Що ми насправді бачимо, дивлячись крізь лінзи телескопів углиб космічного простору, на зорі й галактики? Навіщо потрібні космічні дослідження і космічні місії? Чи реально видобувати корисні копалини на інших небесних тілах і де саме людству варто починати робити це передусім? Чому колонізація Місяця й Марса важча, ніж може здаватися? Навіщо космос Україні? Про все це й багато іншого науковиця-астрофізикиня, молодша наукова співробітниця відділу позагалактичної астрономії та астроінформатики Головної астрономічної обсерваторії НАН України Олена Компанієць розповіла в інтерв’ю подкасту «Поза формулами». До вашої уваги – скорочений конспект цієї розмови.
1. Світло – відлуння космічного минулого
«Цього літа я пройшла інтенсивне двотижневе навчання роботі з Космічним телескопом імені Джеймса Вебба. Він шукає не лише екзопланети. Цей інструмент унікальний тим, що дає нам змогу бачити світло від перших галактик, які з’явились у Всесвіті.
Як це можливо? Слід розуміти, що, вивчаючи космос, ми ніби подорожуємо у часі – в минуле. Ми бачимо щось лише після того, як світло потрапить у наше око. Телескопи – це наші великі очі. Вони накопичують світло, яке до них долітає. Але світло не рухається миттєво: щоб подолати відстань, йому потрібен певний час. Швидкість світла – 300 тисяч кілометрів на секунду. Здається, це надзвичайно швидко, проте, порівняно з розмірами Всесвіту, ця швидкість дуже мала.
Наприклад, відстань до найближчої від нас галактики – галактики Андромеди – 2,5 мільйона світлових років. Якщо немає світлого забруднення, тобто високо в горах улітку або під час блекауту в місті, її можна побачити на нашому небі неозброєним оком. Але ми бачимо її такою, якою вона була 2,5 мільйона років тому.
З більш далекими галактиками – об’єктами раннього Всесвіту – все дещо складніше, адже світло від них подорожувало до нас довше ніж 13 мільярдів років. За це час Всесвіт розширився (до того ж – із прискоренням) і ці галактики стали ще віддаленішими від нас, ніж були в той момент, коли світло випромінювалося. Тепер відстань до них перевищує 30 мільярдів світлових років.
Це дуже великі числа, які не є типовими для нашого повсякденного життя. Йдеться про мільярди, трильйони кілометрів і більше. Важко уявити такі відстані. Можливо, коли людство (якщо не знищить себе) почне подорожувати Сонячною системою (мрію, щоб це колись було), а потім – і нашою Галактикою, то ці відстані стануть звичними».
2. Неочевидний, але відчутний ефект космічних досліджень і програм
«Подорож на Місяць повністю змінила людство. Завдяки їй з’явилося чимало технологій, без яких ми сьогодні не уявляємо свого життя: відеокамери у смартфонах, зручне взуття з амортизацією, бездротові технології. Все це «нащадки» технологій, уперше розроблених для розв’язання проблем, з якими астронавти стикнулися на Місяці. Наприклад, щоб відкраяти шматок місячного каміння, потрібен був перфоратор, який працюватиме не від розетки (бо її там немає), а на акумуляторі.
Дуже раджу відвідати сайт NASAatHome. Це допоможе зрозуміти, наскільки неочевидним є значення колонізації космосу. А це ж були звичайні подорожі людини на Місяць, ми там навіть колонію не будували, а просто походили, зібрали зразки місячного ґрунту і виконали деякі дослідження. І вже це уможливило такий розвиток технологій. Багато хто сприймає ці подорожі поверхнево: мовляв, ну, злітали туди-сюди, привезли камінці, а натомість витратили мільярди. Але насправді це були інвестиції в інновації та економіку. І це дуже круто».
3. Колонізація космосу і видобування корисних копалин на небесних тілах: Місяць, Марс, пояс астероїдів і далі
«Як не крути, на Землі корисні копалини невдовзі почнуть вичерпуватися. І якщо ми не освоїмо їхнє видобування у космосі, то про всі технології можна буде забути. Немає металів – немає смартфонів, комп’ютерів, літальних апаратів і багато чого іншого.
У вчених є розуміння і довгострокове планування цього процесу. Але потрібно ще виконати дуже велику роботу – популяризувати науку, щоб донести і до суспільства, і до бізнесу, і до представників влади, чому це важливо. Здавалося б, як узагалі можна говорити про довгострокове планування, про майбутнє, коли наша країна під великою загрозою? Але ми маємо залишити місце для мрії про космос. На мою особисту думку, мрія допомагає нам триматися у найскладніші життєві моменти.
Хоча інвестиції у космічну галузь і взагалі, в перспективі, у видобування корисних копалин у космосі – це не те, що почне приносити прибуток завтра-післязавтра. Поки це станеться, може змінитися ціле покоління. А це – десятки років. Але факт у тому, що більшість корисних копалин, які зараз неймовірно важливі для індустрії, – це метали, зокрема рідкісноземельні. І ми точно знаємо, що поклади різних металів є, наприклад, на Місяці. Їх можна там видобувати. Не зовсім у такий спосіб, як на Землі, але це тема для розмови з геологами. Перспективними для видобування корисних копалин є також об’єкти з поясу астероїдів між орбітами Марса та Юпітера. У цьому контексті важливо, що на Місяці немає атмосфери, а гравітація значно слабша, ніж на Землі. А отже, з нашого природного супутника значно вигідніше буде запускати космічні апарати у пояс астероїдів. Крім того, на Місяці дуже багато гелію-3 – перспективного палива для майбутнього термоядерного синтезу. На мою думку, те, коли з’явиться ця технологія, є лише питанням часу. Світ уже рухається в цьому напрямі.
А ще на Місяці є вода, і це теж дуже важливо. Якщо там видобувати корисні копалини або створити форпост для більш далеких подорожей Сонячною системою, що передбачитиме перебування людини, то доставляти воду із Землі буде надто дорого. Але це і не знадобиться, адже у глибоких місячних кратерах (наприклад Шеклтоні), куди ніколи не потрапляє сонячне проміння, є лід. На додачу, розщеплюючи воду, можна отримати ракетне паливо. Отже, Місяць має перспективи стати космодромом для подорожей у далекий космос.
Чому ж на Місяці досі не з’явилася колонія землян? Питання не в тому, як туди долетіти. Долетіти можна, це не так далеко – 380 тисяч кілометрів, тобто кілька днів у дорозі. Чому ми досі не можемо відправити людину на Марс? Адже долетіти можна трохи більш ніж за пів року. Проте до Марсу людина навряд чи долетить дієздатною. Найперша і найбільша проблема – космічна радіація, яка згубно впливає на живі організми. Досі не створено матеріалів і технологій, щоб захиститися від неї.
І тут надія на реголіт – аналог земного ґрунту. Його зразки люди колись привезли з Місяця. Дослідивши властивості цього матеріалу, науковці дійшли висновку, що він перспективний для захисту від космічної радіації, а також від двох інших проблем на нашому природному супутнику – мікрометеоритів (дрібних камінців, здатних продірявити скафандр) і дуже великих перепадів температури (приблизно від +150 °С на денному боці Місяця до –150 °С на нічному боці). Теоретично, для житлових модулів або захисного саркофагу над місячною станцією вистачить шару реголіту завтовшки 1 метр. Зараз NASA і Європейська космічна агенція окремо працюють над технологією 3D-друку із реголіту. В Європейській космічній агенції цю технологію випробовують на спеціально створеному синтетичному реголіті. Один із варіантів, що розглядаються: відправити на Місяць спершу роботів, які, використовуючи місячний реголіт як будівельний матеріал, за допомогою 3D-друку виготовлять усі необхідні захисні блоки (вже навіть є візуалізація, як це виглядатиме), а потім можна буде летіти й людям. Принаймні наразі блоки з реголіту видаються доволі міцними, але технологія ще не ідеальна і не завершена. Європейська космічна агенція дуже вкладається у цей напрям. На жаль, Україна до цих досліджень іще не долучена. Але, можливо, це колись зміниться. Бо жодній країні не до снаги буде самотужки колонізувати Місяць і реалізувати там видобуток корисних копалин. Все доведеться робити в кооперації. Наприклад, NASA ініціювало велику програму повернення людини на Місяць «Артеміда», яка об’єднує близько 30 країн, серед них і Україну. Нам потрібно доєднуватися, бо країни, які зараз адвокуватимуть колонізацію космосу і видобування корисних копалин на космічних об’єктах, інвестуватимуть у майбутній розвиток своїх економік, а сектор космічної економіки щороку зростає.
Людство, як цивілізація, має всі можливості, щоб колонізувати Місяць (причому швидкими темпами), а потім і Марс і почати видобувати корисні копалини у поясі астероїдів. Але, на жаль, немає згуртованості й розуміння. Деякі країни досі живуть в епоху, коли нові ресурси здобували, завойовуючи нові території, і не дивляться вгору. А космос же настільки великий. Навіть масштаби Сонячної системи складно уявити. На Землі точаться війни за корисні копалини, але ці ж копалини є у космосі. Якби ж люди стали розумнішими й добрішими, перестали воювати одні з одними і поглянули у космос».
4. Колонізація Марса: плюси, мінуси, альтернативи
«Населення Землі постійно зростає. Якщо ми, як цивілізація, хочемо розвиватися далі, нам важливо зрозуміти в найближчі 100, 200, тисячу років, куди можна переселитися. Це питання довгострокового планування. За 5 мільярдів років, коли Сонце стане червоним гігантом, на Землі буде спекотно, вся вода випарується. А на Марсі буде добре. Крім Марса, ще є Титан, супутник Сатурна.
Чим для нас цікавий Марс? Це єдиний об’єкт у Сонячній системі (після Землі), який має пори року (там є зима і літо). У нього також є атмосфера і, як і Меркурія, Венери та Землі, тверда поверхня, по якій можна ходити (на інших планетах нашої системи принципово неможливо висадитися, бо це газові гіганти). Коливання температури на Марсі – доволі значні: взимку там нижче –100 °С, влітку буває до +15 °С. Вода там існує у вигляді льоду. І відомо, що в минулому на Марсі були річки й озера. Це доведено. А зовсім нещодавно ровер “Perseverance”, вивчаючи кратер, в якому раніше було озеро, знайшов докази колишнього мікробного життя. Це перша така знахідка, і вона є найімовірнішим поясненням походження виявлених на Марсі мінералів.
Але є труднощі. Місяць зручніший для колонізації людиною, бо в екстреній ситуації можна розглядати евакуацію. Тобто людей можна буде повернути на Землю або відправити по них рятувальний борт. Це не станеться миттєво, але, тим не менш, ідеться про реалістичні проміжки часу. На Марсі все значно складніше. Наразі розглядаються лише подорожі в один кінець, тому що запасу пального не вистачить для повернення. Водночас Марс дуже зручний для видобування корисних копалин у поясі астероїдів і переробки цієї сировини для подальшого відправлення продуктів на Землю. Хоча це все лишається ще на рівні наукової фантастики.
Як суперфантастичне і таке, що неможливо реалізувати, я сприймаю тераформування. Тому що Марс менший за розміром і має меншу гравітацію, ніж Земля. Атмосфери планет здатні втрачатися з часом. І в минулому у Марса була щільна атмосфера, а завдяки цьому – більший атмосферний тиск і вода у рідкому стані. Зараз атмосфера Марса дуже розріджена, і саме це, а не температура поверхні, є головною проблемою. Відповідно, суттєво зменшився атмосферний тиск, а що менший тиск, то за меншої температури вода починає кипіти. І я не уявляю, як це можна було б змінити. Не уявляю, як зробити атмосферу Марса щільнішою, та ще й протягом людського життя. Крім того, Марс – це тектонічно неактивна планета і через це не має такого магнітного поля, як Земля. Там є тільки залишкове магнітне поле, а не глобальне, як у нас. А це теж послаблює захист від космічної радіації.
Зате великий океан рідкої води є на Європі, супутнику Юпітера. А отже, можливо, там є якесь життя. Середовище зі схожими умовами на Землі – це ізольовані озера глибоко під антарктичною кригою. Одне з них полярники змогли пробурити, дістали звідти зразки води і знайшли там мікроорганізми. Тож є підстави припускати, що мікробне життя може існувати і на Європі. Чи на Енцеладі (супутнику Сатурна), де теж є водний океан. До речі, хоч Європа значно менша за нашу Землю, а проте води там значно більше.
Один із кандидатів на видобування корисних копалин у космосі – Титан, ще один супутник Сатурна і єдиний супутник зі щільною атмосферою. Там дуже холодно – температури сягають –200 °С. Але на Титані є метанові озера. Інше питання – чи економічно вигідно буде розробляти їх.
Взагалі цікавого дуже багато. І це ж ми говоримо лише про Сонячну систему. А якщо розглянути нашу Галактику, то в ній же стільки планет, просто неймовірно!
Я переконана, що колонізація Марса, а потім і Сонячної системи виведе людську цивілізацію на абсолютно новий щабель прогресу. Дуже важко уявити, які технології з’являться в підсумку і наскільки кращим може стати життя, якщо мислити позитивно».
5. Ближній космос для України
«Між іншим, до космосу дуже близько – всього 100 кілометрів. Ми говоримо про колонізацію Місяця й Марса, але важливе завдання для України – освоєння навколоземного простору. І це теж частина колонізації Сонячної системи. Щоб розбудовувати інфраструктуру, літати на Місяць, на Марс і в пояс астероїдів, потрібні супутники зв’язку і технології для орієнтування у просторі. NASA навіть розробляє проєкт зі створення інтернету на Місяці. Але для цього має бути освоєний навколоземний простір. Та якщо інші країни і їхні космічні агенції мають на орбіті свої супутники зв’язку, супутники для розвідки, для дистанційного зондування Землі, навіть супутниковий інтернет, то Україна в цьому плані дуже сильно відстала. І мені за це болить найбільше. Тому що нашій країні космічна програма потрібна передусім для безпеки. Нам важливо розвивати космічні технології, бо не відомо, коли закінчиться ця війна. А власні супутники – це власні очі у космосі. Вони допомагають бути незалежними від інших країн, які в будь-який момент можуть закрити вам доступ до своїх даних і зробити вас сліпими. Україні потрібно розбудовувати власну мережу супутникового зв’язку».