Начиная с начала 2030-х годов, проект может стать нашим первым целенаправленным шагом из Солнечной системы, если он вообще будет запущен.
Где-то в середине 21 века, если все пойдет по плану, Ральф МакНатт покинет Солнечную систему.
Или, скорее, его детище: потенциальная миссия НАСА под условным названием Interstellar Probe, которую МакНатт в той или иной форме запрашивал в течение последних 50 лет - с тех пор, как он был школьником, размышляя о следующем гигантском скачке человечества после полета астронавтов Аполлона на Луну.
Сегодня МакНатт является 65-летним физиком в Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса (APL) и, в качестве главного исследователя проекта, жизненно важной силой, стоящей за межзвездным зондом. По его подсчетам, почти 200 ученых и инженеров по всему миру в настоящее время активно работают над тем, чтобы воплотить эту миссию в жизнь, многих из которых он завербовал лично.
Межзвездный зонд может стать "первым шагом Лао-Цзы на пути протяженностью 1000 миль", - говорит МакНатт, цитируя знаменитую линию из Тао-те Чинг. "Это может стать нашим первым преднамеренным шагом к звездам. Выбор за нами."
Он начнется в начале 2030-х годов с запуска на крупнейшую в мире ракету примерно полтонного атомного космического корабля, рассчитанного на более дальний и быстрый запуск, чем когда-либо ранее.
Примерно через десять лет после запуска корабль должен пронзить гелиосферу - область, напоминающую кокон вокруг нашей Солнечной системы, созданную "ветрами" частиц, исходящими от нашего Солнца, - чтобы достичь и изучить космические лучи и облака плазмы, составляющие "межзвездную среду", заполняющую темные пространства между звездами. Продолжая свой космический круиз, к 2080-м годам он мог бы, по-видимому, достичь 1000 астрономических единиц (АС), и наконец-то достичь своей главной цели - беспрецедентного обзора гелиосферы с высоты птичьего полета, который может изменить наше представление о нашем месте в космосе.
"Мы видели гелиосферы - астросферы - вокруг других звезд, но мы не знаем своей структуры, - говорит Елена Проворникова, ведущий специалист APL по планированию гелиофизических исследований миссии. "Так что представьте, что вы сидите в своем доме, и кто-то спрашивает вас, как он выглядит снаружи. Тебе нужно выйти и посмотреть. [Interstellar Probe] будет первый раз, когда мы вышлем специальный прибор, чтобы выйти наружу и дать нам эту фотографию."
ПОСЕЩАЯ АСТРОСФЕРУ
Это не первый активный космический корабль, который выходит на межзвездные орбиты: В 2012 году из гелиосферы вышел зонд НАСА "Вояджер-1", а в 2018 году - его двойник - "Вояджер-2". Но корабль "Вояджер" 1970-х годов был случайным свидетелем, рассчитанным на 4,5-летние полеты для изучения планет внешней Солнечной системы, а не того, что находится за ее пределами. Только большая удача и изобретательность позволили им добраться до гелиосферы в целом, и большинство их бортовых приборов были отключены из-за недостатка энергии.
Маломасштабные измерения, проведенные в ходе полетов "Вояджер", выявили сложную, динамичную структуру, обусловленную взаимодействием «выдохов» нашего Солнца с более сильными встречными ветрами межзвездной среды.
Оба они впервые прошли через переходную "гелиопаузу", где давление солнечного ветра и межзвездной среды находятся в хрупком равновесии. За пределами гелиопаузы территория остается в основном неисследованной.
Созданная галактическими магнитными полями и потоками частиц древних взрывчатых звезд, наша гелиосфера может больше всего походить на ветровой носок, вытягивающий длинный волнистый "хвост" по мере движения нашей солнечной системы через Млечный Путь. И наоборот, это может быть больше похоже на простой пузырь или что-то вроде между этими двумя случаями - круассановой формы с двойными, коническими задними лопастями. Пока никто не знает. Но совершенно очевидно, что гелиосфера защищает нас от большинства высокоэнергетических космических лучей, которые заполняют наш угол галактики - лучей, поражающих нашу хрупкую планету, способных изменить климат и даже нашу ДНК, разрушая клеточную машину, лежащую в основе биосферы Земли.
"Все эти связи каким-то образом объединяются, чтобы сформировать нашу обитаемую астросферу", - говорит Проворникова.
В некотором смысле, часть ответа на тайну возникновения жизни на одной маленькой планете вокруг одной непримечательной желтой звезды можно найти невообразимо далеко, на неизвестных краях Солнечной системы.
Нынешний рекорд скорости полета космического аппарата "Вояджер-1" составляет 3,6 АС в год. МакНатт уверен, что межзвездный зонд может пройти, по крайней мере, в два раза быстрее - нижний предел, который позволит космическому аппарату получить лишь немногим более трети пути к достижению желаемой цели - 1000 АС в течение 50 лет после его запуска.
"Все хотели бы, чтобы число было больше этого, - говорит МакНатт, добавив, однако, что более скромная скорость дала бы больше времени для научных наблюдений любого объекта на этом пути.
Если взглянуть на это в перспективе, то мы сможем добраться туда, где "Вояджер-1" находится сейчас примерно через дюжину лет после запуска вместо почти полувекового "Вояджера-1", - говорит Майкл Пол, инженер космических систем APL и один из соисследователей компании Interstellar Probe.
При условии, что Interstellar Probe вообще когда-нибудь запустится.
БОЛЬШИЕ РАКЕТЫ, БОЛЬШИЕ РИСКИ
Впервые предложенный в 1958 году в докладе Национальной академии наук, нечто вроде Межзвездного зонда, постоянно ускользает от ученых, которым мешает нехватка технологий и, главным образом, отсутствие достаточно мощной ракетной техники. Не имея подсказок, МакНаттт может перечислять длинную, мрачную историю загадочных межзвездных миссий, перечисляя исследования за исследованиями на протяжении десятилетий (во многих он участвовал), которые в итоге так и не были запущены.
Ситуация начала меняться с разработкой НАСА системы космических запусков (SLS) - дико дорогой и долгожданной мегаракеты, которая должна начать испытательный полет в 2021 году, и которая должна обеспечить почти вдвое большую мощность, чем любая другая ракета-носитель, находящаяся в эксплуатации. Хотя SLS предназначалась в первую очередь для доставки астронавтов на Луну и Марс, она могла бы также высокоскоростным способом выполнять задания по всей Солнечной системе, если учёные будут приводить убедительные доказательства такой необходимости (по последним оценкам, ракеты SLS могут запускаться только раз в год, при стоимости одного пуска более 2 миллиардов долларов).
Основным научным приложением НАСА для SLS стала миссия Europa Clipper, целью которой является поиск признаков обитаемости и жизни на загадочной Луне Юпитера. Но смещение графика запуска ракеты может заставить Europa Clipper запускаться на меньшем, более медленном и дешевом коммерческом ракетоносителе. Такие варианты сложнее рассматривать для межзвездного зонда, потребность в скорости которого подтолкнет даже могущественную SLS не искать пути экономии (и тем самым поможет обосновать существование ракеты).
"Очень опасно думать, что что-то получше будет позже, и надеяться, что все наладится", - говорит Роб Стоу, менеджер по использованию полезной нагрузки SLS в Центре космических полетов имени Маршалла НАСА. - Здорово, что SLS выходит в онлайн-режиме и будет доступен. Это то, что должно быть использовано в наших интересах."
Пока что МакНатт и его коллеги согласны.
"Это как раз на грани технологически осуществимого, и выглядит не так хорошо, как в Star Trek, но я не знаю, куда идти, чтобы купить эти корабли", - говорит он. "[SLS] имеет высокую цену, но я знаю, куда идти, чтобы купить эту чертову штуку."
С этой целью отдел гелиофизики НАСА, который, наряду с отделами наук о Земле, планетарных наук и астрофизики, составляет четыре столпа Управления научной миссии агентства, предоставляет МакНатту и его коллегам 6,5 миллионов долларов США в течение следующих трех лет для укрепления научной и технической базы для их теоретической миссии. Результаты этого исследования будут использованы при проведении в 2021 году обследования в рамках Десятилетия гелиофизики, которое будет проводиться раз в 10 лет и призвано служить ориентиром для федерального правительства при определении целей и бюджетов страны в области космонавтики. Вершина рекомендаций исследования после их опубликования в 2023 году - это самый большой шаг на пути к воплощению в жизнь идеи Interstellar Probe. И если этот показатель не будет достигнут, это, вероятно, приведет к тому, что по меньшей мере еще на десять лет отложит начало миссии.
Однако, даже если Interstellar Probe получит желанное благословение, МакНатт и его коллеги считают, что для увеличения шансов на реальный полет ему все еще необходимо "участие" других заинтересованных сторон в НАСА, таких как отделы планетарной науки и астрофизики агентства. В связи с этим на пути выхода из Солнечной системы, которая простирается от изучения карликовых планет до скоплений отдаленных галактик, была разработана комплексная предварительная повестка дня в области междисциплинарных научных наблюдений.
В идеале, каждая группа наблюдений должна использовать свои собственные специальные приборы и опираться на уникальный, индивидуализированный профиль полета - оба варианта невозможны на этом быстроходном судне вне Солнечной системы, где все на борту должно быть многоцелевым и даже незначительные изменения траектории могут иметь серьезные последствия.
На этом я сегодня хотела бы остановиться. Нравится тема? Ставьте лайки и пишите ваши комментарии, а я буду продолжать!
Спасибо, что были со мной!