Чарльз Уолфорт - За пределами Земли: В поисках нового дома в Солнечной системе

Кроме Земли в Солнечной системе жидкость на поверхности встречается только на Титане. В его обширных озерах содержится во много раз больше углеводородов, чем обнаружено на нашей планете. Гравитационные измерения «Кассини» указывают на то, что в глубине Титана находится водный океан, но облака, дожди, реки и озера поверхности — этановые и метановые, как содержимое танкера со сжиженным газом. На Титане есть погода, пляжи и приливы, но там холоднее, чем в морозилке. Это место одновременно выглядит и знакомым, и очень странным.

Многое еще только предстоит узнать. Когда у Аманды или у кого-то из ее коллег появляется идея, например гипотеза о Титане, они могут предложить команде «Кассини» проверить ее. Но необходимы оптимизм и терпение. Если такое измерение не было предусмотрено на выбранной траектории аппарата, ученые и инженеры собираются, чтобы сопоставить затраты топлива и рискованность маневра с ценностью сведений, которые могут быть получены.

Команда с Земли достигает «Кассини» через 1,5 часа. Ошибку не удастся исправить быстро, если удастся вообще. Если решение о проведении измерения принято, каждая команда моделирует его на Земле, чтобы проверить безопасность для аппарата. От идеи ученого до получения данных может пройти несколько месяцев, а иногда и лет.

Это медленный процесс, но он работает. Со временем удалось собрать удивительно подробные изображения Юпитера, Сатурна и их спутников. Это целый зверинец странных миров, к настоящему моменту — самых интересных в Солнечной системе мест для изучения. На Европе ледяная кора покрывает океан жидкой воды. Ученые обнаружили этот океан, измерив электрические токи в нем, индуцированные магнитным полем Юпитера [30] Точнее, измерив собственное магнитное поле Европы, создаваемое электрическими токами в ее подледном океане. — Прим. науч. ред. . На южном полюсе Энцелада — спутника Сатурна — в космос бьют гигантские гейзеры водяного пара и льда. Как и в случае спутников Юпитера Ио и Ганимеда, внутренний жар этих тел объясняется постоянной деформацией, вызываемой приливными силами от мощных полей тяготения Юпитера и Сатурна.

То, что мы уже знаем о Солнечной системе, говорит нам, что искать место для колонии нужно «снаружи», на этих спутниках.

Планеты зародились из газопылевого диска, обращающегося вокруг Солнца. Пока они еще были свободны, тяжелые элементы сосредоточились в более горячих его участках ближе к центру. Когда планеты сгустились, как комки в пюре, те, что были ближе к Солнцу, оказались сформированы из скальных пород и металлов. Планеты внешней части Солнечной системы вобрали в себя более легкие элементы и в основном состоят изо льда и газов.

Вода в жидкой и твердой форме вдали от Солнца встречается в изобилии. В глубинах спутников Сатурна и Юпитера содержатся скальные породы, но вода составляет куда большую долю их объема, чем у внутренних планет. Например, Титан крупнее Меркурия, его радиус на 50% превышает радиус Луны, но его плотность ниже, а тяготение, соответственно, слабее — ведь вода менее плотна, чем камень и металл.

У Юпитера примерно 67 спутников, четыре из которых были открыты Галилео Галилеем и достаточно крупны, чтобы рассматривать их возможную колонизацию: Ганимед, Каллисто, Ио и Европа. Ученые полагают, что жизнь вероятней всего обнаружить на самом маленьком из них, Европе, благодаря жидкому океану под его поверхностью. Там должно быть темно, так что, в отличие от Земли, Солнце не будет источником энергии для жизни. Но некоторые уникальные формы жизни на Земле процветают в вечной тьме в глубине океанов и под землей, черпая энергию из других источников, что возможно и на Европе.

Насколько толстый на Европе лед, и можем ли мы проникнуть сквозь него, чтобы посмотреть, не плавает ли что-нибудь под ним? На основании данных с «Галилео» ученые полагают, что толщина замерзшего слоя составляет от 10 до 100 км, но кое-где на поверхности видны айсберги, а значит, лед там тонок, и на поверхность местами могут даже пробиваться струйки теплой воды. Данные в ультрафиолетовом спектре, полученные группой ученых из Юго-Западного исследовательского университета в Сан-Антонио с помощью космического телескопа «Хаббл», указывают на возможные выходы на поверхность Европы теплой воды. Если они действительно существуют, было бы гораздо проще понять, что происходит в глубине, но эти результаты не были воспроизведены и являются спорными.

В 2014 г. NASA запросило предложения по проекту исследования Европы, в том числе и этих струй. Аманда собрала команду в Лаборатории атмосферной и космической физики Университета штата Колорадо, где она начинала свою карьеру, чтобы спроектировать ультрафиолетовый спектрометр зонда, отправляющегося к Европе. На научное обоснование, проектирование инструмента и составление сметы было всего 90 дней, так что работа превратилась в серию спешных телефонных звонков ученым и инженерам из разных организаций. Они соревновались с другими командами, желающими поставить собственные детекторы и камеры на потенциальный будущий зонд.

В планетологии происходит постоянная конкуренция: за проекты, принимаемые к реализации, за участие в них инструментов и за время на использование инструментов, когда они достигают пункта назначения. Это работает — судя по тому, что планетология развивается и растет, в то время как пилотируемые полеты, управляемые непосредственно NASA, уже много лет пребывают в застое.

Некоторые идеи по управлению наукой сохранились с 1990-х гг., со времен инициативы «Быстрее, лучше дешевле». NASA позволяет университетам и внешним группам соревноваться в создании и управлении проектами, которые меньше флагманских, дешевле и могут запускаться чаще: малобюджетными миссиями программы «Открытие» (Discovery) и «средними» в программе «Новые рубежи» (New Frontiers). Организации соревнуются в разработке проектов в рамках установленного бюджета, так что цели остаются реалистичными. JPL участвовала во многих таких соревнованиях; каждое предложение шлифовалось в процессе интенсивного разбора сильной и престижной внутренней группой под названием «Команда X», тщательно исследующей все аспекты проекта — от траектории и навигации до научных целей и канала передачи данных.

Само NASA по-прежнему занимается разработкой и управлением большими, многомиллиардными миссиями вроде старых «Викингов» и «Вояджеров», нынешней марсианской программы и миссий во внешнюю часть Солнечной системы, таких как «Галилео» и «Кассини», несущих на борту инструменты, разработанные сторонними командами. Такие миссии называются флагманскими и запускаются раз в одно-два десятилетия. Непросто добраться до Юпитера или Сатурна без флагманской миссии [31] Тем не менее два из трех утвержденных проектов программы New Frontiers имели целью исследования далеких объектов: Juno работает в настоящее время на орбите вокруг Юпитера, а New Horizons в июле 2015 г. выполнил первый в истории пролет Плутона. — Прим. науч. ред. . Требуется весьма совершенный космический аппарат, чтобы пережить семь лет путешествия, а для питания необходим кусок плутония [32] Речь идет об изотопе 238Pu: тепло радиоактивного распада преобразуется в электрическую мощность, которым питается космический аппарат. В настоящее время США располагают крайне ограниченным запасом 238Pu, мощность которого к тому же снизилась за время длительного хранения. Лишь пару лет назад его производство в США было возобновлено. — Прим. науч. ред. , потому что далекое бледное солнце не позволяет использовать фотоэлементы.