Астрономический ИИ и наперстки на лазерном луче. Что происходит в современной науке о космосе и сможет ли человечество достичь звезд

— Как скоро машина придет на смену астроному? Смогут ли, например, нейросети полностью вытеснить человека из науки астрономии?

— Потихоньку вытесняют. Во-первых, в области наблюдений мы уже больше полагаемся на телескопы-роботы, чем на человека. Первый шаг был сделан к тому, чтобы удалить наблюдателя от телескопа. Здесь помог интернет. Например, астрономы сидят в Москве, а их телескопы-роботы, созданные в Лаборатории космического мониторинга проф. В. М. Липунова (ГАИШ МГУ), разбросаны по всей территории нашей страны, а также на юге Африки, на Канарских островах и в Южной Америке. И все они работают автоматически. Это реально роботы! Астроном дает им определенное задание и несколько дней не контролирует их: они сами каждую ясную ночь открывают купол, наводят телескоп, получают данные, потом присылают нам. Работа астронома сильно облегчилась, стала не такой нудной и тяжелой, хотя романтика теряется …

Во-вторых, когда уже получен материал (а его очень много сейчас получают, потому что телескопы-роботы смотрят и смотрят, пишут и пишут небо!), раньше всё обрабатывали руками, а теперь это делают программы (можно назвать их искусственным интеллектом). Мы их обучаем, показываем, какие объекты нам нужно выделять (например, вспышки сверхновых звезд), и после показа нескольких вариантов они сами начинают работать.

Что остается астроному? Писать статьи, защищать диссертации, выступать на конференциях и придумывать, на что именно нужно смотреть, чтобы это как-то двигало науку, находить новые направления исследований. Полностью машина никогда человека не вытеснит.

— Какие три загадочных явления во Вселенной, пока еще не объясненные наукой, поражают лично вас больше всего?

— Темная энергия, темная материя, отсутствие жизни и интеллекта во Вселенной. Две из этих проблем сугубо научные. Мы нашли вещество, которое есть в Галактике, определяет ее гравитацию, и его очень много, больше чем звезд. Природу этого вещества мы пока не знаем. Кстати, точнее говорить не о материи, а именно о темном веществе.

Темная энергия — это некая антигравитация, которая действует на просторах между галактиками, расталкивает их, ускоряет их разлет, но абсолютно непонятны причины этого явления.

Отсутствие жизни я еще мог бы как-то объяснить (ее трудно найти, она может быть скрыта под поверхностью планет), но то, что мы не можем найти цивилизаций, — это совершенно непонятно! Наша цивилизация очень молода: всего сто лет назад мы научились радиосвязи, пятьдесят лет назад начали летать в космос. А почему нет тех, которые намного раньше нас стали это делать? Почему никто не гремит по всей Вселенной своими радиопередатчиками, своими ракетами? Мы их ищем, но их нет, и это большая загадка. Трудно поверить, что мы одни, ничего особенного в нас нет — мы обычный продукт природы. Непонятно, почему она в других местах не создала того же или даже чего-то более продвинутого?

— Насколько нужно приблизиться к экзопланете, чтобы понять, что она пригодна для жизни землян? Существуют ли сегодня методы, позволяющие дистанционно точно выявить наличие на экзопланетах атмосферы и гидросферы?

— Эти методы рождаются. Сегодня мы не можем этого сделать со стопроцентной уверенностью, нам не хватает мощности телескопов, но они уже строятся. Буквально сейчас, в конце этого года, должен быть сдан в эксплуатацию телескоп с объективом диаметром 40 метров! Это — фантастика! Такой телескоп был бы в состоянии не только видеть экзопланеты, что позволяют и более скромные устройства, но и анализировать их атмосферу, искать там кислород, пары воды, то есть всё то, что определяет условия для существования жизни.

Это телескоп Европейской южной обсерватории (ESO). Нас приглашали в коалицию, но у нас не нашлось ста миллионов долларов для этого, так что мы будем наблюдать со стороны, как другие занимаются этой работой. Такой телескоп очень многое сможет, но в перспективе есть и гораздо более пробивные проекты, которые приблизительно к 2030 году могут быть реализованы, — это космические телескопы, которые будут детально анализировать атмосферу далеких планет: их полный газовый состав и температуру. Нам станут понятны условия на этих планетах, и если они будут близки к земным, то, скорее всего, и нам там будет неплохо, и какая-то жизнь там могла зародиться.

— Какие двигатели сегодня считаются самыми перспективными для полетов за пределы Солнечной системы? Стала ли в наши дни возможность создания фотонного двигателя более реальной, чем это было 50 лет назад?

— В том виде, в каком это описывается в фантастических романах — огромные фотонные звездолеты на антивеществе, — всё это стало еще менее реальным и вряд ли когда-нибудь будет реализовано.

Но сегодня появились интересные альтернативы. Те же ядерные ракетные двигатели, которые еще в конце 1950-х годов придумывали, а в начале 1960-х испытывали. Тогда поняли, что они очень опасны, но сейчас дело идет к тому, чтобы всё-таки сделать их надежными. Я думаю, что ядерный двигатель, точнее — ядерный буксир, будет реально работать. Главное — вывести его на орбиту, а там он уже становится безопасным. Технологии дорогие и сложные, появятся они, наверное, лет через 10–15. Это то, что выглядит реальным.

Менее реальна идея, предложенная недавно выпускником физфака МГУ Юрием Мильнером. Это очень красивая идея. Мильнер — молодой физик-теоретик, ставший предпринимателем и миллиардером, живущий сейчас в Калифорнии и поддерживающий науку. Он дал сто миллионов долларов на проект межзвездного космического аппарата.

Наличие людей на его борту не предполагается: запустить куда-то человека с большой скоростью — это очень дорого, сложно и маловероятно. В этом проекте — Breakthrough Starshot — предполагаются автоматические аппараты, размером с наперсток и даже меньше. Они будут привязаны к тоненькой зеркальной пленке, на которую с Земли будет направлен лазерный луч.

Возить источник энергии вместе с ракетой — очень тяжело, разумнее подавать энергию на аппарат с нашей планеты, то есть «давить» лазерным лучом на зеркальный парус. Это вероятный первый вариант межзвездных перелетов. Межпланетные мы уже освоили, а вот межзвездные на современных ракетах займут сотни тысяч лет. Значит, нужно научиться летать очень быстро. Если проект Мильнера будет реализован, мы реально сможем отправить аппараты к тем мирам, где ожидаем найти условия для жизни.

— Некоторые фантасты (например, Иван Ефремов и Станислав Лем) любили «отправлять» к звездам гуманитариев, и созданная в 1960 году Международная академия астронавтики имела секции общественных и гуманитарных наук. Как вам кажется, будут ли гуманитарии летать в глубокий космос? Какие задачи по своим специальностям они могли бы там решать?

— Если глубоким космосом считать области вне Солнечной системы, то мне кажется, что люди туда вообще не будут летать. В этом нет необходимости, и при этом возникают колоссальные технические проблемы. Но есть необходимость общения разных цивилизаций на межзвездных расстояниях, и тут роль гуманитария, наверное, главная. Техники могут обеспечить средство связи, но они не могут сказать, какое содержимое надо вложить в послания или, наоборот, как расшифровать те сигналы, которые к нам приходят. Каждый раз у нас меняется отношение к тому, что может иная цивилизация воспринять от нас и что она нам может послать.

Мы ведь уже такие попытки предпринимали: посылали радиосигналы, радиоизображения, последние послания — это видеопластинки со слайдами. Каждый раз приходят сомнения: то, что нам кажется понятным и очевидным, будет ли понятно тем, иным? Тут для гуманитария самое профильное направление работы. Сравнивая разные земные народы и культуры, разные стили и способы мышления, а также сравнивая уровни интеллекта умных животных и способы их коммуникации, нужно вырабатывать какие-то универсальные принципы, которые позволили бы нам пообщаться с неведомой цивилизацией. Для этого гуманитарии необходимы, а для полета… Я не думаю, что полет человека к другим звездам вообще реален. Физика ставит тут определенные границы, и как преодолеть их — пока возможностей не видно. Гуманитарий будет заботиться о «контенте», то есть что именно вложить в послание, а техник — как и каким образом это послание отправить вдаль.

— Сколько небесных тел в Солнечной системе пригодны (или условно пригодны) для колонизации человеком? По силам ли уже сегодня людям терраформирование и создание атмосферы? Возможна ли колонизация Солнечной системы без объединения общечеловеческих усилий?

— Смотря, что называть колониями. В Антарктиде работают большие научные станции. Это колонии? Да, колонии: там сотни ученых, сотни инженеров и техников работают. Им помогают с Большой земли, снабжают (картошка ведь в Антарктиде не растет). Уже сегодня такие же колонии можно основать на Луне и на Марсе. И там и там вполне пригодные условия для жизни. Мы даже знаем, где именно можно эти колонии развернуть, но если они будут совершенно автономные, отделенные от Земли, — это дело более сложное. Нужны будут технологии производства продуктов, кислорода и прочих необходимых для жизни на этих планетах вещей. В принципе они уже есть: и на Луне, и на Марсе можно организовать полный цикл производства и снабжения для колонистов.

Терраформирование имеет в виду совсем другое: в принципе подготовить планету для жизни в любой точке ее поверхности, создать атмосферу, запустить реки, сделать всё как на Земле.

Шансов на это у Луны и Марса почти никаких — они не обладают ресурсами для этого, и взять их неоткуда. Привезти же со стороны в ближайшие несколько сот лет вряд ли получится. Есть разговоры, чтобы ронять туда ядра комет, которые содержат большое количество льда, но лед — это еще не всё. Мы ведь дышим воздухом, который на три четверти состоит из азота. А где там взять азот? Его нет в кометах, нет и на Марсе ни в какой форме. Я не верю в терраформирование, но верю, что колонии научные, научно-технические оазисы, на этих планетах будут. Они сегодня совершенно реальны, дело за тем, чтобы найти деньги и необходимость их создания. Они нужны для исследований этих планет, а опыт показывает, что исследовать роботами намного практичнее, чем руками человека.

На Луне человек побывал, на Марсе, безусловно, тоже побывает — это дело престижа, а не техники. Кому очень захочется, те отправят людей туда. Наверное, это будут американцы или китайцы, и это будут, конечно, чисто политические, эмоциональные экспедиции, чтобы показать своему народу, как круто они в космонавтике продвинулись. Для изучения планет это мало что даст. Я пессимист в этом отношении. Мне кажется, что планеты не для свободной жизни человека на них, а прежде всего для исследования.

— Эксперименты на орбите показали, что в невесомости возможны принципиально новые, отличные от земных, технологии конструкционных материалов, металлургии, фармакологии, оптики и кристаллографии. Как вы оцениваете перспективы появления промышленного производства в космосе? Как скоро это может стать экономически выгодным?

— Разговоры об этом идут уже 40 лет, но пока ни одна новая технология на орбите не родилась, хотя и были эксперименты. Да, кристаллы лучше должны расти в невесомости, но оказывается, что и в растворах они растут точно так же. В растворах тоже невесомость. Ни одного кристалла, который был бы идеальнее, чем выращенные в земных условиях, на орбите не получили.

Фармакология? За 40 лет ни одного лекарства, даже экспериментального, там не сделали. Вообще, ни одна новая технология не появилась, хотя на орбитальных станциях над этим работают. Есть некоторые идеи, связанные с изучением космоса. Что-то нельзя сделать на Земле в принципе. Например, нельзя принимать на поверхности Земли длинноволновое радиоизлучение, а оно очень интересное, оно приходит из далеких областей Вселенной, но не проходит сквозь атмосферу нашей планеты. Значит, его нужно наблюдать на орбите, и мы уже начали. То же с ультрафиолетовым и рентгеновским излучением, которые мы на Земле не принимаем, но это всё наука, а не технологии. На Земле изготавливать всё гораздо дешевле и практичнее, и я не вижу ничего такого, что нельзя было бы сделать здесь, а в условиях невесомости можно.

— Может ли современный человек повлиять на деятельность Солнца? Скажем, взрыв всего накопленного на Земле ядерного оружия вблизи нашего светила мог бы изменить физические процессы в нем?

— На Солнце регулярно происходят вспышки. Магнитные поля разгоняют там частицы, и локальные места на поверхности нашего светила практически взрываются. В неделю регистрируется как минимум по одной такой вспышке, и это полный ядерный арсенал земного шара, взорванный одновременно. Для Солнца — это комариный укус, масштабы здесь совершенно несравнимы, и мы ничего не сможем с ним сделать. И это к лучшему.

— Как вы относитесь к идеям русских космистов и к проектам космических государств наподобие проекта «Асгардия»?

— Мы пока не организовали колонии на поверхности других планет, а уж в межпланетном пространстве… Идей таких много было. Циолковский об этом говорил. Но в чем необходимость? Развиваться любая технология будет, только когда ее что-то подталкивает, когда возникает какая-то необходимость. Когда совсем никак без нее, тогда только вкладывают в нее какие-то ресурсы. А в чем необходимость космических государств? Почему тут, на Земле, нельзя, а там можно жить? Здесь можно создать нормальные, комфортные условия, а там дикая космическая радиация, дефицит ресурсов и т. д.

Мы разведали, что на кометах (а это большие ледяные глыбы, многокилометровые летающие в космосе айсберги!) есть водяной лед, метан, аммиак. Из этого можно что-то делать. Там есть пещеры, в которых можно организовать колонии и они будут защищены от радиации. Не надо создавать, надо использовать то, что уже летает по Солнечной системе. Мы открыли несколько десятков тысяч комет и более миллиона астероидов. Если есть у кого-то желание отделиться от Земли и зажить своей жизнью, то уже есть площадки. Только зачем это нужно? На Земле ведь остались еще необитаемые острова, можно уплыть туда и создать свое государство. Я читал старые книжки Циолковского, и у него там совершенно завиральные идеи: о том, что люди будут жить вечно, что они станут электронными созданиями, облаками эфира и т. д. Это даже не фантастика, а сплошная фантазия.

Николай Федоров был библиотекарем и с техникой не имел никаких контактов. Он был очень умный, книжки читал и других приобщал к этому, но что он может рассказать современному человеку о жизни в космосе? Какое он имел о ней понятие?

Космистов к их идеям подталкивала неблагополучная жизнь на Земле, и им очень хотелось какой-то перспективы. О технологиях они не думали. Не думали, что жизнь на Земле станет комфортной, достаточно безопасной. Мы создали почти райские условия тут, зачем же человеку искать какое-то еще место в космосе?

— Насколько астрономически образованы современные люди, каков запрос на популяризацию астрономического знания и нужна ли астрономия в школе?

— Это самый сложный вопрос. Никакого счетчика здесь нет. Раньше можно было сравнить тиражи книг по разным направлениям: по филологии, по физике, по химии или по астрономии. По тиражам и можно было судить о количестве заинтересованных лиц. Сейчас это невозможно, тиражи книг не отражают интересы. Люди перестали читать, и понятно почему: есть альтернативы, и знания можно получить бесплатно, прямо «в уши» или «в глаза» с экрана.

Если брать количество просмотров каких-то серьезных научно-популярных сайтов, то здесь тоже непонятно: например, я читаю какую-то более-менее серьезную лекцию в интернете, и 10 000 человек заинтересованных на 150-миллионное наше население — это реальная цифра. Ну а если я даю какое-то интервью (я — астроном, кто может захотеть меня послушать?), там может быть 4 миллиона просмотров. Откуда такая цифра? Я смотрю отзывы, комментарии и вижу, что это люди, не особо интересующиеся наукой. Они просто подвержены влиянию рекламы и раскрученного имени.

Так что взвесить количество заинтересованных наукой людей сегодня крайне трудно, счетчика здесь нет. Есть соцопросы, по которым каждый третий россиянин старше 18 лет считает, что Земля стоит на месте, а вокруг нее Солнце обращается. Может быть, это как-то отражает низкий уровень астрономических знаний? Соцопросы в Западной Европе, более продвинутой в науке, чем мы, показывают 30% людей с такими же представлениями. Большинству же людей вообще всё равно, что вокруг чего вращается. Неясно, как вообще средний уровень научных знаний и интересов можно измерить.

Школьная астрономия кому-то, конечно, нужна. В советское время, когда я был школьником, астрономия была обязательным предметом. В 10-х классах ей обучали всех. В результате из нашей параллели (между прочим, физико-математической школы) вышло два астронома: мы оба преподаем в МГУ и занимаемся наукой. Получается, астрономия только нам и была нужна? С другой стороны, что значит нужна? Если не как профессия, а как расширение кругозора, как более широкий взгляд на мир, на Вселенную астрономия, наверное, нужна каждому интеллигентному человеку. Стоит ли ее в школе учить? И как учить? Я не знаю.

Мы пишем учебники для школ, надеемся, что они интересные и понятные, а учителя часто говорят, что 32 часа астрономии в год — это так мало по оплате, что в новый предмет мы ни сами погружаться не будем, ни детей мучить не станем.

Если взять литературу, то часов на нее в школе много, но так ли необходимо всем «Анну Каренину» читать или «Войну и мир»? Считается, что их надо знать, чтобы быть патриотами, но, может быть, больше патриотизма в том, чтобы знать, с какими трудностями мы осуществляли первые космические полеты? Знать, как люди гибли на производстве, на испытаниях, но всё же оказались первыми.

В небольшом количестве, но астрономия в школе нужна. Правда, и химик вам скажет, что химия нужна — без нее никуда, и физик про свою науку то же самое скажет. Где-то в Африке ее вообще не преподают, а в Южной Корее, например, преподают (меня туда специально приглашали учить астрономии детей с 4-го по 11-й классы). Казалось бы, зачем южнокорейцам астрономия? Оказывается, что без фундаментальных предметов (и астрономии, и физики) не вырастишь хорошего инженера. Его нужно учить в таком широком диапазоне, чтобы он не за другими инженерами шел, а впереди них. В Южной Корее сначала сильно развили владение английским языком у школьников, потом дали им фундаментальные науки, а теперь у них такие инженеры, что и автомобили хорошие делают, и танкеры крупнейшие в мире, и ракеты неплохие. «Роскосмос» недавно заключил с этой страной договор, и неизвестно, кто кому больше будет помогать. Китайцы так же поступили — там все наши книжки переводят.

Школьная астрономия не менее необходима, чем родной язык, литература или история. Астрономия — это не просто предмет, это — стимул, катализатор, побуждающий быть любознательными. Из любознательного человека вырастет и инженер толковый, и врач хороший. А профессиональных астрономов много и не надо.