Внеземные сигналы: Россия присоединяется к изучению главной загадки космоса

Сергей Трушкин, астроном из Специальной астрофизической обсерватории РАН, рассказал о том, почему ученые заинтересовались загадочными быстрыми радиовспышками, так называемыми радиосигналами инопланетян, и объяснил, как российский телескоп РАТАН-600 получил уникальный шанс раскрыть их сущность. "Учитывая наши скромные возможности, ожидаем, что удастся зафиксировать в лучшем случае от трех до пяти подобных вспышек за год наблюдений. С другой стороны, даже если мы сможем найти хотя бы одно событие на частотах, где ведутся поиски, это радикально поменяет понимание природы данных сигналов", — заявил Трушкин, выступая на ежегодной конференции "Астрофизика высоких энергий" в стенах ИКИ РАН в Москве.

Зов космоса

Впервые о существовании таинственных вспышек радиоизлучения (fast radio-burst, FRB), случайно открытых во время наблюдений за радиопульсарами при помощи телескопа Паркс (Австралия), астрономы заговорили в 2007 году.

"Почему мы не находили эти явления 50 лет назад, когда появились первые радиотелескопы? Проблема заключалась в том, что у наших предшественников не было столь качественной радиоаппаратуры, которая существует сегодня. Они были открыты при помощи Паркс только после обновления его детекторов, позволивших первооткрывателям понять, что эти сигналы являются не помехами, родившимися на Земле, а вспышками из далеких галактик", — отмечает ученый.

В последующие годы удалось найти следы еще девяти подобных всплесков. Сравнение показало, что они могут иметь искусственное происхождение и даже потенциально быть сигналами внеземных цивилизаций из-за необъяснимой периодичности в структуре.

Весной прошлого года выяснилось, что источником одной из таких FRB-вспышек была эллиптическая галактика, расположенная в шести миллиардах световых лет от Млечного Пути, и это заставило ученых заключить, что подобные всплески рождаются в ходе слияния нейтронных звезд или других компактных объектов, превращающихся в черную дыру.

Данная теория потерпела сокрушительное поражение в марте 2016 года. Используя тот же Паркс, канадские исследователи обнаружили, что одна из самых первых найденных вспышек — всплеск FRB 121102 — повторно возникла в той же точке в созвездии Возничего, где была найдена шесть лет назад.

Как рассказывает Трушкин, это сразу отсекло большую часть теорий, в которых прародителем FRB-вспышек выступали различные космические катаклизмы — формирование или слияние черных дыр, пульсаров и других компактных объектов, которые могут происходить лишь один раз.

Необычные свойства этих радиовсплесков, не позволяющие связать их ни со взрывами сверхновых, ни со слияниями черных дыр или пульсаров, заставили ученых задуматься о более экзотических вариантах рождения подобных "сигналов инопланетян". К примеру, некоторые астрофизики полагают, что их могут порождать распады аксионов, сверхлегких частиц темной материи, экзотические космические "струны", а также взрывы микроскопических черных дыр.

Летом прошлого года к этим наблюдениям присоединилась Россия, которая обладает одним из самых известных и старых отечественных телескопов РАТАН-600. Он находится в Специальной астрофизической обсерватории РАН в станице Зеленчукской. Уникальные свойства телескопа, как надеются Трушкин и его единомышленники, помогут прояснить природу этих сигналов и окончательно доказать, к примеру, что их не могут производить "обычные" пульсары.

"Сейчас число теорий, объясняющих подобные всплески, заметно превышает число этих явлений, известных науке. Мы — наблюдатели и экспериментаторы — больше заинтересованы в открытии событий и получении новых данных, которые наши коллеги-теоретики могут использовать для того, чтобы создавать свои теории", — продолжает Трушкин.
Две ключевые особенности "радиосигналов пришельцев", как отмечает ученый, — их высокая яркость и чрезвычайно низкая продолжительность — позволяют обойти главный недостаток РАТАН-600 — неспособность сколь-нибудь продолжительно следить за одной точкой на небе.

Во время наблюдений за FRB российский телескоп будет сканировать все ночное небо, следя за каждым его сегментом на протяжении очень небольшого времени. Это позволит, несмотря на скромный угол зрения РАТАН, покрыть достаточно большую область неба, которая будет всего в четыре раза меньше, чем аналогичный показатель для телескопа Паркс.

"Мы долго думали, какую частоту выбрать для этих наблюдений, и остановились на значении в 4,7 гигагерца. Все остальные всплески были обнаружены на частотах в 1,4 гигагерца и менее, но для таких наблюдений нужны достаточно дорогие установки, на которые у нас просто нет денег. Высокие частоты, в свою очередь, позволяют сократить число каналов, необходимых для ведения наблюдений, и позволяют нам выйти в ту область, на которых FRB никто раньше не наблюдал", — продолжает Трушкин.
Последний вагон космического поезда

По его словам, эти наблюдения фактически являются "хобби" для сотрудников обсерватории — их будут вести на западном секторе кольца РАТАН-600, ранее законсервированного, а также при помощи четырех резервных детекторов, наборов фильтров и прочей радиоаппаратуры, которая была закуплена в докризисные годы и не использовалась.

"Мы вели предварительные переговоры с фондом Юрия Мильнера, поддерживающим подобные инициативы, однако ничем существенным они не закончились. С другой стороны, нам нужны небольшие деньги, примерно 30 тысяч долларов, чтобы удвоить число детекторов и значительно повысить вероятность обнаружения новых вспышек", — отметил ученый.
Как отмечает астроном, российские ученые сфокусируют свои усилия на наблюдениях за той частью неба, где находится FRB 121102. Повторяющийся характер вспышек, как надеются Трушкин и его единомышленники, повысит шансы РАТАН-600 на обнаружение хотя бы одного подобного явления и позволит изучить его на длинах волн, недоступных для других радиотелескопов.

Работу обновленного РАТАН-600 ученые уже проверили на двух объектах — на одном из самых ярких пульсаров, расположенных в нашей Галактике, а также попытавшись обнаружить FRB 121102. По словам Трушкина, в августе этого года его команда "поймала" сигнал, исходящий из той же точки, что и этот повторный всплеск.

Пока нет уверенности в том, что удалось зафиксировать FRB-вспышку, так как в тот момент времени телескоп еще не был полностью настроен. Поэтому астрономам не удалось определить расстояние до "сигнала инопланетян" и вычислить его точные координаты.

С другой стороны, две другие радиообсерватории — телескопы GBT в США и WSRT в Голландии — зафиксировали повторный всплеск FRB 121102 примерно в то же самое время, что подтверждает гипотезу российских ученых.

"Эти наблюдения коллег и наши предварительные данные говорят о том, что FRB 121102 является не просто переменным и повторяющимся источником. Он может испускать подобные импульсы своеобразными очередями. Иными словами, он способен породить несколько вспышек за один месяц, а затем "замолчать" на неделю, месяц или условную тысячу дней", — рассказывает Трушкин.
По его словам, сегодня главной проблемой для РАТАН-600 является время. Пока подобные наблюдения может вести только российский телескоп, однако эти же частоты станут доступными для мегателескопа SKA, постройка которого начнется в ЮАР в следующем году.

"SKA и канадский проект CHIME, как ожидают их участники, будут находить десятки подобных вспышек каждый день. Пока они еще не введены в строй, у нас есть возможность внести уникальный вклад в изучение FRB-вспышек благодаря высоким частотам, на которых мы работаем, и хоть как-то конкурировать на международном уровне", — заключает астроном. 

Китай замахнулся на ракетно-космическое лидерство в мире

2018 год станет ключевым для развития китайской космической индустрии. Всего Поднебесная намерена запустить 40 ракет: 35 ракет-носителей «Чанчжэн» и пять «Куайчжоу». Для сравнения, в прошлом году КНР осуществила 18 космических запусков, что тоже немало. Мировой лидер по количеству стартов ракет — США — произвел 29 запусков. Россия по итогам 2017 года оказалась на втором месте: на ее счету 19 стартов, из которых 18 оказались успешными. «Чанчжэн» является семейством двух- и трехступенчатых ракет-носителей. Ее спроектировали под эгидой Китайской академии технологий ракет-носителей (China Academy of Launch Vehicle Technology, CALT). Данная ракета — ключевая составляющая космической индустрии КНР. В свою очередь, «Куайчжоу» представляет собой твердотопливную ракету-носитель, которую разработали для дешевого пуска на орбиту небольших космических аппаратов. Запуск ракеты могут производить с помощью мобильной пусковой установки, что позволяет минимизировать время и усилия. Для подготовки к запуску нужно до 24 часов и шесть человек персонала.

Известны некоторые детали китайской космической программы. В числе приоритетов 2018 года — подготовка третьего запуска ракеты «Чанчжэн-5». Стоит сказать, что второй старт в июле прошлого года завершился неудачей, причем причины провала миссии широкой общественности до сих пор озвучены не были.

Интерес к «Чанчжэн-5» обусловлен тем, что это самая мощная китайская ракета-носитель, которая по показателю выводимой полезной нагрузки лишь немного уступает знаменитому американскому «гиганту» Delta IV Heavy, опережая при этом европейскую «Ариан-5». Стоит отметить, что «Чанчжэн-5» играет важную роль в «лунной» программе Китая.

Среди других приоритетных космических программ КНР, реализация которых частично намечена на текущий год, значится вывод на орбиту новых спутников навигационной системы Beidou. Это конкурент хорошо известному в миру американскому GPS и российской системе ГЛОНАСС. Если все получится так, как планирует руководство КНР, уже к 2020 году китайскую систему можно будет эффективно использовать в самых разных уголках планеты.

Наконец, немаловажным событием для китайской науки в 2018 году должен стать вывод на орбиту спутников для дистанционного зондирования Земли с высоким разрешением «Гаофэнь-5» и «Гаофэнь-6».

Ученые впервые прочитали последовательности ДНК в космосе

Ученые впервые определили последовательности ДНК в космосе, на борту Международной космической станции. О своих исследованиях ученые сообщили в журнале Scientific Reports. Астронавты Пегги Уитсон и Кейт Рубинс прочитали почти полные последовательности геномов кишечной палочки Escherichia coli, бактериофага лямбда, и митохондриальной ДНК домашней мыши. Позднее они провели полный цикл исследования микроорганизмов на МКС, начиная со сбора образцов, выращивания из них клеточных культур и заканчивая секвенированием ДНК. По оценкам ученых, полет на Марс может продлиться от полутора до трех лет. За это время иммунитет космических путешественников, вероятнее всего, будет функционировать хуже, чем на Земле. В то же время, патогенность микроорганизмов в условиях невесомости может вырасти, может повыситься и устойчивость бактерий к антибиотикам. Учитывая время полета, мониторинг активности микроорганизмов придется проводить на борту космического корабля.

С помощью секвенирования ДНК можно решить сразу несколько задач: определить возбудителя болезни, выяснить, как мутирует та или иная бактерия или вирус, и как меняется видовое разнообразие микроорганизмов. Для экспериментов по чтению ДНК на МКС в прошлом году доставили портативный секвенатор MinION и образцы нуклеиновых кислот кишечной палочки, бактериофага лямбда и представителя млекопитающих — домовой мыши.

Часть образцов исследовали на Земле и проводили эксперименты по секвенированию параллельно в космосе и, для контроля, в Космическом центре имени Линдона Джонсона NASA в Хьюстоне под руководством Сары Кастро-Уоллас. С августа 2016 по январь 2017 года было проведено 18 экспериментов (девять на Земле и девять в космосе).

Исследователи сомневались, что чувствительная мембрана секвенатора хорошо перенесет транспортировку на космическую станцию. Тем не менее, прибор не потерял работоспособности. В результате исследователям на МКС удалось полностью определить геномы кишечной палочки и бактериофага, и на 97% — митохондриальный геном мыши.

InSight пробурит Марс на 5 метров

Инсайтом обычно называют проникновение в суть. Журналисты обозначают этим словом эксклюзивную информацию из первоисточника, недоступного для других. Оба эти смысла слились в названии космической миссии InSight (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport), которая станет 12-й в рамках Discovery - программы NASA по изучению планет Солнечной системы. В мае 2018 г. с космодрома Ванденберг стартует ракета Atlas V. Она прибудет к Марсу в ноябре того же года и доставит исследовательский посадочный аппарат, призванный определить размер, состав и агрегатное состояние ядра планеты, состав и структуру мантии, толщину и структуру коры, температуру внутренностей Марса, а также силу, частоту и географическое распределение тектонической активности и частоту падения метеоритов.

Стоимость миссии составляет около $480 млн без учета стоимости ракеты и затрат партнеров из Франции и Германии. В частности, французы предоставили сейсмометр для точных измерений тектонической активности Марса, а немцы - зонд, предназначенный для измерения теплового потока из-под поверхности Марса. Планируется, что инструмент пробурит 5-метровую скважину и благодаря этому сможет определить, сколько тепла исходит из внутренних слоев планеты.

Космические пуски в интересах Пентагона оказались под угрозой

Американские аэрокосмические компании SpaceX, United Launch Alliance (ULA) и Aerojet Rocketdyne (AR), выполняющие заказы по запуску военных спутников, допускают многочисленные нарушения в работе, говорится в отчете службы генерального инспектора Пентагона. Проверяющие обнаружили на производственных объектах этих компаний 181 несоответствие стандарту аэрокосмической промышленности AS9100.Так, в ангарах SpaceX ракетные двигатели Merlin оказались неправильно защищены — сопла и вентиляционные трубы не закрывали крышки. В зонах, где запрещено складывать посторонние предметы, инспекторы нашли банки с газировкой и личные вещи сотрудников. В аналогичной зоне в компании AR нашли мусор и фекалии животных, кроме того, инспекторы обратили внимание на "плохо закрепленные болты" в ряде конструкций.

На объектах ULA нашли несоответствия, связанные с защитой при производстве элементов, чувствительных к статическому электричеству. Это грозит преждевременным отказом электроники космических аппаратов.

Подчеркивает, что подобные нарушения повышают риск неудачных запусков, могут привести к удорожанию проектов и срыву сроков космической программы.

В сентябре американское издание The Wall Street Journal сообщало, что технические и финансовые проблемы заставят Пентагон опираться на российские ракетные двигатели РД-180 по крайней мере до середины следующего десятилетия, то есть на несколько лет дольше, чем первоначально предполагалось.