«Нету легких времен…»
Институту космических исследований РАН 50 лет!
16.10.2015
Торжества и поздравления, связанные с юбилеем одного из самых молодых и знаменитых Институтов в системе Российской академии наук — были впечатляющие: столько прибыло 30 сентября, 1 и 2 октября именитых гостей, столько зарубежных коллег, столь убедительным было перечисление достижений и заслуг ИКИ РАН. Но то, что прозвучало в выступлениях, заставило задуматься. На одном из слайдов презентации доклада директора Института, вице-президента РАН, академика Л.М. Зеленого под портретами директоров Института — подпись крупными буквами, словно с горестным вздохом и глубиной понимания — «Нету легких времен…».
Потому и хочется наметить исторический маршрут прославленного Института не из достижений только, а из достижений плюс преодоленных или даже не преодоленных препятствий. Это очень поучительно — для всей российской науки, для общественности, для властей!
Мы вынуждены сделать изложение популярным, т.е. сознательно опустить разговор про множество выдающихся достижений ИКИ РАН, о которых можно поведать только на языке формул и специальных терминов и только адресуясь к физикам, имеющими десятилетия профессионального опыта в теме. Используем материалы серьезного юбилейного издания «ИКИ 50 лет», выпущенного Институтом, доклад академика Л.М. Зеленого на торжествах, ряд его интервью в СМИ, в том числе и интервью, данного пресс-службе Президиума РАН.
х х х
Сейчас, пожалуй, любому очевидна мысль, что есть мировоззренческая необходимость в освоении космоса — для осознания места человека в мире, и есть необходимость в практическом плане. Но на рубеже 50х-60х годов прошлого века эту мысль никому было даже не объяснить — до такой степени и властям, и ученым было не до того. Взвинчена была до предела гонка вооружений, в том числе — гонка в создании ракетного дела (т.е. — в создании ракет-носителей для водородной бомбы), контроль за графиком испытаний на полигонах, запусков ракет буквально по часам вел не кто-нибудь, а непосредственно само Политбюро ЦК. Кстати, отсюда и первые назначения, когда ИКИ был создан: первым его директором стал Георгий Иванович Петров, занимавшийся в то время расчетами движения головных частей баллистических ракет в атмосферных слоях.
Академическая наука в то время, разумеется, непосредственно была занята ракетостроением — первые отечественные комплексы с управляемыми баллистическими ракетами испытывались уже осенью 1948 года, т.е. всего через три года после конца войны. История тех сверхнапряженных лет показала: советские ученые и конструкторы ракетно-космической техники получили выдающиеся результаты, что обеспечило СССР ведущее положение в этой сфере гонки вооружений. 27 августа 1957 года состоялся первый успешный запуск межконтинентальной баллистической ракеты.
И это событие, при всех его оборонных и сверхзасекреченных целях, тем не менее, показало: открывается возможность доставки научных приборов в космическое пространство!
Разумеется, такое было мечтой ученых, пожалуй, всей истории человечества, но в тот момент никто и не собирался считаться с их мечтами. Подготовка к запуску искусственного спутника Земли также была одной из срочных и секретных военных программ.
И тут вмешались причуды большой политики. 4 октября 1957 года на стол Первого секретаря ЦК КПСС Н.С. Хрущева легла информация о старте ракеты-носителя Р-7 (8К71ПС) с первым искусственным спутником Земли. И именно он, не сразу, но очень быстро оценил произошедшее глазом политика, увидел в этом не очередное военно-техническое, а грандиозное событие всемирного значения: космическая гонка заменила собой гонку военную — и СССР был в этой гонке впереди! Сейчас, оглядываясь назад в историю, можно предположить и еще один, внутриполитический смысл действий Хрущева. Всего год перед этим он развенчал культ личности Сталина, но каково было имя Сталина в стране и в мире, и каково, в сопоставлении, было имя Хрущева? И вдруг новый партийный вождь видит возможность: его имя может быть связано с лидерством в космосе!
На создателей новых космических аппаратов посыпалось беспрецедентное финансирование! И 12 апреля 1961 года с космодрома Байконур стартовала ракета-носитель «Восток‑8К72К»: космонавт Юрий Гагарин в течение 1 часа 48 минут в первом в мире космическом корабле «Восток» осуществил полет вокруг Земли!
Так ареной принципиального соперничества СССР и США стал космос, и наша страна на том этапе была лидером. Но надо быть впереди не только в запусках, но в космических исследованиях — к этой мысли советские власти постепенно оказались подготовленными всем ходом событий.
В этот-то момент — в июле 1963 года — «теоретик космонавтики», президент Академии наук СССР академик Мстислав Всеволодович Келдыш написал советскому руководству письмо с обоснованием создания профильного научного учреждения. Предложение было поддержано и 15 мая 1965 года вышло Постановление Совета Министров о создании Института космических исследований — рассекреченное, между прочим, всего только пять лет назад.
Вот задачи, которые ставились перед Институтом. Систематическое исследование космического пространства с помощью унифицированных малых, а затем и тяжелых искусственных спутников Земли, создаваемых отечественной промышленностью. Институт должен был сам разрабатывать и изготавливать научную аппаратуру, монтировать ее на серийно изготавливаемые космические аппараты, проводить испытания, участвовать в запусках, разрабатывать и испытывать комплексы научной аппаратуры по всем проектам, включенным в отечественную космическую программу. Институту вменялось в обязанность развернуть теоретические и экспериментальные работы по таким направлениям, как астрофизика и физика планет и малых тел Солнечной системы, физика Солнца и солнечно-земных связей, космическая плазма и другие.
Такими были намеченные первые шаги познания Вселенной, и в дальнейшем история полностью подтвердила правильность программы, которую предложил академик М.В. Келдыш.
х х х
И в этот момент… — опять крутой поворот в большой политике. Октябрьский Пленум ЦК 1964 г. «освободил» Хрущева, соответственно, в пику его политике стало кратно и скачкообразно сокращаться финансирование космических исследований, краны на грандиозной стройке здания — нынешнего здания ИКИ — застыли.
В ИКИ пришел новый директор — сорокалетний энергичный, решительный Роальд Зиннурович Сагдеев.
Да, сегодня понятно, что тот советский космический проект стал импульсом для развития многих научных направлений отечественной науки. И не только отечественной. Выступивший сейчас, в октябре с.г., на юбилейной научной сессии ИКИ РАН с докладом «Сотрудничество с Россией в космической науке: вчера, сегодня и завтра» китайский профессор Ву Джи, директор Национального центра космических исследований Китая, рассказал (а также сопроводил рассказ снимками и документами) — как, несмотря на царившую в те времена строжайшую секретность, советские ученые помогли во второй половине ХХ века становлению китайской научной отрасли космических исследований.
Институт — родился! И далее пошли как окрыляющие взлеты, так и горестные падения. Удачные проекты чередовались с аварийными пусками, Институт в какие-то периоды расцветал, а потом в другие периоды еле-еле находил силы для элементарного выживания. «Нету легких времен»!
Вот, скажем, момент истории — Институт награждается орденом Ленина, и изображение ордена, кстати, до сих пор сохраняется на институтских бланках. — За что? «Две межпланетные станции со спускаемыми аппаратами благополучно добрались до Венеры, а затем подлетели еще и к комете Галлея. Кроме того, помогли с навигацией европейскому аппарату «Джотто», подведя его почти вплотную к самому ядру кометы», — рассказывает академик Л.М. Зеленый. То был смелый проект «Вега», придуманный академиком Р.З. Сагдеевым. И вообще, те годы были «звездными» для ИКИ.
Но пришел 1991-й, рухнул СССР, соответственно, и для Института началось самое трудное время — очень многое в последующие годы было потеряно. Однако коллективу и конкретно директору Института академику Альберту Абубакировичу Галееву удалось, несмотря на испытания, сохранить целостность научного учреждения, его основные подразделения. Слава им!
х х х
Продолжим рассказ о некоторых эпизодах истории Института. К исследованию планет земной группы интерес всегда был огромный. Для климата Земли Венера и Марс служат примером экстремальных экзотических состояний. Климатические системы всех трех планет разошлись очень рано в истории. В процессе эволюции Марс и Венера испытывали резкие изменения климата. Марс сохранил геологические следы ранних эпох. Ответ на вопрос, как Марс потерял атмосферу — по сей день остается открытым. Можем ли мы сравнивать ранние эпохи жизни Земли и Марса и Венеры? Подскажут ли изменения климата этих соседних планет что-то для понимания эволюции климата Земли, которая нас очень беспокоит? Куда пойдет развитие климата Земли — в сторону Венеры или Марса? Важный этап — надежные измерения метана на Марсе. И, наконец — есть ли жизнь на Марсе? Обо всем этом зам. директора Института доктор физ.-мат.н. О.И. Кораблев сделал в мае с.г. научное сообщение на заседании Президиума РАН: «Марс, Венера и Земля: разные судьбы соседних планет». http://scientificrussia.ru/articles/prezidium-ran-19-05-2015).
Вот почему в проект «Марс-96» были вложены многолетние усилия российских ученых, лично академика А.А. Галеева. И — трагедия: автоматическая станция, замечательная космическая лаборатория для изучения Марса — затонула где-то в Тихом океане. Ученые ИКИ здесь были не при чем: во время запуска произошла авария разгонного блока, не сработала третья ступень ракеты-носителя.
Надо понимать тяжесть той катастрофы: то была длинная постперестроечная эпоха, когда наши аппараты перестали летать к планетам. Поэтому надо ли говорить, с какими надеждами потом, после этой трагедии в течение последующих пятнадцати лет ученые ждали проекта «Фобос-Грунт»! Ждали не только наши, но и их зарубежные коллеги, поскольку в лабораториях всего мира тогда оценили уникальность замысла. Много творчества было вложено в проект коллективами институтов Академии наук — ИКИ РАН, Институтом геохимии и аналитической химии, Институтом физики Земли, Институтом радиотехники и электроники. И вот, наконец, ноябрь 2011-го — запуск. И… опять беда: не сработал маршевый двигатель! Аппарат не ушел к Марсу. Опять техническая неисправность, причем, опять же, вне ведения ученых. Коллеги разных стран тогда сразу же постарались придти на помощь — попытались выйти на связь с аппаратом, чтобы все-таки направить его к Марсу. Увы.
х х х
Так можно ли сказать, что вследствие того, что российские аппараты в космос не летали, а также вследствие этих двух драм — в течение двадцати лет не работала российская программа планетных исследований? К счастью — это совсем не так! Разработки ИКИ РАН конкурентоспособны, квалификация российских ученых признается: российские приборы стали работать на космических аппаратах других стран — и у Венеры, и у Марса, и у Луны. «Нету легких времен». Но были очень хорошими контакты с Европейским космическим агентством (EКA), и, в частности, тогда реализовалась программа запуска спутников российскими ракетами «Союз» с космодрома Куру во Французской Гвиане (близость к экватору дает ощутимый выигрыш по сравнению с запуском с Байконура). Это был очень успешный технический проект.
1995 год — все в стране разваливалось. И вдруг в космос вышел «Интербол» (Interball): большой международный проект, с участием 20 стран — по изучению взаимодействия магнитосферы Земли с солнечным ветром, благодаря которому ученые стали лучше понимать космическую среду и значение ее пространственно-временных вариаций. Мы, земляне, живем так близко к Солнцу, что солнечные вспышки, выбросы вещества очень влияют и на человека, и многие технические системы. Для многих сотрудников ИКИ «Интербол» на несколько лет стал главным делом — предстояло вывести на орбиту группу из четырех спутников: двух российских и двух чешских, которые входили в «созвездие» исследовательских аппаратов, включавших ещё японский и два американских. И все задуманное тогда удалось осуществить — спутники успешно вышли на орбиту и проработали намного дольше, чем ожидалось. Как мог в то трудное время состояться «Интербол»? — До сих пор многим это кажется удивительным.
В жестких конкурсах по установке научной аппаратуры на различные космические аппараты, которые проводят космические агентства — европейское (EКA), американское (НАСА), японское JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) — участвовать непросто: на место не одна, а три-четыре заявки, технические требования очень высокие. Но приборы ИКИ РАН всегда удовлетворяли требованиям. Скажем, сейчас в составе европейского проекта «Марс-Экспресс» («Mars Express») около Марса работают три прибора, сделанные с российским участием, а на другом европейском аппарате «Venus Express» (закончил работу в январе с.г.) — два. И вследствие этого российские ученые получают интереснейшую информацию об атмосферах этих планет. На орбитальном аппарате НАСА «Марс Одиссей» («Mars Odyssey»), также исследующем Марс, с 2001 года действует российский прибор ХЕНД (High Energy Neutron Detector) — в 2002 году его измерения позволили обнаружить марсианскую «вечную мерзлоту» с высоким содержанием водяного льда.
Так снова ожили в ИКИ РАН марсианские надежды — и это очень важно для ученых: Марс — единственная, кроме Земли, планета Солнечной системы, относительно пригодная для жизни, холода там соизмеримы с Антарктидой. Совместно с зарубежными коллегами наши ученые с помощью российских приборов зарегистрировали наличие метана в атмосфере Марса — это фундаментальный результат, позволяющий предположить, что на Марсе может существовать биологическая активность.
Несколько лет назад ИКИ РАН принял приглашение европейских коллег участвовать в проекте «ЭкзоМарс» (ExoMars) — весной следующего года должен состояться запуск аппарата на российской ракете-носителе «Протон-М» к марсианской орбите, одну из основных ролей в научной нагрузке которого будут играть приборы ИКИ. Затем (второй этап) предстоит посадка на поверхность Марса многофункциональной платформы, изготовленной НПО им. С.А.Лавочкина с комплектом российской исследовательской аппаратуры и марсохода производства ЕКА — надо будет добыть образцы вещества с двухметровой глубины.
Наконец, в ИКИ очень надеются повторить миссию «Фобос-Грунт» — все-таки, подготовка к тому проекту была огромная и ценность его совершенно не поблекла. Занимаясь доставкой грунта, мы реально изучаем историю Солнечной системы, включая и Землю. К сожалению, на самой Земле не осталось того первичного вещества, из которого миллиарды лет назад сформировалась наша планетная система. Такие проекты, как «Фобос-Грунт», исследования комет и астероидов позволят нам понять нашу историю.
С 1980-х годов готовили и, наконец, 18 июля 2011 г. успешно запустили международную орбитальную астрофизическую обсерваторию «Спектр-Р» или проект «РадиоАстрон» (RadioAstron). Цель — одновременное наблюдение радиоисточников в космосе наземными и космическим радиотелескопами при синхронизации их работы от единого стандарта частоты. «Спектр-Р» обращается по эллиптической орбите с высотой апогея около 340 тыс. км, сравнимой с расстоянием до Луны, и использует лунную гравитацию для поворота плоскости своей орбиты. Плечо интерферометра в этом случае оказывается равным высоте апогея орбиты — отсюда высокое разрешение, что дает ученым возможность исследования тонкой структуры многих космических объектов. Десятиметровую антенну для аппарата сделали коллеги в НПО им. Лавочкина и Астрокосмическом Центре ФИАНа. ИКИ (при поддержке академика Н.С.Кардашева) поставил на «Спектр-Р» плазменный комплекс, изучающий космическую погоду, и он уже дает уникальные данные о пространственно-временной структуре потоков плазмы солнечного ветра, несущих в себе «рычаги» управления космической погодой на Земле. Словом, это большой и долгожданный успех!
х х х
На слайде презентации доклада — фото чибиса: с чего бы речь об этой маленькой птичке в разговоре о космосе? Речь о новом направлении для ИКИ — микроспутники, наноспутники. Академии наук удалось изготовить первый академический научный микроспутник «Чибис» весом всего 40 кг с 12 кг научной аппаратуры. Одной из задач было изучение мощного гамма-излучение от молниевых разрядов. Гамма-излучение раньше всегда ассоциировалось со вспышками сверхновых звезд, космическими катастрофами. И вдруг обнаружили, что оно идет и «снизу»: с 10-15-20-километровой высоты от Земли — в космос. Микроспутник «Чибис-М» был предназначен для комплексных исследований всей системы процессов молниевого разряда: гамма-, ультрафиолетового и видимого излучения, радиоизлучения. Оказалось, что молнии скрывают много новой интересной физики. Благодаря приборам микроспутника фактически впервые удалось изучить тонкую временную структуру молниевого разряда. Сейчас ИКИ готовит новый микроспутник «Чибис-АИ» с усовершенствованным набором детекторов, в частности, с новым детектором гамма-излучения.
Кстати, по доставке спутника на орбиту предложена новая схема: грузовик «Прогресс» доставил космонавтам на космическую станцию все необходимое, а после разгрузки багажа и отстыковки «Прогресс» поднялся на 100 км над МКС и вытолкнул «Чибис». Такой эффективный и дешевый способ вывода на орбиту — как бы вторая жизнь «Прогресса» — может стать стандартом для запуска микроспутников.
Кстати, насчет МКС — Международной космической станции. Звучат голоса, что ее пора закрывать, мол, стаж огромный и миссия исчерпана. Нет, считают в ИКИ, это не так. У станции еще огромные функции в будущем: апробация перспективных приборов, подготовка будущих экспериментов, сборочная площадка для крупных космических систем, медико-биологическая лаборатория для тренировок перед полетом к Луне или Марсу. Без МКС был бы невозможен блестящий эксперимент «Плазменный кристалл». А сейчас на станции начал работу эксперимент ИКИ «Обстановка», задача которого — исследование электромагнитной обстановки вблизи станции.
х х х
Мы, по-прежнему, очень мало знаем о Луне. Она вполне может стать международным исследовательским полигоном. Вблизи полюсов Луны есть условия для исследования радиоизлучения других объектов Вселенной. Около Земли это делать трудно из-за помех от ионосферы. Луну бомбардировали кометы и метеориты — надо изучать их, они в отсутствие атмосферы падали на поверхность в первозданном виде и могут многое поведать нам об эволюции Вселенной, о происхождении нашей Солнечной системы, и, может быть, о возникновении жизни на Земле, поскольку есть гипотеза, что именно кометы принесли органические молекулы на нашу планету.
А как Луна образовалась? Родилась одновременно с Солнечной системой или была выбита от Земли ударом небесного тела размером с небольшую планету? Ближайший российский космический проект «Луна-Глоб» (другое название «Луна-25»), посвященный исследованиям внутреннего строения Луны, воздействий на Луну корпускулярных потоков и электромагнитного излучения, разведки ее природных ресурсов — прояснит вопрос об образовании спутника Земли.
Далее, пилотируемой космонавтике необходимо развиваться, а полет человека на Марс дело не ближайших десятилетий, следовательно — человеку надо лететь на Луну. Напомним: наша автоматическая лунная станция «Луна-9» впервые в мире совершила мягкую посадку в районе лунного Океана Бурь в 1966 году, тогда земляне получили первую в мире круговую фотопанораму лунной поверхности. Последний из советских аппаратов «Луна-24» (1976 г.) доставил на Землю третью порцию образцов лунного грунта. А дальше? Наши власти тогда больше не посчитали лунную программу важной.
Сейчас же российские ученые продолжают её на новом витке исследований. Российский прибор уже шесть лет работает у Луны в составе американского проекта LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) — он в ее приполярных областях обнаружил обширные подповерхностные залежи водяного льда, что опровергло мнение, что Луна — сухое и «мертвое» небесное тело. Есть предположение, что вблизи полюсов Луны есть большие запасы воды в верхних слоях грунта, что дало бы возможность автономного жизнеобеспечения будущих экспедиций человечества.
Вместе с Роскосмосом ИКИ РАН разработал концепцию беспилотных автоматических станций «Луна-Автоматы»: аппарат-разведчик «Луна-25» (2019 г.) должен сесть у Южного полюса, а аппарат «Луна-26» (2020 г.) будет работать на лунной орбите, «Луна-27» и «Луна-28» (двадцатые годы) доставят на Землю с лунного полюса образцы вещества и уже только после этого пойдет речь о высадке там космонавтов. Лунные полюса интересны тем, что любое вещество хранится там без изменений в течение миллиардов лет.
х х х
Есть ли дальнейшие планы по исследованию Солнечной системы с помощью межпланетных космических аппаратов? Да, здесь уже говорилось, что совместно с европейскими коллегами планируется два запуска к Марсу — в 2016 и 2018 годах, и в 2016 году намечен запуск большого орбитального аппарата вокруг Марса — на нем будут работать два крупных и сложных российских прибора. В 2018 году EКA подготовит к запуску на Марс европейский ровер — марсоход, там также в большом комплексе научной аппаратуры будут российские приборы. Проект EКA «БепиКоломбо» назван в честь итальянского астронома и баллистика Джузеппе Коломбо, он будет исследовать Меркурий. На обоих аппаратах — европейском и японском — стоят российские приборы.
По поводу отдаленного будущего амбиции у ИКИ — большие. В планах уже в следующем десятилетии совместно с европейскими и американскими учеными осуществить полет к системе спутников Юпитера — их 400 лет назад открыл Галилей. Спутник Европа — это «планета-океан», и следующий спутник Ганимед также содержит много воды, а где есть вода — там могут быть следы жизни. Жизнь на Земле уникальна или на других планетах Солнечной системы мы также найдем ее следы? Какой жизни — с другим генетическим кодом или таким же как на Земле?
Далее, какие объекты в Солнечной системе несут угрозу Земле? Столкновение нашей планеты с некоторыми астероидами грозит катастрофическими последствиями. Еще сложнее изучать кометы, возникающие где-то на «задворках» Солнечной системы. Траектории движения этих небесных тел малоизученны, этим надо заниматься.
х х х
Да, «нету легких времен»! В 90-е государство настолько пренебрежительно отнеслось к российской фундаментальной науке, что академические Институты покинуло практически полностью два демографических пласта — сорокалетние и пятидесятилетние ученые. Многие тогда были убеждены: для российской науки это — конец. Но наука выжила, это трудно осмыслить, но это факт.
Вот и из ИКИ РАН уехало за рубеж очень много ученых, большинство из них сделали серьезную карьеру на Западе. Наверное, какие-то обиды во взаимоотношениях с уехавшими, конечно, были! Но сейчас ту «страницу перелистнули», все в прошлом — наши бывшие коллеги вновь тянутся к России, российские ученые не порывают с ними связей, наоборот, с интересом осваивают опыт, который те наработали в передовых коллективах мира. И очень многие из них приехали на юбилей: ведь, как говорят в институте, даже если человек поработал в ИКИ недолго, он остаётся «ИКИшником» на всю жизнь.
И всё же истинные энтузиасты науки в Российской академия наук пережили те тяжелые годы, а сегодня явно видны признаки возрождения интереса к науке — в том числе, космической — со стороны молодежи. ИКИ много и последовательно занимается работой с молодежью: на следующий день после торжественного заседания в Институте прошёл уже традиционный день открытых дверей для школьников старших классов, в ходе которого ученые рассказывали об актуальных научных проблемах современности. Такие дни открытых дверей проводят дважды в год, в октябре и апреле (приурочены к юбилеям запуска Первого спутника и полета Гагарина) — и в будущем многие из пришедших сюда школьников станут студентами профильных вузов и, возможно, сотрудниками ИКИ.
Да, увы, ученые ИКИ РАН по ряду позиций сегодня отстают от зарубежных коллег, особенно, в части создания больших научных установок, а также по числу космических аппаратов — но на то были и есть объективные причины, они вне воли российских исследователей. Однако в мировом научном сообществе отдают должное высокой квалификации ученых Российской академии наук и потому им предоставляют возможности работать в кооперации с лучшими космическими организациями мира в совместных космических программах.
И самое удивительное: уважение к своей работе, которое ученые ИКИ РАН всегда испытывали со стороны зарубежных коллег, они ощущают и со стороны российских государственных структур. Несмотря на продолжающиеся финансовые трудности, Федеральное космическое агентство максимально бережно относится к разделу «Фундаментальные космические исследования» и старается сохранить его в максимально широком виде.
Символично, что здание Института находится на площади, носящей имя Мстислава Всеволодовича Келдыша. Уже не одно десятилетие ИКИ РАН ставит вопрос о постановке памятника прославленному академику — здесь, на этой площади. Планы эти до сих пор не реализованы. Впрочем, Мстислав Всеволодович наверняка знал:
Нету легких времен.
И в людскую врезается память
Только тот,
кто пронес эту тяжесть
на смертных плечах...
(Наум Коржавин)
Сергей Шаракшанэ