Юпитерианская миссия JUICE и PRIDE московского астронома
Привет, Кирилл Масленников! Пулковский астроном, ведущий научно-популярного курицы. Наступил Новый год – год тревожный. Непонятно, чем он закончится, но одно радостное событие впереди нас ждет довольно скоро. Кто-то будет за ним следить с гордостью, кто-то, может быть, завистью. Но, тем не менее, масштаб этого события очень большой. Это огромная космическая миссия JUICE – исследование ледяных лун Юпитера.
Всем известно, что еще Галилей первый раз направил на небо свою подземную трубу. Одним из первых открытий, которые он сделал, он увидел вблизи Юпитера 4 крупных спутника, очень заметных. Любой из вас может видеть их любительскими телескопами, бинокль – галилеевы Луны. Три из этих спутников, как сейчас известно, имеют мощный ледяной щит. Они покрыты толстым слоем льда, и вот эти спутники будут исследовать новая миссия. Очень сложная, очень дорогая миссия. Она стоит почти миллиард евро. Полет будет продолжаться 8 лет. Старт в апреле нынешнего года, и только в 2031 году корабль достигнет окрестностей Юпитера.
Потом еще четыре года он будет летать от спутника к спутнику, выходить на орбиту вокруг исследователь близкого расстояния. Всевозможными методами – геометрическими, лазерными, спектроскопическими, магнитными. На борту корабля находятся 11 приборов, созданных в разных странах Европы, во всем мире. По сути дела, в Соединенных Штатах тоже. Может быть, кстати, интересно вам услышать, что научный руководитель всей миссии – его зовут не перейти тоф. Он закончил, по-моему, в 81 году физтех в Москве, МФТИ.
После этого, в конце 90-х, начал работать в Европе. Сейчас он один из ведущих исследователей Европейского космического агентства. Вот он является главным ученым этой миссии. А среди 11 инструментов, которые установлены на борту спутника, я заметил один эксперимент, которым является Леонид Гурвиц – бывший московский астроном. Но в основном работает сейчас в Нидерландах. Вот он является принципом The Gator этого проекта в среднем городе. Мы хорошо знакомы еще с начала 80-х годов, когда оба были аспирантами в суде космических исследований в Москве.
Я подумал, что очень правильно будет попытаться взять у него интервью и задать ему несколько вопросов об этой интереснейшей космической миссии. Ну, расскажи нам, пожалуйста, о проекте JUICE, об этом замечательном проекте. Во-первых, я должен сделать признание, что JUICE – это, конечно, планетный проект, а я, вообще-то говоря, астрофизик. Тот факт, что я участвую в этом проекте, объясняется довольно просто. Оказалось, и это стало ясно довольно давно, что методы радиоинтерферометрии со сверхдлинной базой могут помочь некоторым планетным проектом.
Точном определении положения космического аппарата в небесной сфере есть и другие приложения, но это, пожалуй, главное. Почему RSDB по-русски? Wild – это RSDB. Почему RSDB привлекается к таким проектам? Ты можешь вспомнить, конечно, проект Вега – это была кульминация Советской планетной программы. В составе этого проекта был сегмент радиоинтерферометрический, он решал две задачи. Во-первых, определял движение баллонов, двух баллонов в атмосфере Венеры. По их наблюдениям были напрямую измерены параметры ветра в атмосфере Венеры.
Ну и вторая задача интерферометристов тогда состояла в том, чтобы помочь нацелить Европейский аппарат Джотто с помощью изображений, которые получили Вега-1, Вега-2, советские аппараты. А их положение, в свою очередь, определяли методами интерферометрии. Не удалось, такое вот цепочкой точных измерений навести Джотто так, чтобы он пролетел через хвост кометы ровно там, где надо, и измерил параметры хвоста кометы.
Теперь переходим к проекту JUICE. Ну, во-первых, это не сок, это аббревиатура. Главная задача проекта JUICE – изучение не столько Юпитера, сколько спутников. Вот я хочу обратить внимание на следующее: если мы вспомним классификацию Шкловского этапов развития астрономии вообще, то первая революция произошла усилиями Галилея в 1609 году. Он первым применил инструмент, вот, посмотрел на Юпитер и тут же сделал открытие.
Он обнаружил четыре спутника, это ознаменовало начало первой революции. Галилей был первым временным инструментом, и сейчас так и идет – очень инструментом. Вторая революция – это конец 19 века, когда стал расширяться диапазон наблюдений электромагнитов: от оптики сначала, ультрафиолет, рентгенский, инфракрасный и так далее. Это мы все понимаем.
Галилей в 1609 году совершил первую революцию. Мы сейчас в каком-то смысле эту революцию закрываем. Первые объекты, которые можно изучать с помощью приборов каких-то инструментов, – они больше уже не объекты астрономических исследований. Астрономия занимается исследованием объектов дистанционно в принципе. Если когда-то, давным-давно, Луна или Марс были вполне достойными астрономическими объектами, сейчас, конечно, нет. Десятки уже станции изучали с орбиты, там посадочные модули Марса.
То же самое. То есть происходит вычеркивание из списка астрономических объектов некоторых обитателей, скажем так, Солнечной системы. И вот первая революция произошла при наблюдении с помощью телескопа вот этих самых спутников, которые мы сейчас будем изучать. Это не первый юпитерианский проект космический, но спутникам посвящён впервые именно этот проект JUICE. Если выделить главную его задачу, это исследование ледяных спутников с ударением на исследованиях возможных больших массивов жидкости подо льдом.
Ну, там, где есть жидкость, можно допускать, что это более или менее приемлемо для жизни. Так сказать, основной пафос проекта – исследование подлётного состава, прежде всего спутника Европы и, может быть, Каллисто. Европа находится в чрезвычайно тяжелой радиационной обстановке. Электроника космического аппарата должна быть защищена на более высоком уровне. Это связано с тем, что она находится в контракционном поиске, именно так. То радиационная обстановка по-прежнему очень серьезная, много серьезнее, чем около земного пространства. Но, тем не менее, медиа обстановка чуточку помягче, чем на Европе.
Юпитера очень сильное магнитное поле, и ты правильно сказал, что магнитное поле Юпитера, конечно, будет изучаться как таковой, и это чрезвычайно важное исследование. Как я его представляю, вообще Юпитер приобрел сейчас особое значение в списке объектов космических исследований. Можно считать, что астрономией по-прежнему, потому что ведь значительное число экзопланет – гигантские планеты. Да, и разбираясь с Юпитером, мы заодно помним, что вообще-то у экзопланет такая же задача.
Скажи, а вот собственно само открытие океана, как оно произошло? Я понимаю, что, видимо, это какая-то радиолокация. Даже никто не садился, а этого еще не сделали, честно говоря. Откуда же? Кстати, там немного другая история – там жидкость на поверхности чуточку попроще. А именно, там обнаружились в разных диапазонах, и так происходило, это другая планета. Накопилась сумма знаний, которая привела к такому предположению, поначалу, которое со временем становилось все более и более обоснованным. Например, температура поверхности понятна, какая она.
Но она может температуру измерить, температура в движении спутников вокруг Юпитера. Должны присутствовать приливные эффекты. Вообще говоря, приливы наблюдаются не только в жидкостях, в мировом океане. Другое дело, что там амплитуда совсем маленькая – десятки сантиметров. Но теперь, если ты представишь себе какую-то штуку, состоящую из льда, которая приливным образом деформирована, то, вообще-то говоря, такие деформации более или менее твёрдого тела обязательно, по законам механики, приводят к выделению тепла.
И дальше начинался расчет, а как поведет себя лед той или иной плотности, того или иного химического состава при поступлении такого-то количества джоулей тепла, расплавится, изменится теплопроводность всей этой системы. Возникнет слой, который будет выступать в качестве такой шубы, температура может повыситься еще дальше, сжигающая, дальше расплавится. А вот это поступление энергии за счет деформации продолжается. Ну и так далее.
Кроме того, есть некоторые намеки на то, что движение спутников, их вращение вокруг собственных осей происходит примерно так, как вращается сырое яйцо. Закрути яйцо сырое, сваренное вкрутую – а двигаться они будут по-разному. Такие намеки тоже есть, хотя прямых измерений пока нет. Была идея поместить на поверхность, например, не меда, а можно Европы радиопередатчик, с помощью которого пытаться определить, как происходит вращение вокруг собственных осей, какие возникают в процессе мутации, и сравнить все с тем же самым сакраментальным яйцом.
Кстати, тот же самый подход предлагается применительно к Марсу. Ну и потом термический баланс этих тел, которые известны. На каком расстоянии от Солнца, значит, сколько калорий они получают от Солнца, известно, тут еще Юпитер тепленький, рядом тоже немного, когда все это сложили в одну пробирку. Оказалось, что без жидкой фазы трудно. Значит, никакие радиолокации в этом не участвовали так далеко от Земли.
Во всяком случае, гораздо увереннее можно говорить о Титане – это действительно отражается все, и там жидкости все в порядке. Правда, не совсем вода. Ну да ладно, жидкость. А что касается подповерхностных жидкостей, то тут ситуация сложнее, и тут все-таки нужны наблюдения институ. И именно этому посвящена значительная часть научной программы. Во-первых, JUICE будет измерять гравитационное поле. Но так вот, если под поверхностью твердого льда находится жидкость, то это будет иметь некий отпечаток на параметры гравитационного поля.
Это раз, два – будет радар, который будет работать на частотах радиоволн, способных все-таки проникнуть на какую-то глубину. Ну, а работать он будет с расстояния, много меньше, чем 500 километров. Сейчас номина Гай не имеет, до центрическая примерно круговая 500 километров. Вообще-то, многие исследователи Ганимеда хотели бы опуститься пониженным высоту 200 километров, но получится это или нет, пока не ясно, потому что для этого надо иметь достаточный запас, как мы выражаемся, дельта-V, запас рабочего тела, чтобы корректировать орбиту.
Космический аппарат JUICE, вообще говоря, тяжелый. Выводить его на орбиту будет европейская ракета Ариан 5. Несмотря на эту высочайшую доступную грузоподъемность, проект делается на пределе, в том смысле, что выбираются до последнего грамма те возможности ракеты. Это интересно ведь, если запуск состоится, как мы надеемся, в апреле 2023 года, то в систему Юпитера аппарат прилетит только в 2031 году.
А что он будет делать? Вообще-то говоря, есть несколько гравитационных манёвров, которые называются гравити ассист. Гравитационные поля будут использоваться Земли и Венеры. Первый раз там он пролетит просто по орбите, ну, спутника Солнца, так скажем, вернется к Земле, и Земля немножечко добавит скорости. Потом Венера.
Интересно еще одна деталь: что впервые в межпланетном перелете, возможно, будет использоваться гравити ассист около нашей собственной Луны. Это впервые произойдет, и произойдет это в том случае, если JUICE удастся запустить в первой половине окна запуска. Для таких полетов существует баллистическое окно запуска, и которым мы сейчас ориентируемся – это апрель 2023 с 5-го, кажется, до 29 апреля. Грубо говоря, в первой половине окна. То удастся выйти на траекторию, с которой можно попытаться использовать Луну. А если во второй половине – то все, Луна уже в первом интересном особенность.
JUICE будет первым космическим аппаратом, сделанным, который станет искусственным спутником Луны у другой планеты. Остальные аппараты, которые исследовали, они были спутниками планет как таковых. Что довольно в скором времени он, да. Именно так сейчас планируется завершение, когда у него кончится там. Это самое. На самом деле, не так, как это кончится. Чуточку раньше, естественно, спросить.
Ты в самом начале назвал меня инструментом, ты мне польстил. Тебя аппараты – вот они будут работать, и инструменты. А мы просто эксперимент. Мы будем наблюдать радиосигнал космического аппарата и, применяя наши радиоинтерферометрические возможности, точно привязывать положение космического аппарата на Ниве к астрометрической системе. С помощью таких мер удастся уточнить не только траекторию полета самого аппарата, но и эфемериды спутников Юпitera. А это очень важно для других экспериментов. То есть по-честному, мы будем выполнять вспомогательную роль.
Ну и хорошо, значит, будем этим заниматься. Есть некоторые наши собственные эксперименты, которые мы будем проводить для себя. Например, мы будем проводить наблюдение радио затмений, когда космический аппарат прячется за каким-нибудь небесным телом, например, терпите. И вот во время пересечения лимба, вблизи пересечения, ну, когда через атмосферу идет сигнал или просто лимба, если атмосферы нет. Но это резкий край, можно наблюдать всякие интересные эффекты. Мы умеем это делать и будем это делать. Кроме того, мы будем пытаться помочь гелиофизикам регистрировать солнечные вспышки.
Не то, что называется, корона масс эджексон, делаю тоже это самое. Хорошо, значит, с помощью VLBI, там как-то иначе, другого интерфером вы будете регистрировать эти сигналы, и с их помощью точно определяет положение. Это да, это одна из способностей VLBI. Не только строить изображение наблюдаемого объекта, но и точно определять положение на небе, то есть с огромной точностью. А мы сейчас достигаем точно измеряемой микросекундах. Значит, можно говорить о десятках микросекунд.
Другие любимая такая аллегория, не совсем правильная, но в принципе начинал. Если происходит игра в пинг-понг на поверхности Луны, то можно с большими подробностями наблюдать перемещение наше, точно микросекунды на расстоянии Ганимеда. Это сколько примерно линейных. Значит, мы ориентируемся на то, что будем определять положение космического аппарата с точностью десятков метров.
Вообще, когда мы выступаем в популярных аудиториях, мы это преподносим так: у нас точность примерно такая, что если вы потеряетесь где угодно в солнечной системе, никаких проблем. Позвоните нам, мы вас найдём. Спасибо большое. Чуть-чуть тебя ещё попытать на, пожалуйста, пожалуйста. Наверняка, в большей степени принимаешь близко к сердцу то, что сейчас происходит с больфом. Волнением, что ли, чем это делает среднеевропейский профессор.
Который это называется. Мы знаем, всё, что крупнейшие астрономические организации прекратили общение с Российской академией наук, Еса опубликовал объявление, по моему, такой же дисклеймер разместил международный астрономический союз и так далее. Вопрос заключается вот в чём: насколько это сказывается на сотрудничестве? В чём это конкретное выражается?
Значит, первое: я нисколько не отказываюсь от своих корней. Да, в силу этих корней то, что происходит в последнее время, в частности, последние 10 месяцев, меня чрезвычайно волнует. Я должен признаться, что, в общем, каждый день происходит, начинается для меня с того, чтобы я пытаюсь понять, какие новости произошли там за ночь или где-то. Я категорически не приемлю то, что происходит сейчас, к сожалению, по инициативе, как я понимаю, это. Я не скрываю этого.
По инициативе России. Я это воспринимаю очень серьезно, глубоко и весьма негативно. Абсолютно негативно. Теперь что касается сотрудничества. Да, ты перечислил всё правильно. Прекращено институционное взаимодействие. Слово некрасивое, но оно правильно. Понятно, отсутствует взаимодействие на уровне организация-организация.
Если говорить о масштабных экспериментальных исследованиях, то это, вообще говоря, близко к уровню катастрофы, как я это воспринимаю. Я знаю, что сильно переживают прекращение институционного взаимодействия, и те исследователи, которые заняты, скажем, теоретическими исследованиями или какие-то такие исследования, которые не требуют масштабных установок, дорогостоящих там оборудования. А я об этом говорить не могу, созданием дела.
Я всё-таки астроном наблюдатель. Все наши экспериментальные установки чрезвычайно сложны. Это дорогие вещи и так далее. Так вот, в нашем деле это буквально катастрофа. При этом, надо сказать, что я боюсь, что в общем в положении тяжело более тяжелым оказываются российские исследователи, российские коллеги.
Потому что они оказались в изоляции. Зарубежные институты продолжают между собой взаимодействовать, но мы как были EVN, мы так и есть. Мы продолжаем работать, к сожалению, без участия российских телескопов. А не в России есть три очень хороших антенны системе «Квазар», но появляются другие телескопы EVN, как-то там выплывет. А вот российские коллеги оказались, в общем, фактически в тупике.
Взаимодействие на индивидуальном уровне, вообще-то говоря, сохранилось и индивидуально продолжается взаимодействие с учеными, работающими в России. Но надо понимать, что в отсутствии институционного взаимодействия, это конечно, это всё ослаблено. Нет возможности встречаться, нет возможности посещать институты друг друга. В общем, это сложно.
Ну, спасибо тебе большое. Вот такие удивительные вещи мы узнали из разговора с Леонидом Гурвичем. Мне кажется, что они должны напомнить вам о нашем предыдущем ролике. Посмотрите, исходя из того, что сказал Лёня, мы сейчас имеем возможность фантастическую возможность определять положение объектов в космосе на таких огромных расстояниях, как Юпитер от Земли с точностью до нескольких десятков метров. Это означает, что и астероидов это тоже касается. Помните, что мы говорили в прошлый раз?
Так что вот, продолжение следует. Давайте посмотрим, чем закончится старт корабля в апреле. Всем будем напряженно за этим наблюдать. Следите за шуршими выпусками. До свидания! Подписывайтесь на наш канал.