цель — доставка полярного вещества на Землю, где его детально проанализируют на предмет молекул из межзвездной среды. Это важный этап фундаментальной науки, фактически возможность решения загадки происхождения жизни.

— Потрясающе!

— Именно в рамках подобных космических проектов мы будем наблюдать естественное и всегда имеющее место в науке соревнование ученых за попытку понять и объяснить серьезные, фундаментальные вопросы.

— Ваша научная деятельность связана в том числе с ядерной планетологией. Расскажите подробнее, что это за область, и какие современные подходы в ней применяются?

— Направления ядерной планетологии связаны с достижениями ядерной физики, которые сегодня мы можем применить к космическим исследованиям. За пределами земной магнитосферы, которая не пропускает заряженные частицы, и атмосферы, которая притормаживает особо энергичные из них, пространство находится под воздействием галактических космических лучей, которые связаны с процессами активного звездообразования. Галактические космические лучи на Луне доходят до самой поверхности. Они бьют по ядрам вещества, которое, как говорят физики, возбуждается. Говоря житейским языком, каждое ядро звенит словно колокольчик, по которому щелкнул протон. У каждого ядра есть свой спектр. Соответственно ядра каждого элемента «звучат» по-разному. Современные гамма-спектрометры (приборы, которые измеряют космическое гамма-излучение возбужденных элементов) позволяют анализировать спектральные линии на частотах, каждая из которых указывает на конкретный элемент. По спектральным линиям специалисты оценивают интенсивность и массовую долю разных элементов в веществе.

Сегодня грунт, взятый на умеренных широтах, полностью изучен. А с полярных участков еще не анализировали. Исследования в рамках ядерной планетологии позволят определить процентное соотношение воды в привезенном грунте по интенсивности ядерной линии водорода.

В перспективе мы говорим не только о науке и решении фундаментальных задач, но и об использовании лунных ресурсов. Человечество совершенно точно вновь отправится к Луне. Но если мы хотим осваивать спутник, нам необходимы вода и кислород. Необходимо создавать установки для добычи питьевой воды из реголита и кислорода для системы жизнеобеспечения. На необходимое количество ресурсов нам вновь укажет гамма-спектрометр, установленный на луноходе.

— Поговорим о вас. Когда вы заинтересовались наукой?

— Наукой я заинтересовался в школе. И уже тогда знал, что хочу заниматься физикой. В дальнейшем на меня повлияли два события. Первое из них, определившее мою жизнь и карьеру, — полет Юрия Алексеевича Гагарина. По воспоминаниям современников, множество людей вышло на улицы праздновать столь великое событие. На физфаке Ленинградского государственного университета, где я учился, 12-е апреля традиционно отмечается как День физика. Конечно, это серьезно отразилось на наших юношеских устремлениях и карьерах. А ядерной физикой я заинтересовался после просмотра замечательного фильма «Девять дней одного года». Сюжет посвящён работе физиков-ядерщиков и частично основан на реальных событиях.

— Что бы вы пожелали молодым ребятам, которые сейчас учатся на физических факультетах и в будущем хотят связать свою жизнь с космосом?

— Учитесь самостоятельно думать. Имейте в виду, что существует два типа знаний, которые вам предстоит постичь. Первый тип знаний — это то, что уже известно другим людям. Их можно почерпнуть из Википедии, но чтобы стать по настоящему образованным исследователем, научные знания нужно получать от профессоров. Эти знания гораздо шире, они встроены в картину мира. Получая эти знания, вы научитесь самостоятельно думать.

Второй тип знаний — это то, что от нас скрывает природа. Развитие науки — это, по сути дела, добыча новых знаний о природе. Поэтому самое главное для ученого, для его успешной карьеры — научиться самостоятельно думать и стать настолько образованным, чтобы вступить в «диалог» с природой, чтобы она раскрыла перед вами свои тайны. Ради этого и стоит заниматься наукой.