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

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]. Требуется весьма совершенный космический аппарат, чтобы пережить семь лет путешествия, а для питания необходим кусок плутония[32], потому что далекое бледное солнце не позволяет использовать фотоэлементы.

Есть кое-какие идеи о том, как заглянуть под оранжевые облака Титана, чтобы получше узнать устройство его сложной погоды и географии, его пригодность для проживания человека и наличие там каких-либо форм жизни. Титан одновременно знаком и странен: этот мир углеводородов — отражение нашего мира воды. Дожди, времена года, волны, дюны, коренные породы — все это есть на Титане, но состоит он из других соединений. Простое любопытство требует, чтобы мы узнали, что там происходит.

Ведущей идеей была отправка грандиозного, сложного космического комплекса под названием «Миссия в систему Титан — Сатурн» (Titan Saturn System Mission, TSSM), состоящего из орбитального спутника с восемью инструментами на борту, аэростата с еще восемью инструментами и судна, предназначенного для плавания в северном полярном озере, еще с пятью. Питание у аэростата и самого спутника предполагалось атомное, с получением тепла и электричества из плутония. До Титана аппарат должен был добраться с помощью новых технологий: на электрической тяге, на так называемом холловском двигателе, запитываемом солнечной энергией.

Также замышлялась миссия из одной только лодки под названием «Исследователь морей Титана» (Titan Mare Explorer), которая обошлась бы куда дешевле — как проект класса «Открытие». Еще одна идея заключалась в отправке группы спускаемых аппаратов, которые понаблюдали бы за поверхностью Титана в нескольких климатических и геологических зонах, загадочно друг от друга отличающихся.

Все эти планы далеки от реализации, и, конечно, не все они осуществятся[33]. Большие, сложные миссии склонны расти и усложняться, пока их не приходится уменьшать, разрабатывать заново или отменять. Это процесс политический, бюрократический, соревновательный и неопределенный. Но где-то есть инженеры, разрабатывающие идеи и приближающие их воплощение.

«Мы всегда знали, что здесь сильная конкуренция, — говорит Джулиан Нотт, спроектировавший аэростат для атмосферы Титана. — Будут ли именно твои идеи выбраны для миссии к Титану? Отвечаю: шансы примерно 1/10. Невелики шансы. Но, может быть, ты предложишь идеи, а кто-то сможет их продвинуть».