«Мы стали людьми, потому что начали смотреть на звезды»

Что такое астероиды? Чем они отличаются от малых планет и друг от друга? Всегда ли они огромного размера? Грозит ли Земле в скором будущем падение такого «небесного гостя»? Как этого избежать? Правда ли, что именно астероиды «отвечают» за перенос жизни по Вселенной? Об этом — академик Борис Шустов, научный руководитель Института астрономии РАН.

От пыли до планеты

— Борис Михайлович, мы привыкли думать, что астероид — это нечто грандиозное, способное разрушить всю планету целиком. Но, оказывается, астероиды бывают и совсем небольшие, около метра в диаметре. Это правда?

— Действительно, у многих людей сложились смутные представления не только об астероидах, но и о нашей Солнечной системе в целом. Все знают, что есть Солнце, восемь планет. Но население Солнечной системы гораздо более многообразно. Помимо крупных планет и их спутников в этом совсем не пустом пространстве летает огромное количество малых тел. Малые тела — это карликовые планеты, кометы, астероиды, метеороиды и межпланетная пыль. До недавнего времени эти понятия были несколько расплывчатыми, но недавно астрономы договорились, как классифицировать эти тела хотя бы по размеру. Согласно документам Международного астрономического союза, карликовая планета — это крупное тело, гравитация которого достаточно сильна, чтобы тело имело форму, близкую к сферической, но недостаточна, чтобы расчистить область своей орбиты от других объектов. Самый известный пример карликовой планеты — это Плутон. Размеры карликовой планеты — от примерно тысячи до двух с половиной тысяч километров. Многочисленные каменистые тела размером от 1 м до нижней границы размера карликовых планет — это астероиды. Если такое тело проявляет признаки кометной активности — образование хвоста, комы и т. д., то это комета. Если тело больше 30 микрон, но меньше 1 м, то его классифицируют как метеороид. Это слово широкой публике менее знакомо, хотя метеороидов намного больше, чем астероидов и комет. Дело в том, что метеороиды слишком малы и их невозможно увидеть даже с самыми мощными телескопами, а значит, в СМИ нет красивых фото, привлекающих внимание людей. Лишь когда метеороиды входят в атмосферу Земли, а эти события нередки, мы наблюдаем финальную фазу их существования — эффектное явление болида или метеора. А те твердые частицы, что меньше 30 мкм,— это межпланетная пыль. Парадоксально, но облако этих бесчисленных микроскопических тел мы можем наблюдать даже невооруженным глазом! Это зодиакальный свет, по яркости сравнимый с яркостью Млечного пути. Правда, в современном мире многие жители городов никогда не видели ни того ни другого, в то время как явление метеора или болида хотя бы раз видел каждый.

— Глядя на которое мы загадываем желание?

—Явление метеора настолько неожиданное и скоротечное, что люди обычно ничего не успевают загадать. Правда, когда в атмосферу входит крупный метеороид или даже астероид (кстати, тело, столкнувшееся с Землей 15 февраля 2013 года в районе Челябинска, было именно астероидом), то явление очень яркого болида (суперболида) может наблюдаться в течение нескольких секунд, причем может создаваться освещение, сравнимое с солнечным.

Катастрофы были и будут

— Все ли достаточно крупные астероиды известны астрономам?

— Важный вопрос, один из вызовов в науке. Сейчас наши средства наблюдения позволяют выявить хоть и не все, но более 95% астероидов размером более 1 км. Больше всего астероидов наблюдают в Главном поясе астероидов, области между Марсом и Юпитером, где находится очень много таких тел. Миллиарды лет они летают по орбитам, близким к круговым. Отсюда за счет сложных динамических эффектов или просто из-за столкновений, которые происходят постоянно, некоторые тела переходят на вытянутые (эллиптические) орбиты. Причем вытянутые настолько, что они заходят даже внутрь орбиты Земли, а значит, возможны столкновения астероидов с нашей планетой. Такие тела называются астероидами, сближающимися с Землей. Они представляют наибольший интерес в контексте астероидно-кометной опасности. Последствия столкновений могут быть очень серьезными, вплоть до уничтожения цивилизации и даже всей биоты.

— Такие катастрофы на Земле уже были?

— Были и будут, надо смотреть на вещи реалистично. Мы знаем, что на Земле есть следы падения крупных тел. Все слышали про вымирание динозавров 65 млн лет назад. Тогда крупное тело порядка 10 км упало в районе Юкатана в Мексике, создав кратер диаметром почти 200 км, и в результате произошла глобальная катастрофа с вымиранием не только динозавров. Считается, что 75% биоты тогда погибло. Такие столкновения, конечно, очень редки — происходят раз примерно в 100 млн лет.

— Но все-таки полностью уничтожить все живое обычно не удается…

— Жизнь трудно «сделать», но еще труднее уничтожить. Микроорганизмы находят в недрах Земли на глубинах во много километров в шахтах, близ жерл подводных вулканов и даже чуть ли не в космосе. Высокоорганизованная жизнь более уязвима. Человек живет в среднем до 100 лет. Конечно, отдельного человека больше всего интересует этот масштаб. Но если не быть эгоистом, а мыслить в масштабах цивилизации (развитого технологического общества), то, пожалуй, характерную шкалу времени практического интереса можно принять равной примерно 1000 лет. Если кто-то озабочен биологической судьбой вида homo sapiens, то речь будет о более длинном интервале времени, примерно 100 тыс. лет.

— Что можно ожидать на этом интервале?

— Конечно, мелочь вроде Челябинского или Тунгусского тел будет падать часто.

— Тунгусское тело — мелочь?

— Тунгусское тело имело размер около 50 м. По астрономическим понятиям — да, оно небольшое, хотя если бы там, где оно упало, были населенные пункты, то мало бы не показалось. Площадь тотального поражения сравнима с площадью Москвы. По нашим оценкам, тела размером в 50 м падают на Землю с частотой раз в 1000 лет. Такие, как Челябинское, намного чаще — раз в 50 лет. 100 тыс. лет — это интервал времени между падениями тел диаметром в несколько сотен метров. Поэтому, когда мы говорим, что занимаемся астероидно-кометной опасностью, то в основном концентрируем внимание на изучении таких тел — от 10 м до 500 м, а когда мы рассматриваем практические аспекты, то ограничиваемся интервалом времени в 1000 лет и размерами астероидов 10–50 м.

— Как вы узнаете частоту падения разных тел?

— Установить, с какой частотой и какие тела падали на Землю, довольно трудно, поскольку тут работают различные эрозионные факторы — вода, ветер, геологическая активность,— искажающие статистику. Но у нас есть замечательный «журнал» — Луна. Там нет атмосферы, геологически она пассивна, соответственно, нет и этих факторов. Разве что на ударный кратер упадет следующий метеорит и будет наслоение кратеров разного возраста. Но ученые научились определять хронологию столкновений. Показано, что в последние 3 млрд лет падение тел размером более 50 м на Луну (а значит, и на Землю) происходило примерно в одном темпе. Завтра это не прекратится, и в следующие 3 млрд лет будет то же самое. Эта история для человечества навсегда, и мы должны ею заниматься.

— Есть ли какие-то реальные опасности из космоса, которые нам грозят в ближайшее время?

— Если речь про астероиды, то, скорее всего, в ближайшие десятилетия упадет тело типа Челябинского. Страшно ли это? Главная характеристика такого события — это энергия. Например, энергия Челябинского тела оценивается в 400 килотонн тринитротолуола. Это 20 бомб, сброшенных на Хиросиму. За прошедшие 12 лет случались события поменьше масштабом. Например, Камчатское событие, когда тело взорвалось в атмосфере с энергией почти в три Хиросимы, но была сильная облачность, и с Земли ничего не увидели, только со спутников. Похожих событий было несколько, и все произошли в ненаселенных местах. Поэтому говорить о постоянной и непрерывной опасности нельзя. Земля не так уж плотно населена. Океаны, пустыни, горы, гигантские болота — их площадь существенно больше площади населенных мест. Поэтому чаще падения будут без тяжелых последствий. Но есть один момент, который я подчеркну: дело в том, что о входе в атмосферу таких малых тел мы заранее не знаем.

— И не можем спрогнозировать, как оно себя поведет?

— Да. Мы отслеживаем почти все крупные (крупнее одного километра) тела, прогнозируем их движение и знаем, что ни одно из них не упадет на Землю в ближайшие тысячи лет. А с более мелкими телами сложнее. Мы их не видим, и нужно создавать специальные системы, которых пока нет на Земле. Мы пока только работаем над этим. Поэтому такие «нежданчики», как Челябинское событие, вполне могут случаться.

Удар по астероиду

— Если вы поняли, что тот или иной астероид летит в нашу сторону, можем ли мы что-то сделать?

— Можем. Нужно иметь службу, которая предупреждала бы людей, что через день-два состоится такое событие. Если в Челябинске предупредили бы, что будет падение, люди знали бы, что случится воздушный взрыв, будет ударная волна и не надо подходить к окнам. Это меры гражданской обороны. Надо просто предупреждать и инструктировать, что делать. Ничего другого тут не успеешь.

А с более крупными телами по-другому. Есть несколько вариантов действий, около десятка, все они делятся на два класса: отклонение и разрушение. Если мы видим астероид заранее, можем просчитать его орбиту и понимаем, что через десять лет он может столкнуться с Землей и вероятность столкновения нас не устраивает, то можем заблаговременно попытаться отклонить этот астероид, увести с опасной орбиты.

— Как это сделать?

— Обсуждаются и даже отрабатываются различные технологии отклонения. Например, был проведен эксперимент DART по изменению орбиты астероида Дидим. DART — это американский аппарат массой 600 кг, он выполнил роль кинетического оружия, ударника, который на скорости 6 км/сек. ударил в спутник астероида.

— Почему в спутник?

— Выбрали двойной астероид Дидим. Вокруг астероида размером около 800 м вращается спутник, тоже астероид, но поменьше — 150 м. Период обращения спутника измеряется очень точно. Изменить орбиту, а значит, и период обращения спутника проще, чем орбиту крупного астероида. Удар произошел в малый астероид, и он изменил свой период на очень заметную величину. В разы больше, чем ожидалось.

— Но почему больше?

— Потому что там достаточно сложная механика. Если вы рассматриваете столкновение абсолютно упругих шаров, например стальных, то там все считается просто. А здесь гораздо сложнее, поскольку при ударе происходит выброс вещества. Вы не знаете точно, сколько будет выброшено, но этот выброс создает определенный ракетный эффект. Эффективность изменения орбиты в результате получается много выше, чем при обычном упругом ударе.

— Наверное, это плохо, что рассчитали по-одному, а получилось по-другому?

— Это нормально, на то и натурный эксперимент. Но есть и другие способы отклонения. Можно, например, произвести надповерхностный взрыв, который выбросит часть вещества. Другой вариант — это разрушение. Это когда уже поздно отклонять и пора «включать Брюса Уиллиса», то есть разрушить, взорвать, расчленить. Такое нужно, чтобы летело не сплошным телом, а рассыпалось на рой мелких, возможно, менее опасных осколков. Такие способы отрабатываются пока теоретически, поскольку здесь нужно оружие ядерного типа, а с выводом его в космос большие проблемы.

— Да и не хотелось бы выводить ядерное оружие в космос.

— В 1990 году прошлого века в Снежинске была группа, которая занималась этой темой. Тогда мы еще дружили с американцами, на конференцию по защите от астероидов приезжал «отец» водородной бомбы Эдвард Теллер, мы вместе обсуждали, как разрушать астероиды. Пока что технология этого типа оружейного воздействия не отработана. Точно предсказать, что произойдет, невозможно, не зная свойств астероида-мишени, а это типичная ситуация. Считается, что 100-метровый астероид можно разрушить, а уже 500-метровый — нет: современные технологии не позволяют.

— Во многих фантастических фильмах какой-нибудь астроном-одиночка неожиданно для всех видит, что к нам совсем близко что-то огромное подлетело и почему-то никто этого не заметил. Такое может быть?

— Может, но не огромное, и это тело может не заметить вообще никто, пока оно не войдет в атмосферу. Так Челябинское и было. Кстати, это произошло, когда в ООН, в Вене, обсуждали астероидно-кометную опасность. Я участвовал в этом заседании как представитель Академии наук нашей страны. В Челябинске было девять утра, в Вене — очень раннее утро, практически ночь, и вот прилетело. Почти сразу я начал получать звонки «сверху»: почему астрономы не предупредили? А мы не могли это сделать: просто не было, да и сейчас нет технических средств и соответствующей службы. У нас всегда так: гром грянул, значит, нужно срочно креститься.

— Но вы пытаетесь что-то сделать?

— Эту тематику сейчас пытаемся поднять до уровня «Роскосмоса», то есть государственной структуры. Проблему астероидно-кометной опасности там, в общем, признают наравне с космическим мусором, космической погодой, и даже была попытка включить эту тему в серьезную программу, но дело идет как в песне: «речка движется и не движется».

Польза из космоса

— Наверняка астероиды представляют собой не только опасность, но и чем-то важны, полезны?

— Конечно. Почти любое явление имеет две стороны — дуализм всегда присутствует. Как поется в одной из песен Розенбаума: без мрака нету света, без горя нет удач. Вот и астероиды: с одной стороны, опасность, с другой — источник космических ресурсов. Эта тема кажется фантастической, но на самом деле в это направление уже вкладывают заметные средства. Богатые страны, у которых есть свободные деньги и которые думают не на три года вперед, а в масштабе 100 лет или больше, уже задумываются о том, что некоторые ценные ресурсы нашей планеты исчерпаемы, причем в близком будущем. А тут оказывается, что на астероидах чего только нет. Кстати, лунная гонка, которая сейчас идет с нарастанием, в значительной степени стимулируется представлением о том, что астероиды принесли на Луну ценные минералы, которые будут для нас полезны. Это прежде всего металлы, в том числе платиновой группы и редкоземельные, которые наиболее интенсивно используются в микроэлектронике, а разведанные запасы недостаточно велики. Говорят, например, что ниобия у нас осталось на 20 лет.

— Так эти минеральные ресурсы будут брать с Луны?

— В том числе. Кстати, считается, что даже на Земле ряд месторождений — это результат падений астероидов.

— А на самих астероидах?

— В конце 2023 года к астероиду Психея полетел американский аппарат, который тоже так называется. Считается, что этот астероид металлический. Если бы такая гора лежала где-то здесь, она бы обеспечила человечество на огромное количество лет вперед и железом, и никелем, и редкоземельными. Но все это находится в космосе. Как взять? Много разных вариантов. И это уже не фантастика, это реальные проработки, которые ведутся в богатых странах (Люксембург, ОАЭ, США и др.). Помимо металлов один из главных и, может, даже главный ресурс — это вода.

— Неужели мы будем возить воду из космоса?

— Дело вот в чем. Некоторые астероиды содержат достаточно большое количество воды. Вода необязательно, как лед или снег, лежит на поверхности, она может входить в состав минералов, но при нагреве испаряться. Скажем, астероиды класса С (углистые) содержат аж до 30% такой воды. Технологии, как добывать воду, сейчас отрабатываются в лабораториях. Вода нужна не столько для питья или для умывания, это прежде всего топливо. Если вы хотите покорять Солнечную систему, вам нужно топливо. Но вода — это не само топливо, а некий концентрат его элементов. Процесс простой: есть бесплатная и постоянная солнечная энергия, за счет которой вы можете разлагать воду на водород и кислород, а это уже компоненты мощного топлива, которое позволяет совершать достаточно быстрые межпланетные путешествия.

— Я сразу представила себе гигантские космические водовозы...

— Вода — это ценнее, чем золото. Но когда говорят о минеральных ресурсах, я всегда подчеркиваю: ресурсы не ограничиваются только минеральными. Астероиды могут быть использованы как ресурс средства защиты. Представьте, что вам нужно пролететь довольно большое расстояние в космосе — скажем, между планетами, к Солнцу и т. д. Для этого помимо всего прочего обязательно нужно иметь защиту от космической радиации. Пока эта проблема не решена, и полет человека к Марсу на данный момент нереален.

— Как же астероид может защитить? Как зонтик?

— Почти. Вы закапываетесь в астероид, и уже метровый слой этого вещества будет отличным защитным экраном.

— И лететь на Марс вместе с этим астероидом?

— Может, на Марс, а может, еще дальше. Вы в этом астероиде будете защищены. А если астероид подходящего состава, то «по дороге» можно разрабатывать его ресурсы. Кто-то скажет: что за выдумки! Но через некоторое время это перестанет быть фантастикой. Это, конечно, дорого. Но представьте себе развитие космического транспорта. Если запуск килограмма полезной нагрузки стоил в начале космической эры многие десятки тысяч долларов, то постепенно стоимость снижалась, и сейчас, например, у Маска цель — снизить стоимость вывода килограмма до нескольких сотен долларов. Если вывод в космос станет совсем дешевым, а стоимость материалов, которые мы ожидаем получить из-за их дефицита на Земле, вырастет, то добыча ресурсов в космосе станет реальностью нашей жизни.

Как мы сюда попали

— Многие исследователи считают, что именно астероиды стали разносчиками строительного материала для формирования жизни на нашей планете. Это так?

— Астрономы умеют анализировать спектры астероидов — солнечный свет, отраженный от астероидов. Солнечный спектр мы хорошо знаем, а когда этот свет отражается от поверхности, он содержит информацию о ней. Отсюда мы делаем выводы о том, что этот астероид, скорее всего, металлический, этот — углистый и т. д. По спектрам мы также определяем, что на многих астероидах есть органика.

— Но это ведь еще не значит, что там есть жизнь.

— Не значит. Что такое жизнь и как она формируется — тема для отдельного, я бы сказал, бесконечного разговора. Но то, что органика в космосе присутствует, и не только на астероидах, факт. Долгое время считалось, что на астероидах, когда они падают на Землю, ничего органического сохраняться не может, но сейчас эта точка зрения изменилась. Один только пример: в Институте медико-биологических проблем РАН был проведен эксперимент. В двух словах его суть: внутрь камня были помещены культуры микроорганизмов. Камень был доставлен в космос и сброшен оттуда на Землю. Пролетел через атмосферу, обгорел снаружи, частично расплавился, испарился, а внутри сохранились живые микроорганизмы. Оказалось, что они очень стойко переносят космические условия. А еще был первый эксперимент «Биориск», когда на внешних панелях МКС были выставлены в космос и экспонировались более 30 месяцев различные микроорганизмы, семена растений и даже высшие организмы — рачки. Когда они были возвращены в нормальные условия, оказалось, что большая часть образцов выжила.

— Почему бы тогда не предположить, что такие микроорганизмы есть на астероидах?

— Мы не можем этого исключить. Гипотеза о том, что эти большие каменюги, а также кометы, которые летают в космосе, не абсолютно безжизненны, вполне дискутируема. Причем летают такие переносчики жизни не только в Солнечной системе — они могут путешествовать и меж звезд.

— Многие думают, что астрономия — очень непрактичная, далекая от земной жизни наука. Но получается, это совсем не так. Она и от космических опасностей может уберечь, и ресурсы поможет найти…

— Да, а еще может помочь ответить на вопрос, кто мы и как сюда попали. Астрономия — мировоззренческая наука. Я уверен, что люди стали теми, кто они есть, в тот момент, когда начали смотреть на звезды.

Беседовала Наталия Лескова