Как России избежать второго челябинского метеорита

Владимир Михайлович, как Вы считаете, почему спасением от астероидов человечество озаботилось лишь в последнее время – масштабно, пожалуй, лишь после фильма «Армагеддон»? Раньше не хватало воображения? Или метеориты меньше падали? Или это просто пиар-ход для запуска очередных «программ спасения»?

В каком-то смысле да, не хватало воображения. О том, что Вселенная гораздо более изменчива, чем считалось многие десятилетия, о том, что в ней гораздо больше объектов, мы узнали лишь в конце XX столетия, когда появились телескопы-роботы, и в астрономии произошла настоящая революция. Раньше телескоп, даже самый автоматизированный, обязательно требовал присутствия человека: надо было сидеть рядом, набивать координаты, следить за переводом. Но самый большой минус прежних телескопов – невозможно было обрабатывать информацию в реальном времени. Телескопы снимали небо, как правило, на фотопластинки – и множество их так и хранится до сих пор необработанными в так называемой стеклянной библиотеке.

Лишь после того, как появились интернет, компьютеры и электронно-цифровые ПЗС-матрицы, или, как их называют, профессиональные фотоаппараты, получилось перевести телескоп на полностью автономный режим, не требующий постоянного участия человека. Поэтому появилась возможность организовать систему непрерывного мониторинга неба. И, самое главное, в пару десятков раз увеличилась скорость обработки данных – ведь теперь телескоп сразу выдает оцифрованное изображение. Сейчас мы за несколько недель можем делать то, на что в прошлом веке тратилось несколько десятилетий.

Как только в дело включились телескопы-роботы, выяснилось, что наша Вселенная живет. Живет в масштабах времени – каждую долю секунды, каждый час и минуту на небе появляется что-то новое, или что-то исчезает. Раньше это совершено выпадало из поля зрения астрономов. Огромного количества объектов просто не замечали.

С другой стороны, взрыв челябинского метеорита еще раз напомнил о том, что наша цивилизация становится все более хрупкой и уязвимой. Если раньше падение метеорита грозило, в худшем случае, узколокальными разрушениями, то теперь оно может привести к катастрофе почти планетарного масштаба. В Челябинской области, например, сосредоточено множество военных баз и ядерных производств. Если бы метеорит угодил в один из подобных объектов, последствия могли быть ужасающими не только для Челябинска, но и для многих близлежащих регионов. Очевидно, что насущной задачей является создание системы противодействия космическим угрозам и, в частности, системы раннего обнаружения.

Сейчас обсуждается вопрос, надо ли строить такую систему России или пользоваться американской. Создать свою систему мы вполне в силах, причем она может обойтись значительно дешевле зарубежных аналогов. Более того, у нас уже действует сеть из нескольких телескопов-роботов, которые ведут непрерывный мониторинг космоса.

Это какие-то особые телескопы?

Телескопы, действительно, особые. Во-первых, они сравнительно небольшие – диаметром всего 40 см – но позволяют наблюдать очень далекие явления, буквально на другом конце вселенной. Раньше это можно было делать лишь с помощь огромных телескопов диаметром 6-10 метров, но теперь многое можно увидеть и в небольшие телескопы, поскольку их ПЗС-матрицы гораздо более чувствительны, чем пленки или фотопластинки.

Кроме того, у нашего телескопа довольно необычная конструкция, внешне он похож на бинокль. У него две трубы, и это позволяет сразу получать цветные снимки объектов. Дело в том, что все астрономические цифровые фотоаппараты черно-белые. Это делается для получения максимальной чувствительности. Чтобы получить цветной снимок, нужно поставить перед этим фотоаппаратом фильтр – синий, красный, зеленый или желтый. Потом надо сложить эти снимки и получить цветной снимок. Это очень важно, потому что это так называемая информация о спектре объекта. Но наши телескопы предназначены для наблюдения короткоживущих объектов, у нас нет времени перебрасывать эти фильтры. Поэтому мы повесили две трубы и снимаем сразу в двух фильтрах. Если надо навестись на короткий объект, телескоп сводит трубы параллельно, но ставит разные фильтры. Наш телескоп – единственный в мире в своем классе. Американцы стали строить телескоп чуть раньше, но черно-белый. Второй телескоп в их конструкцию некуда втиснуть. А наш телескоп сразу цветной.

Это разработка сотрудников вашего института?

Да, первый такой телескоп наши ученые создали в 2002 году. Тут мы, конечно, не были первыми, потому что мир, особенно развитые страны (в первую очередь, США), стал строить такие телескопы в конце ХХ века. Нашей главной проблемой тогда была бедность. Матрица, которая там применяется, по тем временам стоила около 50 тыс. долларов. К счастью, нашелся человек, который помог нам ее купить – Сергей Михайлович Бодров, его по праву можно назвать меценатом. Сейчас ОАО «Московское Объединение "Оптика"» начало уже серийное производство таких телескопов.

Но в этом проекте самое важное не конструкция, а уникальное программное обеспечение. Его шесть лет писали наши студенты и аспиранты в подмосковной обсерватории. Это программисты высокого уровня, каждый из них мог бы зарабатывать сотни тысяч в месяц в крупных зарубежных компаниях, но им интереснее у нас, их привлекает масштабность задачи. Созданный ими софт позволяет управлять роботом-телескопом и его укрытием и, главное, в реальном времени обрабатывать получаемые изображения – а это огромные массивы данных.

Нам пришлось обучить наш компьютер, который обрабатывает данные, поступающие со всех наших телескопов. В него загружены все знания о космосе, которыми обладают астрономы. Каждый объект – звезда, галактика, астероид, комета – находится в памяти этого компьютера, и он сам обновляет информацию из интернета, сам ходит по Сети и ищет данные, как поисковик. Появился новый астероид – он загружает его в свою память. Когда он сравнивает свое внутреннее представление о Вселенной с тем, что он получил, он ищет «две разницы». Как только он видит объект, которого нет в каталоге, он сообщает нам об этом, дает сигнал – мол, братцы-астрономы, я что-то нашел, гляньте, может, это сверхновая.

У нас есть градация вещей. Пока что окончательный вывод о том, что открыл телескоп, делает все-таки человек. Прибор предлагает человеку сведения, и я сам и наши студенты и аспиранты в Москве можем спокойно анализировать данные, полученные в Благовещенске.

Вы сказали, что создана целая сеть телескопов-роботов

Наш проект «МАСТЕР» расшифровывается как «мобильная автоматизированная система телескопов-роботов». Сейчас эта система объединяет пять телескопов в России и два – за рубежом. Российские расположены в Подмосковье, под Кисловодском, на Урале, под Иркутском – в Тункинской долине – и в Благовещенске.

Роботизированная оптическая сеть МАСТЕР в России. Широкопольные телескопы-роботы МАСТЕР II и камеры сверхширокого поля МАСТЕР VWF располагаются на базах МГУ (под Москвой и Кисловодском), УрГУ (под Екатеринбургом), ИГУ (В Иркутске и в долине Тунка) и БГПУ (г. Благовещенск). Цифрами показано среднее количество ясных ночей в году.

Пять российских телескопов обеспечивают уникальную скорость и длительность непрерывного обзора неба. Однако амбициозной целью проекта является решение впервые в мировой практике задачи полного обзора доступного неба до 20 величин за одну ночь! Но для полноценного непрерывного мониторинга необходима глобальная сеть. Сейчас телескопы МАСТЕР устанавливаются в двух точках за рубежом, причем в местах с самым лучшим астроклиматом в мире – на Канарских островах (где недаром расположен самый крупный телескоп на планете) и в Аргентине, неподалеку от города Сан Хуан, на высоте 2430 метров, где количество ясных ночей в году значительно больше, чем где-либо в России. Далее мы планируем установить телескопы в Южной Африке, Индии, Австралии и, возможно, в Антарктиде.

И управлять этими телескопами можно из любой точки мира?

Конечно, и это большой плюс. Как только телескоп где-нибудь в Благовещенске обнаружил что-то интересное, мы у себя в Москве, где как раз день, тут же можем проанализировать эту информацию. А потом наступает ночь у нас, но зато просыпаются люди в Благовещенске или Иркутске.

А что касается управления, то наши телескопы полностью самостоятельные, к ним можно не подходить по многу ночей. Причем нам удалось добиться, чтобы они надежно работали даже в весьма суровых условиях, при -40 градусах. Это было, конечно, не так просто, приходилось придумывать разные ухищрения. Например, телескоп должен автоматически открывать крышу. Солнце заходит, робот думает, что делать. Он смотрит на небо, у него есть «глаз», датчик облачности. Облаков нет, небо ясное, надо открываться – он дает команду (мы шутим: солнце зашло – крыша поехала). Открывается купол (у нас была разработана специальная сибирская крыша), а он не едет, потому что все червячные передачи не идут.

Мы придумали, что делать. Есть такие тепловые провода, которые греют. Их обматывали, подключали, и шел небольшой обогрев на 10-15 градусов. Все заработало прекрасно, и так мы пережили зиму. Правда, и наши, и иркутские студенты провели в таких суровых условиях три ночи. Это Тункинская долина, замечательное место – Бурятия, 50 километров южнее Байкала. Я тоже там побывал, в ноябре при -20 с ветром. Тогда мы клепали на ветру этот купол.

Это место страшноватое в том смысле, что там никого нет. Есть установка Иркутского института прикладной физики, так называемая ловля космических лучей (это фотоумножители, разбросанные по долине), коровы и бурятские фермеры. Но когда на небе Луна, там вообще никого нет, только наша одинокая установка. Но место замечательное, мне понравилось.

Монтаж основания павильона под Благовещенском 2009 год.

Установка павильона МАСТЕР II в Благовещенске перед закрытием оцинкованным железом 2009 год.

Павильон телескопа-робота МАСТЕР под Иркутском, в раскрытом состоянии.

А какова цель вашего проекта? Именно обнаружение астероидов?

Наша система предназначена для наблюдения за так называемыми транзиентами – небесными явлениями, совершено разными по своей природе, но у которых есть две общие особенности: они быстротечны и нельзя заранее предсказать, в какой момент и где они появятся.

Для нас основной интерес представляют гамма-всплески и сверхновые звезды – объекты, удаленные от нас на гигантские расстояния, фактически это другой конец Вселенной. Явления эти еще только-только начинают изучаться, это передовой край фундаментальной науки. Лишь с появлением роботов-телескопов узнали, например, что при гамма-всплесках – этих самых масштабных космических взрывах – энергии выделяется в триллионы раз больше, чем высвобождается при взрыве сверхновых звезд, причем сопровождается это настолько мощным оптическим излучением, что небольшой телескоп, диаметром несколько десятков сантиметров может уловить его на расстоянии более 12 миллиардов световых лет. Какова природа этого излучения, пока неизвестно. По-видимому, мы наблюдаем образование черных дыр на другом конце Вселенной. Это такие энергии, которые нельзя получить ни в лаборатории, ни на коллайдере. Наблюдение за ними прояснит наши представления об устройстве Вселенной.

Но попутно мы решаем и вполне прикладные задачи. Наши телескопы фиксируют всевозможные объекты в околоземном пространстве: от космического мусора и искусственных спутников до комет и астероидов. Буквально за последние несколько месяцев наш телескоп, установленный в Бурятии, открыл 4 крупных астероида, орбиты которых пролегают недалеко от Земли. Два из них признаны потенциально опасными.

То есть, можно сказать, что система обнаружения астероидов уже практически готова?

Не совсем так. Компьютерная программа не может быть универсальной. Для каждого типа объектов нужен свой режим наблюдения и свое, особое программное обеспечение. Но это несложно, требуется лишь небольшое изменение основной программы. Ну и телескопы нужны побольше – диаметром около метра. Тогда потенциально опасные для Земли объекты можно будет обнаружить на расстоянии, гораздо большем, чем 6 млн километров, и это даст какой-то запас времени.

Значит, дело только за телескопами?

Теперь уже дело за государством. Большие телескопы – это совсем другие деньги. Наш проект прошел несколько этапов. «МАСТЕР I» (с 2002 по 2008 годы) был создан на средства объединения «Оптика», теоретическая и практическая часть, программное обеспечение делались учеными ГАИШ за обычную вузовскую зарплату. «МАСТЕР II» финансировался за счет грантовых средств. Государство, в первую очередь Московский и Уральский университеты, выделило деньги на строительство таких роботов, и мы смогли установить их в разных часовых поясах, в том числе и на Дальнем Востоке. Здесь уже к работе подключились сотрудники нескольких российских вузов – специалисты с Урала, из Иркутска и с Дальнего Востока.

«МАСТЕР III» на гранты и бюджеты университетов уже не сделаешь. Проект требует серьезных государственных средств, потому что затраты на него исчисляются сотнями миллионов рублей. Но все же это значительно дешевле, чем зарубежные аналоги.

Проект телескопа-робота МАСТЕР III, который обеспечивает обнаружение астероидов типа Челябинского с подлетным временем в одну неделю. В предложениях МГУ Дмитрию Рогозину говорится, что сеть телескопов МАСТЕР III может быть развернута за 2-3 года и позволит выйти на второе место в мире после США.

В России же сегодня «МАСТЕР» является единственной роботизированной сетью телескопов. Есть, конечно, аналогичные системы, их разрабатывают, например в Роскосмосе, ISON, но все они не автоматизированы.

Еще в феврале 2013 года, когда после событий в Челябинске вице-премьер Дмитрий Рогозин заявил о том, что нужна система противодействия астероидной опасности, я обратился к нему с письмом, рассказал о наших возможностях. Вот, в частности, текст письма: «Мы имеем десятилетний опыт создания системы мониторинга космоса. Нами создана единственная в России сеть телескопов-роботов "МАСТЕР" (от Благовещенска до Кисловодска), которая активно работает каждую ночь. Для создания системы предупреждения (например, для регистрации явлений типа челябинского метеорита), естественно, необходимы более крупные телескопы. Однако главным здесь являются не телескопы, а математическое обеспечение, позволяющее эффективно использовать телескопы. Считаю, что проект будущей системы оповещения астероидной и кометной опасности должен приниматься на конкурсной основе. Хотя я формально вхожу в комиссию Академии наук по противодействию астероидной опасности, но фактически опыт нашей работы нигде не используется».

Мы готовы участвовать в открытом государственном конкурсе, но Дмитрий Олегович на наше обращение никак не отреагировал. И это печально, потому что сейчас сообщить об угрозе, которую может представлять космический объект, практически некому. В МЧС и Роскосмосе нет служб, которые занимались бы этим вопросом. Можно, конечно, надеяться, что на нас ничего не упадет еще сто лет, и не исключено, что так оно и будет. Но столкновение может произойти уже послезавтра, и пренебрегать рисками такого уровня нельзя. Челябинский метеорит попал куда-то в болото, не задев город. А представьте себе, что бы было, если бы он попал в АЭС.

В статье использованы изображения с сайта «Русский переплет» и фотография Олега Бартунова.