Доклад: Франция в космосе
Сатурн, Титан, Юпитер. Еще в октябре 1997 г. был запущен международный аппарат “Cassini-Huygens”, задача которого - исследование в течение четырех лет системы Сатурна, в особенности его гигантского спутника Титана, вполне сопоставимого по размеру с Марсом. Атмосфера Титана, как полагают, сходна с атмосферой Земли на ранней стадии ее эволюции. Окрестностей Сатурна аппарат достигнет в июне 2004 г. Планируется детальное изучение газовой оболочки спутника, его магнитосферы, для чего “Cassini”, находясь на орбите, сбросит над Титаном созданный европейскими специалистами зонд “Huygens”. Помимо прочего, предстоит проследить за химическими реакциями и выяснить, присутствуют ли там органические молекулы, аналогичные тем, что могли сыграть свою роль в создании предбиологической обстановки у нас на Земле. Восемь экспериментов из этой программы проводятся французской стороной.
Разработав инфракрасные камеры для изучения атмосферы Юпитера и поверхности его спутников, а также бортовые приборы, исследующие плазменные волны в юпитерианской магнитосфере, французы участвуют и в миссии “Galileo” к этой планете.
Кометы. ESA намерено в 2003 г. запустить аппарат “Rosetta” к комете Виртанена. Аппарат должен сопровождать ее на протяжении части орбиты, исследуя состав ядра, процессы на его поверхности и в хвосте по мере приближения к Солнцу. На комету опустится немецкий посадочный отсек, способный взять образцы пород с поверхности для анализа на месте. Франция участвует в разработке 10 приборов, а за два из них отвечает полностью. Предполагается, что “Rosetta” встретится с кометой в августе 2011 г. и в течение следующего года будет обращаться вокруг нее. В 2013 г. комета достигнет своего перигелия и эксперимент завершится.
Космическая плазма. ESA приняло нелегкое решение о замене погибших при запуске 1996 г. четырех спутников “Cluster” новыми. Цель - построить карты турбулентных течений в плазме некоторых важнейших областей околоземного пространства, чтобы с их помощью изучать явления разного характера и масштаба - от глобального солнечного ветра до локальных полярных сияний. Карты областей от нескольких сотен до 10 тыс. км будут привязаны к реальному времени, т.е. впервые предусматривается разделить переменные времени и пространства. Такой подход позволит проследить процессы переноса материи и энергии, которые определяют поведение этой чрезвычайно сложной системы. Запуск спутников “Cluster-2” уже осуществлен в 2000 г. при помощи двух российских ракет типа “Союз”.
Подготовка к запуску аппарата «Cluster-2» российскими ракетами «Союз».
Ранее информацию о таких процессах собирали космические аппараты и спутники “Viking”, “Arcad-3”, “Wind” и “Interball”; она передавалась в недавно созданный в Тулузе Центр по изучению физики плазмы. Туда же будут поступать и новые данные программы “Cluster”, а также проекта “Taranis” по изучению молниевых разрядов между вершинами облаков и ионосферой.
Кроме этого, Франция активно участвует в проекте NASA “Image”, в рамках которого спутник был запущен в марте 2000 г. (его задача - определение реакции магнитосферы Земли на флуктуации солнечного ветра), и в общеевропейском проекте “Ulysses” (цель которого - исследование радиоизлучений солнечного и планетарного происхождения и наблюдение за распространением частиц гелиосферы).
По пути развития жизни
Современные достижения генетики и молекулярной биологии расширили наше понимание живой материи и обрисовали новые возможности для изучения происхождения жизни, ее эволюции и распространенности во Вселенной.
В этой области во Франции по утвержденной пять лет назад национальной программе работают 15 научно-исследовательских учреждений, объединенных в специальную группу “Exobiologie”.
Экзобиология изучает самый начальный этап в длинной истории происхождения жизни, в котором выделяют три последовательных периода: “химический”, “информационный” и “протоклеточный”.
В химический период формировались первые молекулярные блоки (белки, нуклеотиды, липиды и т.д.). Сравнительные исследования с привлечением информации о других планетах и телах помогут уточнить, какие условия в то время существовали на молодой Земле (что из себя представляли атмосфера и гидросфера; какими были источники материи, содержащей углерод, источники энергии и пр.), а также проверить гипотезы, согласно которым предбиологические вещества были занесены на Землю извне метеорами или метеоритами.
В информационный период возникли молекулы, несущие в себе “жизненные сведения” и способные размножаться и эволюционировать. Здесь предлагаются различные физико-химические сценарии. Согласно одним, первыми появились аминокислоты, которые во влажных и сухих фазах могли полимеризоваться по-разному. В других - рассматривается гипотетический мир, который мог существовать до возникновения РНК, базируясь на молекулах, способных к автокатализу.
В протоклеточный период впервые появилось то, что уже можно назвать жизнью - объекты, заключенные в мембрану, которая изолирует их от окружающей среды (это так называемый последний общий предок всех форм жизни на нашей планете).
Вопрос, могли ли подобные процессы развиваться еще где-то, остается открытым. В Солнечной системе уже выделено несколько объектов, где могли существовать благоприятные для жизни условия, например Марс или спутник Юпитера - Европа.
Предстоит тщательное изучение образцов вещества, доставляемого с Марса, для чего разработана франко-американская программа MRS (Mars Sample Return - Возврат марсианских образцов). В рамках же программы “Exocam” будет создана камера, внутри которой воспроизводятся условия, характерные для Марса. В сложном устройстве SEMAPHORE (Simulation Experimentale et Modelisation AppliqueЂs aux Phenomenes Organiques dans l’Envirennement Cometaire - Экспериметальное моделирование органических процессов на кометах) можно будет изучать фотохимическую и термальную обстановку, существующую в ледяной и пылевой оболочках комет, где происходит разложение органических веществ.
Франция также участвует в разработке экспериментов в области органической химии, которые предполагается проводить на Титане в ходе уже упоминавшейся миссии “Cassini-Huygens”.
В более отдаленной перспективе - поиски примитивных форм жизни на открываемых сегодня одна за другой планетах вне Солнечной системы (ныне их уже около 50). Так, задуман европейский проект “Darwin”, предусматривающий объединение в космосе в инфракрасный интерферометр пяти близко расположенных телескопов. Система будет нацелена на интересующее нас небесное тело, на котором будут искать следы присутствия воды, диоксида углерода и озона - признаков наличия кислорода, который мог являться продуктом фотосинтеза. Под эгидой Медонской обсерватории около Парижа недавно прошел симпозиум по экзобиологии, посвященный этой проблеме.
Среди уже осуществленных космических мероприятий следует отметить франко-российскую миссию “Perseus”, выполнявшуюся на станции “Мир” с февраля по конец августа 1999 г. На станции и вне ее были проведены эксперименты “Exobiologie” и “Comet” по изучению возможности “доставки” аминокислот на метеорных частицах. Российский же спутник “Фотон-12” был использован европейскими (в том числе французскими) специалистами в 1999 г. для проведения эксперимента “Stone” в рамках программы “Emir-2”. Возвращаемый спутник имитировал процессы, сопровождающие вторжение в земную атмосферу метеора марсианского происхождения.
Взгляд на Землю из космоса
Занимаясь фундаментальными исследованиями с использованием сложнейшего оборудования, французские ученые не забывают и о наших земных проблемах. В изучении процессов на Земле с привлечением космических технологий Франция тоже в первых рядах. Особое внимание уделяется программе “Global Change” (“Глобальные изменения”), входящей составной частью в международные программы “World Climate Research Program (“Программа по исследованию всемирного климата”) и “Geosphere-Biosphere Project” (“Геосферно-биосферный проект”). Американо-французская миссия “Topex-Poseidon” из этой серии преследует цель построить детальную карту высот суши и океанов Земли. Такие карты необходимы для изучения циркуляции Мирового океана, чему посвящен специальный проект WOCE (World Ocean Circulation Experiment). Спутники ERS и “Topex-Poseidon” остаются и по сей день элементом программы WOCE, начатой еще в 1992 г. Ее дальнейшее развитие позволит регистрировать изменения в уровне моря, составляющие всего 1 см в масштабе целого океанического бассейна.
Уже удавалось заранее обнаруживать предвестники явлений Эль-Ниньо и Ла-Нинья в 1997-2000 гг. Измерения производились 50 тыс. раз в сутки, и полученные данные способствовали повышению точности математических моделей этих процессов, затрагивающих интересы практически всего мира. Продолжить подобные работы на той же орбите должна франко-американская миссия “Jason”, которая будет собирать данные не только об уровне моря, но и о циркуляции вод океана, скорости ветра и интенсивности волнения. Все это послужит началом создания системы GOOS (Global Ocean Observation System - Глобальной системы наблюдения за океаном), предложенной в Рио-де-Жанейро на Всемирной конференции по проблемам климата.
Мини-спутник «Jason» в будущем полете.
В сотрудничестве с NASA Национальный центр космических исследований Франции разработал миссию “Picasso-Cena” для изучения воздействия облачного покрова и аэрозолей на климат, чтобы улучшить долгосрочные прогнозы. В ней начиная с 2003-2004 гг. должны участвовать четыре спутника. Они войдут в программу GEWEX (Global Energy and Water Cycle Experiment - Эксперимент по изучению глобальной цикличности энергии и воды) - так называются франко-европейские исследования взаимодействия аэрозолей, облачности и солнечного излучения.
Индийская организация по изучению космоса скооперировалась с Францией в подготовке миссии “Megha-Tropiques”, также составляющей части программы GEWEX, задача которой - наблюдение цикличности влагооборота и энергетического баланса в тропиках, столь важных для климата всей планеты. Запуск должен состояться в 2006 г. В 2005 г. на орбиту выйдет микроспутник “Orages”, которому “поручается” наблюдать экваториальные конвекционные системы в атмосфере и их электроактивность.
Программа SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity - Влажность почв и соленость океана), в которой французы сотрудничают с испанцами, использует интерферометр-радиометр, позволяющий проводить в глобальном масштабе измерения на суше (влажности почв и растительности) с пространственным разрешением 60 км и на воде (солености морских вод) с разрешением 200 км. Запуск соответствующего спутника намечен тоже на 2005 г. А само изображение растительного покрова (в инфракрасных лучах, с повышенной разрешающей способностью - до 1 км - и учетом поправок на состояние атмосферы) регистрируется спутником “Spot-4”, запущенным в 1998 г. Он входит в систему “Vegetation”, которая финансируется как корпоративно - Европейским Союзом, так и порознь - Францией, Бельгией, Швецией и Италией. С марта 1999 г. информация от этой системы уже широко используется специалистами, в частности, для изучения углеродного цикла в природе и состояния растительности.
Упомянем также общеевропейскую программу “Eumetsat Metop”, предусматривающую запуск нескольких метеорологических спутников на полярную орбиту. Она включает эксперимент IASI (Infrared Atmospheric Sounding Instrument - Инфракрасный атмосферный зонд), в создание которого внесли свой вклад и французы. Профили температуры и влажности измеряются с точностью до 1° и 10% соответственно; вертикальная разрешающая способность инструмента достигает 1 км, что недоступно ни одному из существующих аналогов. Его применение поможет усовершенствовать прогноз погоды и изучать климатические процессы, а также измерять содержание озона, метана и оксида углерода, чья роль в создании парникового эффекта общеизвестна. Запуск первого из этих спутников намечен на 2003 г.