2021_01

древнескандинавского Тора, древне- вторым по опасности после наводне-
сирийского Тешупа. На изготовлен- ния природным бедствием2. Особен-
ной в  Месопотамии печати, датиро- но опасны молнии, ударяющие в  ме-
ванной примерно 2200 г. до н.э., изо- ста хранения горючих материалов. При
бражена богиня, стоящая на плечах этом зачастую дело не ограничивает-
крылатого создания и  держащая по ся только экономическими потерями.
пучку молний в  каждой руке. За ней Так например, в Люксембурге в 1807 г.
в  четырехколесной повозке изобра- ударившая в оружейный склад молния
жен бог погоды, вызывающий гром стала причиной возгорания бочек с по-
ударом хлыста. Молния также являет- рохом. В результате взрыва и пожаров
ся эмблемой богини Тянь Му в китай- было разрушено два квартала города,
ской мифологии. Тянь Му почиталась а сотни людей погибли.
как одна из пяти сановников «Мини-
стерства Гроз» под председательством В настоящее время основной ущерб
Лэй Цу, Бога Грома, которому также от молниевых разрядов связан с нару-
помогает Лей Кунг, бьющий в  бара- шением работы электрических сетей,
бан Повелитель Грома. Многие ранние без которых жизнь современного че-
статуи Будды изображают его с  зуб- ловека практически немыслима. Речь
чатой молнией в правой руке. Буряты здесь идет не только о  банальных те-
считали, что их бог создает молнии, левизионных и радиопомехах. Неред-
бросая камни с  неба. Некоторые ин- ки случаи, когда удары молнии при-
дейские, североамериканские и афри- водили к  долговременным перебоям
канские племена сохраняют веру в то, с электрической энергией. Так, поздно
что молния создается некоей магичес- вечером 13 июля 1977 г. молния стала
кой птицей, пикирующей с облаков на причиной отключения электричества
землю. в Нью-Йорке, которое продлилось це-
лые сутки. Отсутствие привычных благ
Ассоциирование молнии с орудием превратило внешне цивилизованных
возмездия богов, вероятно, связано горожан в дикарей: начались массовые
с тем, что чрезвычайно быстротечный грабежи и общественные беспорядки,
многокилометровый разряд, сопро- значительно повысился общий уровень
вождающийся яркой вспышкой све- агрессии. Более полутора тысяч магази-
та и  раскатом грома, всегда казался нов оказались разорены местными жи-
людям чем-то пугающим и  опасным. телями, а оценки общего ущерба от су-
И не зря. точных беспорядков варьировались от
300 миллионов до миллиарда долла-
Молниевые разряды представля- ров. Огромной проблемой стало спа-
ют реальную угрозу не только жизни сение застрявших в лифтах людей. Со-
и  здоровью людей, но и  работоспо- всем недавно, в  2011 г. взрыв транс-
собности технических устройств. По- форматора в результате удара молнии
следнее особенно актуально в  эпо- в  Ирландии стал причиной серьезно-
ху слаботочной электроники, кото- го сбоя работы дата-центров компа-
рая чрезвычайно уязвима к порождае- ний Microsoft и Amazon. Клиенты поте-
мым молниями индукционным токам. ряли доступ к медицинским сервисам
Причиняемый молниями ущерб труд-
но переоценить. Так, по данным аме- 2 Данные по Rakov V.A. Lightning: Physics
риканской статистики за 1966–1995 гг. and effects / V.A. Rakov, M.A. Uman New
в США в год от молний гибнет пример- York: Cambridge University Press, 2003.
но 85 человек и  еще несколько сотен 687 p.
получают травмы, что делает молнию
47
Земля и Вселенная, 1/2021

Amazon, произошли сбои в бизнес-при- километров, охватывающих молние-
ложениях Microsoft, а также приложени- вые разряды и  движения воздуха во
ях других компаний. Восстановление всей грозовой системе.
больших объемов данных потребовало
около двух суток. Угроза нарушения ра- Даже молния, будучи самым из-
боты онлайн-приложений быстро при- вестным из проявлений атмосферного
обретает глобальный экономический элект­ричества, изучена относительно
характер в связи с тенденцией массо- слабо. Показательным примером э­ того
вого перехода к  работе через удален- факта является список десяти наибо-
ный доступ. Таким образом, основная лее акт­ уальных проблем физики мол-
практическая ценность изучения мол- нии, приведенный в недавнем обзоре3.
ниевых разрядов связана с совершен- Возглавляют его вопросы о том, каким
ствованием методов защиты от них. образом происходит инициация мол-
нии в  облаке и  какие физические ме-
Кроме чисто прикладных аспектов, ханизмы отвечают за распространение
изучение явлений атмосферного элект­ различных типов молниевых разрядов.
ричества представляет огромный тео­ Сами авторы выражают свое отноше-
ретический интерес. Хотя исследова- ние к  современному уровню понима-
ния электрического пробоя в  воздухе ния физики молнии следующей яркой
ведутся уже многие десятки лет, до сих фразой: «Размышляя о  том, как мно-
пор не создана исчерпывающая теория, го мы знаем о  сложных экзотических
позволяющая количественно описать, астрофизических объектах, расположен-
а в некоторых случаях даже качествен- ных в другой части вселенной, кажется
но объяснить динамику некоторых на- поразительным, что мы не понимаем ос-
блюдаемых в лабораторных и природ- нов процесса зарождения привычной всем
ных условиях процессов. Можно сказать, молнии в облаке, находящемся всего в не-
что сегодня физика атмосферного элек- скольких милях над нашими головами»
тричества во многом находится на ста- (перевод авторов).
дии сбора экспериментальных данных.
ОТЦЫ-ОСНОВАТЕЛИ
Сложность изучения явлений атмо­ УЧЕНИЯ ОБ АТМОСФЕРНОМ
сферного электричества обусловлена ЭЛЕКТРИЧЕСТВЕ
как большим количеством электроди-
намических, плазмохимических и тер- Может показаться, что отсутствие про-
модинамических процессов, сопрово- работанной теории атмосферного элек-
ждающих пробой, так и принципиаль- тричества связано с недостаточно дол-
но стохастическим характером разви- гим периодом его изучения, что, ко-
тия разряда. Кроме того, исследование нечно же, не верно. На сегодняшний
активных геофизических систем в це- день история исследований молнии
лом и экстремальных атмосферных яв- насчитывает около 250 лет. Главным
лений в частности объективно связано зарубежным основоположником дан-
с большими трудностями, обусловлен- ной области науки является Бенджамин
ными, прежде всего, масштабностью Франклин, причем он увлекся изучени-
происходящих в  них явлений. Вели- ем атмосферного электричества в воз-
чины физических параметров, харак-
теризующих активную атмосферу, из- 3 Dwyer J.R. The physics of lightning  /
меняются на 15 порядков величины: от J.R. Dwyer, M.A. Uman // Physics Reports.
атомных расстояний, актуальных для 2014. jan. V. 534, No. 4. P. 147–241.
процессов электризации грозового об-
лака, до масштабов в д­ есятки и с­ отни Земля и Вселенная, 1/2021

48

расте 40 лет, когда случайно зашел на электрических явлений и  порождаю-
популярную лекцию доктора Спенса. щих их причин. В этом же трактате Ло-
Сразу после этого Франклин выписыва- моносов, среди прочего, сформулиро-
ет из Англии все существующие к тому вал идею безындукционного механиз-
моменту приборы и начинает свои зна- ма зарядки грозового облака. В своем
менитые исследования. Уже через год сочинении он утверждает: «…того ради
он заводит переписку с Коллинсоном, нет сомнения, что натуральной в возду-
в которой излагает основы окончатель- хе электрической силы суть те же при-
но оформившейся позднее франклино- чины, то есть трение или теплота, раз-
вой теории электричества. Именно он но или совокупно». Ломоносов справед-
впервые заговорил о том, что электри- ливо связывает электризацию облач-
чество крайне популярной тогда лей- ных частиц с конвекцией: «Что трение
денской банки и молнии имеют единую паров на воздухе приключиться и произ-
природу и предложил способ извлече- вести электрическую силу может, о том
ния грозового электричества. Под влия­ нет ни единого сомнения… трению па-
нием идей Франклина в  1752 г. фран- ров чрез встречное сражение оных быть
цузский священник Далибар во время должно; встречному сражению не отъ­
грозы извлек искру из установленного инуда воспоследовать, как от противных
у себя во дворе изолированного метал- течений воздуха, в  котором оные пары
лического штыря. В том же 1752 г. был держатся…» Таким образом, причиной
проведен знаменитый и крайне опас- электризации ученый считает «… дви-
ный опыт Франклина по извлечению жения воздуха, к  горизонту перпенди-
искры из металлического ключа, ви- кулярные, … которые не токмо гремя-
севшего на нити, к которой был привя- щей на воздухе электрической силы, но
зан запущенный во время грозы воз- и  многих других явлении в  атмосфе-
душный змей, снабженный металличе- ре и вне оной суть источник и н­ ачало».
ским штырем. От ключа Франклин за- Установив причину соударения ча-
рядил лейденскую банку и провел с ней стиц, ­Ломоносов переходит к «микро-
серию экспериментов, окончатель- физике», рассматривая электризацию
но подтвердив электрическую приро- на языке движения молекул. Академик
ду молнии. Он же изобрел громоотвод заявляет, что «…остается исследовать,
и впервые сформулировал закон сохра- есть ли на воздухе те материи и так ли
нения заряда. расположены, чтобы встречным их дви-
жением возбуждена быть могла элек-
В России своими работами по атмо­ трическая сила. Двоякого рода мате-
сферному электричеству прославились рии к сему требуются: первое те, в коих
современники Франклина: профессор электрическая сила рождается; вто-
Георг Вильгельм Рихман и величайший рое – которые рожденную в себя прини-
русский ученый-энциклопедист Михаил мают. Между сими электрическую силу
Васильевич Ломоносов. крепче всех вода в себя вбирает, которой
­безмерное множество в воздухе обраща-
Будучи теоретиком, Ломоносов на- ется… В числе тел, в которых она тре-
писал обстоятельный трактат «Слово нием возбуждается, великое действие
о явлениях воздушных, от электричес­ производят, жирные материи, которые
кой силы происходящих». В  этом по- пламенем загореться могут». В том чис-
разительном по своей глубине сочине- ле приводится и описание физической
нии ученый представляет передовую природы «жирной материи»: «Меж-
по тем временам теорию атмосферного ду тем жирные шарички горючих паров,
электричества и предлагает детальную
программу исследований атмосферных 49

Земля и Вселенная, 1/2021

­которые ради разной природы с водяны- ­машины не токмо где инде, но и  с  Ва-
ми слиться не могут и ради безмерной шего двора столяра за деньги не мог до-
малости к  свойствам твердого тела стать. И для того по сие время вместо
подходят, скорым встречным д­ вижением земной машины служат мне иногда об-
сражаются, трутся, электрическую силу лака, к  которым я  с  кровли шест вы-
рождают, которая, распространяясь по ставил». Стоит также отметить, что ру-
облаку, весь оный занимает». Порази- ководство тогдашней Академии Наук
тельно, что идеи, высказанные Ломоно- всячески пыталось дискредитировать
совым в XVIII веке по своей сути мало учение Л­ омоносова, расценивая ма-
отличаются от современных представ- териалистическую идею атмосферно-
лений, о чем будет сказано ниже. го электричества как кощунственную.
Примечательно, что работы Ломоно-
К чести Ломоносова стоит отметить, сова и Франклина независимо друг от
что на пути к  своим открытиям ему друга появились практически одновре-
приходилось преодолевать не только менно. Во избежание обвинений в пла-
научные проблемы. Переписка ученого гиате Ломоносов был вынужден аргу-
с его покровителем графом Шуваловым ментированно отстаивать свои науч-
свидетельствует о постоянной нехват- ные достижения.
ке денежных средств на проведение
исследований. Кроме того, существо- Еще одним выдающимся ученым,
вали и  чисто технические трудности. оставившим свой вклад в  науке, был
Так, в том же письме патрону Шувало- действительный член Российской Ака-
ву академик отмечает: «Я могу уверить демии наук и художеств, друг и сорат-
Ваше превосходительство, что в  мас­ ник Ломоносова Георг Вильгельм Рих-
теровых людях здесь великая скудость, ман. Прямо у себя дома Рихман соорудил
так что для делания себе электрической грозовую машину, изолированный ме-
таллический шест, соединенный с элек-
трическим указателем, который можно
назвать первым в мире электрометром.
Впоследствии к указателю была подсо­
единена и лейденская банка. С помощью
своей установки Рихман провел множе-
ство измерений, изучая «электрическую
силу» в ясную и грозовую погоду. Основ-
ной научной работой Рихмана является
законченный в июле 1753 г. доклад «Речь
об опытах, примененных над электричес­
кою силою посредством машины элек-
трической, показывающей величину
сея силы, и о сходстве ­явлений, произве-

50 Рис. 1. Гравюра академического мастера
Ивана Соколова, посвященная гибели
профессора Рихмана во время эксперимента
6 августа 1753 года. Художник должен был
зарисовать возникающие искры, чтобы
потом проиллюстрировать научную
работу Рихмана, и стал свидетелем
трагедии

Земля и Вселенная, 1/2021

денных искусством такой силы, с явле- ного разрешения порядка 1 мкс, что
ниями натуральной силы электричес­ уже достаточно даже для регистрации
кой». В нем был дан исчерпывающий наиболее быстрого импульса возврат-
обзор всех важнейших эксперимен- ного удара.
тальных исследований того времени,
в том числе выполненных самим уче- В начале XX столетия удалось зафик-
ным в 1745–1753 гг. К сожалению, ис- сировать разветвленность нисходящего
следования Рихмана не продлились лидера молнии, измерить среднее чис-
долго. ­Ученый погиб во время грозы ло импульсов в рамках одной молнии
26 июля (6 августа по новому стилю) и времена между импульсами. Начиная
1753 года. Он находился рядом с элек- с 1930-х годов стали проводится опти-
трометром, когда от незаземленно- ческие наблюдения, выявившие асим-
го штыря отделилась шаровая молния метрию развития положительных и от-
и ударила в висок Рихмана, прошла че- рицательных лидеров молнии. Сегодня
рез все его тело и на выходе в деревян- активно используются высокоскорост-
ный пол разорвала подошву ботинка. ные оптические камеры с частотой кад­
Смерть наступила мгновенно. Показа- ров до 300 тыс. в секунду для сбора ин-
тельно, что тогдашняя Академия наук формации о  параметрах молниевых
не только не оценила подвиг павшего лидеров.
жертвой науки ученого, но и, несмотря
на усилия Ломоносова, отказала вдове Начиная с 60-х годов прошлого века
в пенсии на воспитание троих малолет- одним из способов исследования па-
них детей. Более того, даже полагавше- раметров молниевого канала стал за-
еся Рихману жалование за день гибели пуск в облако специальных ракет, тя-
не было выплачено. нущих за собой заземленный провод.
Возможность получения искусствен-
ВАЖНЕЙШИЕ СОВРЕМЕННЫЕ ных молний была высказана в 1958 г.
МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ Ньюманом и  в  1961 г. Бруком. Пер-
ЯВЛЕНИЙ АТМОСФЕРНОГО вая триггерная молния была получе-
ЭЛЕКТРИЧЕСТВА на в  1960 г. запуском небольшой ра-
кеты с исследовательского судна у за-
Сегодня исследования атмосферного падного побережья Флориды, а  пер-
электричества одновременно ведут- вая искусственная молния, ударившая
ся по многим направлениям. Одним в землю, была инициирована в 1973 г.
из самых очевидных методов являет- во Франции.
ся фото- и видеосъемка. Именно благо-
даря ему еще в конце XIX века удалось Поднимаясь в  облако, ракета пере-
показать, что после контакта с землей носит вместе с  собой потенциал зем-
по каналу молнии распространяется ли, что приводит к  усилению поля на
не один, а  несколько последователь- ее заостренном конце и, как следствие,
ных импульсов тока. В  1900 г. Чарльз к индуцированной инициации так на-
Бойс изобретает свою знаменитую ка- зываемой триггерной молнии (rocket-
меру (камера Бойса), с  помощью ко- triggered lightning).
торой впервые удалось измерить ско-
рость нисходящего лидера молнии. Действительно, зная место и  вре-
В  дальнейшем он усовершенствовал мя заземления канала молнии, иссле-
свое изобр­ етение, достигнув времен- дователь может заранее заготовить
всю необходимую измерительную ап-
Земля и Вселенная, 1/2021 паратуру, что позволяет ему извлекать
­экспериментальные данные с  макси-
мальной эффективностью. К  тому же,
на нескольких первых сотнях метров

51

Начальная стадия Лидер/Возвратный удар
Натурный ––
канал ––
––

––
––

–
–
–
–
–
–
2 × 102 м/c+
105 м/c+
107 м/c+

108 м/cМедный
провод Канал вдоль
провода
~300 м

1–2 с (Сотни мс) (Десятки мс)

Восходящая Восходящий Начальный Бестоковый Нисходящий Восходящий
ракета положительный непрерывный интервал отрицательный возвратный
лидер ток лидер удар

Рис. 2. Последовательность событий, происходящих при инициации триггерной молнии

классическим способом. Адаптированный рисунок из работы Rakov V.A. A Review of Triggered-
Lightning Experiments / V.A. Rakov. 30th International Conference on Lightning Protection Cagliari, Italy,

September 13–17, 2010

от земли канал молнии, предопреде- молнии ниже точки соединения меди
ляемый положением провода, являет- с  кевларом начинает развиваться
ся почти идеально прямым, что очень в  виде отрицательного ступенчатого
удобно с  точки зрения проверки тео- лидера (рис. 3), что п­ озволяет изучать
ретических гипотез, многие из кото- его свойства на достаточно близком
рых дают большие ошибки для кана- расстоянии.
лов, отличных от вертикальных. Если
провод целиком состоит из меди, он Еще со времен появления первых
пол­ностью определяет нижнюю часть электрических машин огромную роль
траект­ ории молнии от точки ее старта в изучении атмосферного электричест­
до земли (рис. 2). Это позволяет изме- ва играют лабораторные исследова-
рить параметры не только восходящей ния. Современные генераторы высо-
с заостренного конца ракеты молнии, кого напряжения позволяют создавать
но и  последующих стреловидных ли- искровые разряды длиной в н­ есколько
деров и связанных с ними импульсов сотен метров. Хотя многокилометро-
тока возвратного удара. Если среднюю вая молния, в  отличие от метрового
часть медного провода заменить кев- слаботочного лабораторного лидера
ларовой вставкой, то, поскольку кев- с током и проводимостью канала по-
лар является хорошим изолятором, рядка 1 А  и  1 См/м соответственно,
нисходящая часть канала ­триггерной обладает гораздо большей энергети-
кой, физические основы распростра-
52
Земля и Вселенная, 1/2021

~105 м/c ~105 м/c +
105–108 м/c
+ +
++ +
++ +
+ +
~105 м/c +
~102 м/c +
+ ++
+ ++ ~102 м/c

2 × 102 м/c ~150 м Медный ~105 м/c ~1,2 км 107–108 м/c
провод –––
400 м Кабель –
50 м из кевлара

Медный
провод

~3 с ~6 мс ~1 мс 10–100 мкс

Восходящая Восходящий Двунаправленный Восходящий Восходящий
ракета положительный лидер возвратный положительный
удар
лидер лидер

Рис. 3. Последовательность событий, происходящих при высотном способе инициации

триггерной молнии. Адаптированный рисунок из работы Rakov V.A. A Review of Triggered-
Lightning Experiments / V.A. Rakov. 30th International Conference on Lightning Protection Cagliari, Italy,

September 13–17, 2010

нения их каналов имеют много обще- фективно использовать для его изуче-
го. Даже несмотря на то, что нагретый ния различную аппаратуру, совместное
до десяти тысяч градусов канал мол- использование которой уже дало ряд
нии с характерным током в несколь- важнейших результатов, недоступных
ко сотен ампер является не искрой, для полевых измерений.
а дугой (его проводимость и продоль-
ное поле составляют порядка 104 См/м Одно из ведущих мест в области экс-
и 104 В/м соответственно), создающая периментов с  газовыми разрядами
данный канал стримерная зона лиде- принадлежит отечественному высо-
ра, как и  в  лабораторном случае, со- ковольтному испытательному стенду
стоит из миллионов стримеров, явля- Всероссийского электротехнического
ющихся основой искрового разряда института имени В.И. Ленина Высоко-
в  воздухе. Все это позволяет экстра- вольтного научно-исследовательско-
полировать р­ езультаты, полученные го центра, созданному в 1967 г. для ис-
для длинных искр, на натурный мол- пытания оборудования ­ультравысокого
ниевый разряд. ­напряжения постоянного и переменно-
го токов (рис. 4). Последние проведен-
Очевидным преимуществом данно- ные на базе данного стенда уникаль-
го метода, как и  в  случае триггерных ные эксперименты породили серьез-
молний, является возможность прямо- ный сдвиг в понимании процесса ини-
го доступа к разряду, что позволяет эф- циации молнии в облаке.

Земля и Вселенная, 1/2021 53

Рис. 4. Экспериментальные установки высоковольтного испытательного стенда (г. Истра).
Слева виден генератор Маркса, способный создавать разность потенциалов амплитудой
6 МВ. Справа расположен разрядный промежуток, перекрытый 9-метровым каналом
положительной длинной искры. Рисунок Kostinskiy A.Yu. Abrupt elongation (stepping) of negative
and positive leaders culminating in an intense corona streamer burst: Observations in long sparks and
implications for lightning / A.Yu. Kostinskiy, V.S. Syssoev, N.A. Bogatov et al. // Journal of Geophysical
Research: Atmospheres. 2018. V. 123, No. 10. P. 5360–5375

Несмотря на ценность лаборатор- ках отыскать сведения о  параметрах
ных экспериментов, наличие огром- плазмы в  канале искрового разряда, об
ного количества накопленных за годы электрическом поле в  области волны
исследований экспериментальных дан- ионизации, в  стримерном и  лидерном
ных не позволило сильно продвинуть- каналах и  даже в  области, куда еще не
ся в построении теории. Вот как описы- успел проникнуть разряд. В лучшем слу-
вают ситуацию крупнейший теоретик чае удавалось обнаружить единичные
физики газового разряда Ю.П. Райзер эксперименты, поставленные со множе-
и  не менее известный эксперимента- ством оговорок и допущений»4. Исследо-
тор Э.М. Базелян: «Экспериментальных ватели также отмечают, что «внешнее
данных вроде бы много, но тех, что нуж- м­ ногообразие проявлений искрового раз-
ны для построения картины, – на ред- ряда объясняет и в какой-то мере оправ-
кость мало. В  лабораториях деталь- дывает едва ли не повальное увлечение
но изучались внешние характеристики феноменологией явления, сохранившее-
искр­ ы – сведения о токе разряда, пере- ся частично до наших дней. За полвека
несенных зарядов, скоростях развития,
пробивных напряжениях достаточ- 4 Базелян Э.М. Искровой разряд / Э.М. Ба-
но полны и  разнообразны… Ощущение зелян, Ю.П. Райзер Москва: Изд-во
­пустоты в­ озникало при любых попыт- МФТИ, 1997. – 320 с.

54 Земля и Вселенная, 1/2021

накоплен необъятный, но так до конца ем и не учитывали многих физических
и  не востребованный эксперименталь- особенностей ее развития: одновре-
ный материал. Значительно меньше менный рост нескольких ветвей раз-
внимания уделялось анализу физической ряда, двунаправленный (биполярный)
природы явления и формулировке систе- характер его развития, эволюцию пара-
матической и последовательной теории метров разрядных каналов и возмож-
наиболее фундаментальных его сторон. ность отмирания обесточенных ветвей
Впрочем, следует признать, искра – одно разряда. Фактически они воспроизво-
из самых сложных и запутанных явлений дили лишь способность молнии сни-
в области газового разряда». мать внутриоблачную разность потен-
циалов. Для большинства из них, яв-
Сложности возникают не только на лявшихся частью более обширных ме-
этапе сбора экспериментальных дан- теорологических моделей, этого было
ных. Из-за чрезвычайной сложности вполне достаточно. Позднее появились
процессов, сопровождающих развитие продвинутые модели молнии, способ-
искрового разряда, построение хоть ные близко к реальности описать ее по-
сколь-нибудь правдоподобной теории ведение в условиях различных структур
представляет существенные трудности. пространственного заряда грозового
Те же авторы отмечают, что «далеко не облака и объяснить причины сложного
всегда трактовка экспериментов в ста- механизма распространения ступенча-
тьях бесспорна. Без особых натяжек на того отрицательного лидера молнии.
тех же результатах часто удавалось Очевидно, что, поскольку производи-
выстроить гипотезу, диаметрально тельность вычислительной техники
противоположную авторской». продолжает расти, данное направле-
ние исследований остается одним из
Выход из положения они видят в чис- наиболее перспективных.
ленном моделировании: «Хотя от ком-
пьютерной модели, в  первую очередь, Еще одним методом изучения мол-
требуется число, важнее и  интереснее ниевой активности с  конца XX века
с нашей точки зрения выяснять функцио­ стали спутниковые наблюдения5. По-
нальные связи и обнажать роль опреде- скольку наиболее интенсивные низ-
ляющих процессов, когда это не удается кочастотные спектральные компонен-
сделать аналитически. При таком под- ты излучения молниевых разрядов су-
ходе компьютер перестает быть ма- щественно искажаются и  поглощают-
шиной для сверхбыстрого счета, а ста- ся ионосферой, изначально спутники
новится исследовательским прибором. использовались для регистрации оп-
Численный эксперимент вместе с  фи- тического и­ злучения молний с  про-
зическим – вот наиболее полезное, что странственным и  временным разре-
привносит компьютер в  исследования шением порядка 10 км и  2 мс соот-
длинной искры». ветственно. Данные наблюдения по-
зволили п­ родвинуться в  понимании
Сегодня, с появлением высоко про- взаимосвязи тропосферной конвек-
дуктивной вычислительной техники, ции и молниевых разрядов на низких
моделирование явлений атмосферно-
го электричества набирает обороты: 5 Иудин Д.И. Физика молнии: новые под-
растет число посвященных данной те- ходы к  моделированию и  перспекти-
матике работ, увеличивается степень вы спутниковых наблюдений / Д.И. Иу-
во­влеченности в модели эксперимен- дин, С.С. Давыденко, В.М. Готлиб и др. //
тальных данных, происходит постепен- Усп. физ. наук. 2018. Т. 188, № 8. С. 850–
ное усложнение моделей. Первые моде- 864.
ли молнии не обладали высоким про-
странственно-временным разрешени- 55

Земля и Вселенная, 1/2021

Рис. 5. Микроспутник
«Чибис-М». Рис. ~2
из работы Ovchinnikov M. Yu.
Development, integrated
investigation, laboratory and
inflight testing of chibis-m
microsatellite adcs /
M.Yu. Ovchinnikov, D.S. Ivanov,
N.A. Ivlev et al. // Acta
Astronautica. 2014. V. 93. P. 23–33.
http://www.sciencedirect.
com/science/article/pii/
S0094576513002312

­широтах и получить наиболее полные спектрами. По мнению авторов, дан-
сезонные карты глобального распре- ные результаты указывают на то, что
деления молниевой а­ ктивности. Далее, источник излучения, молниевый раз-
поскольку высокочастотная (с частота- ряд, представляет собой фрактальную
ми выше 15–20 МГц) часть спектра из- динамическую структуру проводящих
лучения молниевых разрядов проходит каналов, развивающихся в  неодно-
через ионосферу практически без иска- родном электрическом поле г­ розового
жений, некоторые спутники также ис- ­облака6.
пользуются для регистрации порождае­
мых молниями сигналов в ОВЧ-диапа- В последующих разделах работы бу-
зоне (30–300 МГц), что позволило луч- дут описаны основные понятия и объ-
ше понять природу так называемых екты исследования учения об атмос-
компактных внутриоблачных разрядов, ферном электричестве, причем особое
наиболее интенсивных источников из- внимание будет уделено различным
лучения в  атмосфере Земли. Именно типам молниевых разрядов.
спутниковые миссии позволили от-
крыть и изучить явление гамма-вспы- Сразу оговоримся, что читателю бу-
шек земного происхождения. дут представлены лишь основные аспек-
ты («киты») физики атмосферного элект­
С  января 2012 г. по октябрь 2014 г. ричества, при этом авторы сознательно
в  космосе работал спроектированный уделяют особое внимание наиболее кра-
и  изготовленный в  стенах Института сочной, можно даже сказать «зоологичес­
космических исследований РАН оте- кой», стороне явлений, описывая мор-
чественный микроспутник «Чибис-М», фологию и отличительные ­особенности
изначально нацеленный на изучение развития различных типов атмосфер-
молний. В  состав его научно-измери- ных разрядов. Многие важные пробле-
тельного комплекса входили радио­ мы остаются необсужденными. Чита-
частотный анализатор с  частотной тели, желающие более глубоко ознако-
полосой 26–48 МГц, рентгеновский и миться с историей исследований и со-
гамма и  ультрафиолетовый д­ етекторы временным состоянием дел в  области
и  цифровая камера. Спутник позво- физики ­атмосферного электричества,
лил сделать вывод о  наличии в  гро- могут обратиться к фундаментальным
зовых облаках широкого класса собы- трудам, перечисленным в конце статьи,
тий, характеризующихся морфологи- а также к недавним обзорам.
чески различными в­ ысокочастотными
6 Там же.
56
Земля и Вселенная, 1/2021

ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ Воздух между поверхностью земли
О ГЛОБАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ и ионосферой можно считать хорошим
ЦЕПИ изолятором. Его проводимость, хотя
и  сильно увеличивается при подходе
В начале XX в. Чарлз Вильсон высказал к  ионосфере, вблизи земной поверх-
предположение о том, что поверхность ности составляет примерно 10–14 См/м
Земли и  ионосферу можно рассматри- (соответствует стационарной концен-
вать как обкладки огромного сферичес­ трации ионов на уровне 109 м–3). Она
кого конденсатора (рис. 6). Высокую обеспечивается ионизацией воздуха
проводимость ионосферы, которая, во- под действием естественной радиации
обще говоря, сильно зависит от конкрет- почвы (до  50 км над уровнем Земли)
ной высоты и времени суток и на высоте и проникающих в атмосферу космичес­
120 км днем достигает порядка 1 См/м, ких частиц (доминирующий фактор на
обеспечивают свободные электроны, высотах выше 1 км над почвой). Ниже
возникающие под действием солнечно- примерно 60 км проводимость ионо­
го излучения. За проводимость почвы на сферы обеспечивается преимуществен-
уровне 10–3 См/м отвечают ионы соле- но ионами, выше – свободными элек-
ной воды. В рамках упрощенной моде- тронами. Этой проводимости достаточ-
ли сферического конденсатора полный но, чтобы замкнуть глобальную элек­
заряд на поверхности Земли является трическую цепь (ГЭЦ).
отрицательным и  составляет порядка
5 · 105 Кл. Такой же по величине положи- По направлению к  земле посто-
тельный заряд распределен в атмосфере, янно течет распределенный по всей
причем большая его часть (около 90%) поверхности планеты ток разряд-
расположена на высоте до 5 км. В  от- ки (ток хорошей погоды), составляю-
сутствии гроз этот заряд ­обеспечивает щий ­порядка 1 кА. При этом на каж-
вблизи земли наличие вертикально на- дый ­квадратный километр воды или
правленного электрического поля хо- суши приходится всего пара микроам-
рошей погоды с  напряженностью по- пер, а по мощности (примерно 300 МВт)
рядка 100 В/м. Поддерживаемая между вся атмосферная цепь сравнима с  од-
«пластинами» глобального конденсато- ной турбиной крупной гидроэлектро-
ра разность потенциалов сост­ авляет по- станции. Даже такой небольшой ток
рядка 300–400 кВ (много меньше вну- хорошей погоды разрядил бы глобаль-
триоблачной разности потенциалов, до- ный атмосферный конденсатор все-
стигающей сотен мегавольт). го за 10 минут, если бы тот постоян-
но не подзаряжался. Электродвижущей
силой, к­оторая заряжает ионосферу

Рис. 6. Схематичное ++ Электросфера ++

представление глобальной + ++++
электрической цепи в виде
∆ϕ = 300 ÷ 400 кВ
огромного сферического

конденсатора. Адаптированный + + + Ток хорошей

рис. 1.4 из монографии – – – I = 1 кА погоды

Rakov V.A. Lightning: Physics and

effects / V.A. Rakov, M.A. Uman.

New York: Cambridge University

Press, 2005. 687 p. –– – – – – – –

– Земля

Земля и Вселенная, 1/2021 57

+ +++ + + cloud
++ to air

+ + ++ + + + +
+ + +main +++ + + ++ +
–40 °C positive + + + + + +
+
–15 °C –+––––+––+––m–c–+ha––aicnr–+hgn–aee–r+gg–ae+ti–v+e––+–– +
+ ++
+ intercloud –
– intracloud + +
– – – – – – – –
– –– –
cloud – –– – –
to ground ––
–– – –
– – ––
– – – –

5 °C + + + +

++

++ –– – ++ + + + + +– – –

Рис. 7. Схематичное представление различных типов молниевых разрядов. Адаптированный
рис. 1.1 из обзора Dwyer J.R. The physics of lightning / J.R. Dwyer, M.A. Uman // Physics Reports. 2014.
jan. V. 534, No. 4. P. 147–241

­положительно, а землю отрицательно, облачными (intracloud) или между­
служат грозы и коронные разряды ниже облачными (intercloud) разрядами.
уровня облака. Подавляющее большин- Остальные 25% завершаются контактом
ство молний несет к земле отрицатель- молниевого канала с землей и называ-
ный заряд, а  положительный стекает ются разрядами типа «облако­земля»
с верхней границы облачности в ионо­ (cloud-to-ground lightnings).
сферу, поддерживая разность потенциа-
лов в глобальном атмосферном конден- Из тех молний, что доходят до зем-
саторе. Кроме того, существенную роль ли, примерно 90% переносят отри-
играет заряд, доставляемый на землю цательный заряд и,  соответственно,
вместе с  частицами осадков. По знаку н­ азываются отрицательными. Остав-
заряд осадков является положительным, шиеся 10% молний, з­аземляющих
а его величина сравнима с отрицатель- ­положительный заряд, называют по­
ным зарядом, заземляемым молниями. ложительными. В дополнение к этому
существует пренебрежимо малый про-
Каждые сутки небо прочерчивают цент восходящих разрядов (upward
4 млн молний, т. е. ежесекундно про- lightning discharges), инициирующих-
исходит примерно 50 разрядов. На ся с вершин высоких объектов (поряд-
Земле постоянно существует около ка 100 м и выше) и распространяющих-
2000 грозовых штормов, покрываю- ся по направлению к  облаку, и  разря­
щих примерно 10% площади поверх- дов типа «облако-воздух» (cloud to air
ности ­планеты. lightning discharges). Все обозначенные
типы молниевых разрядов, кроме восхо-
Большинство молниевых разрядов дящих лидеров, представлены на рис. 7.
(около 75%) не доходит до земли, участ­
вуя в перераспределении облачного за- Продолжение следует
ряда, поэтому они называются внутри­
Земля и Вселенная, 1/2021
58

Космонавтика XXI века

ПОДАРОК ОТ «ЛУННОЙ ПРИНЦЕССЫ»

ЛИСОВ Игорь Анатольевич

DOI: 10.7868/S0044394821010047

В ночь с 16 на 17 ноября 2020 г. в холодной гобийской степи совершил посадку возвра-
щаемый аппарат китайского комплекса «Чанъэ-5» с герметичной капсулой, в которой
было 1.73 кг лунного грунта. Такая «посылка» пришла адресатам на Земле в первый раз
после 44-летнего перерыва.

ИСТОРИЯ ЛУННОЙ ПРОГРАММЫ но главным результатом полета была
не обзорная лунная карта, а бесценный
На протяжении 16 лет Китай последо- опыт управления дальним КА. «Чанъэ‑1»
вательно реализует хорошо продуман- проводил и  незапланированные экс-
ную программу изучения Луны беспи- перименты, включая съемку с  высоты
лотными космическими аппаратами. 100 км и снижение перицентра до 15 км.
Изначально она состояла из трех эта- Полет завершился 1 м­ арта 2009 г. паде-
пов: изучение Луны с  орбиты, посад- нием на лунную поверхность.
ка, доставка грунта. В настоящее в­ ремя
к  ним добавлен четвертый: углублен- Второй этап был одобрен прави-
ное изучение отдельных районов Луны, тельством страны 15 февраля 2008 г.
представляющих большой научный ин- «Чанъэ‑2» переоснастили камерой более
терес. высокого разрешения и запустили 1 ок-
тября 2010 г. (см. ЗиВ, 2011, № 2) с зада-
Первый этап лунной п­ рограммы был нием съемки Луны с разрешением 7 м,
утвержден Госсоветом (правительством) а  перспективных районов посадки  –
КНР 23 января 2004 г. Были спроектиро- с  метровым разрешением. 9 октября
ваны на базе типовых спутников связи аппарат сформировал рабочую орбиту
и изготовлены два орбитальных аппара- высотой 100 км над Луной и вел съем-
та – основной «Чанъэ‑1» (嫦娥一号) и ре- ку в течение нескольких месяцев. За-
зервный «Чанъэ‑2» (嫦娥二号), назван- вершив основную программу и выпол-
ные именем лунной прин-
цессы из китайских легенд.

Первый из них был
успешно запущен 24 октя-
бря 2007 г. (см. ЗиВ, 2008,
№2) и  7 ноября после до-
вольно сложных маневров
вышел на рабочую селено-
центрическую орбиту вы-
сотой 200 км. «Чанъэ‑1» вы-
полнил сплошную съемку
Луны с разрешением 120 м,

Группа спасателей обследует 59
возвращаемый аппарат

Земля и Вселенная, 1/2021

Эмблема полета «Чанъэ‑5» и  контактных и­ сследований, благопо-
лучно пережил первую лунную ночь, но
нив дополнительное задание по съем- 15 января, во второй лунный день, поте-
ке с 15-километровой высоты, 9 июня рял подвижность из-за повреждения ка-
2011 г. «Чанъэ‑2» покинул окололунную бельной сети. Ему удалось пройти всего
орбиту, временно «завис» вблизи точ- 114.8 м – полетное задание было выпол-
ки либрации L2 системы «Земля – Луна» нено не полностью, хотя удалось полу-
и  провел измерения параметров кос- чить ценный опыт и интересные науч-
мической среды в этой области. ные данные о составе лунного вещества
и подповерхностной структуре грунта.
Покинув 15 апреля 2012 г. окрест-
ности L2, китайский аппарат произвел В  результате в  Заливе Радуги оста-
успешный перехват и съемку астерои­ лись две стационарные китайские на-
да Тутатис, промчавшись 13 декабря учные станции, и если ровер в августе
на расстоянии всего в  3 км от его по- 2016 г. утратил способность «просы-
верхности. После этого «Чанъэ‑2» еще паться» лунным утром, то посадочный
долго использовался для тестирования аппарат все еще работает в  качестве
средств вновь созданного в Китае ком- обсерватории с  ультрафиолетовым
плекса дальней космической связи на ­телескопом LUT и  аппаратурой для
межпланетных расстояниях. низкочастотных радиоастрономиче-
ских наблюдений.
1 декабря 2013 г. стартовал «Чанъэ‑3»
(嫦娥三号) (см. ЗиВ, 2014, № 2), спроек- ЗАМЫСЕЛ И ЭКСПЕРИМЕНТ
тированный уже «с нуля» и  оснащен-
ный посадочным двигателем пере- Успех «Чанъэ‑3» подтвердил возмож-
менной тяги. 6 декабря он вышел на ность реализации третьего этапа,
окололунную орбиту, а 14 декабря вы- утвержденного, ввиду особой сложнос­
полнил успешную посадку в Заливе Ра- ти, заранее, в  январе 2011 г. Главной
дуги в точке 44.12° с.ш., 19.50° з.д. С по- задачей стала доставка 1–2 кг лунно-
садочного аппарата сошел на поверх- го грунта, причем как с  поверхности,
ность ровер «Юйту» (玉兔) массой около так и  с  глубины до 2 м. Идею и  схему
140 кг, названный в честь лунного кро- проекта научный руководитель первых
лика – спутника принцессы Чан Э в ее двух этапов академик Е Пэйцзянь впер-
лунном дворце. Луноход, оснащенный вые озвучил в марте 2011 г. и добавил,
радиоизотопной «печкой» и  научны- что он может быть реализован «при-
ми инструментами для дистанционных мерно в 2017 году».

60 Китайские специалисты решили по-
строить экспедицию за лунным грун-
том по баллистической схеме со сты-
ковкой на окололунной орбите, то есть
повторить американскую программу
«Аполлон», но в беспилотном вариан-
те. Китайский комплекс получил назва-
ние «Чанъэ‑5» (嫦娥五号). Можно про-
вести точную аналогию: орбитальный
и  возвращаемый модули «Чанъэ‑5»  –
это  служебный и  командный модули
«Аполлона», а посадочный и взлетный
модули  – аналоги с­оответствующих

Земля и Вселенная, 1/2021

­ступеней американского лунного мо- Возвращаемый аппарат «Чанъэ‑5» –
дуля. Весь комплекс выходит на около- масштабная копия советского «Зонда»
лунную орбиту, половина его идет на
посадку, взлетный модуль возвращает- ной зоны в Океане Бурь – от 41° до 45°
ся и стыкуется с орбитальным, а посл­ е по широте и от 49° до 79° по долготе,
перегрузки грунта сбрасывается. Нако- в пределах которой назывались многие
нец, орбитальный модуль обеспечивает потенциальные точки.
доставку возвращаемого модуля с грун-
том в земную атмосферу. Основная раз- Комплекс «Чанъэ‑5» проектировал-
ница – в массе комплекса: 45 т у амери- ся в  расчете на новый носитель «Чан-
канцев и 8250 кг у китайцев. чжэн‑5» и  полностью использовал его
возможности по грузоподъемности на
Конечно, китайская схема с  11 эта- траекторию полета к Луне – 8250 кг. Раз-
пами полета, 23 коррекциями, ­шестью работка нового носителя шла непрос­
разделениями и одной стыковкой ока- то, с  отставанием от сроков, и  в  итоге
залась значительно сложнее, чем в со- именно ракета предопределила отсроч-
ветском проекте Е8-5, где вся межпла- ку экспедиции с 2017 на 2020 г.
нетная станция («изделие КТ») садилась
на Луну, а взлетная ракета с ее поверх- Впрочем, сложность проекта «Чанъэ»
ности шла непосредственно к  Земле. продиктовала необходимость предва-
Платой за простоту была малая мас- рительной летной отработки отдельных
са доставляемого грунта – максималь- его этапов. Для этого было изготовлено
но 170 г  – и  ограниченный район по- экспериментальное изделие, известное
садки, из которого можно было попасть под техническим обозначением CE5-T1
на Землю после неуправляемого верти- и личным именем «Сяофэй». В его сос­
кального старта взлетной ракеты. тав входили легкий орбитальный аппа-
рат, аналогичный «Чанъэ‑2», и  возвра-
В  китайском проекте теоретиче-
ская доставляемая масса могла быть 61
до 10 кг, однако в реальност­ и планиро-
валось взять около 2 кг. При этом одну
четвертую часть лунного вещества
должна была составить двухметровая
колонка грунта, а три четверти – рего-
лит, собранный с поверхности.

Место посадки и  забора образцов
было выбрано вблизи горы Рюмкера,
расположенной в  северо-­восточной
­части Океана Бурь в  координатах
41° с. ш., 58° з. д. Эта формация диамет­
ром 70 км и  высотой до 1300 м пред-
ставляет собой комплекс из примерно
20 древних вулканов, окруженных поля-
ми молодой по лунным меркам лавы –
ее возраст составляет 1.2 и 1.5 млрд лет.
Столь молодые образцы представляют
собой большую ценность, так как не до-
ставлялись ни американскими «Аполло-
нами», ни советскими «Лунами».

Перед полетом китайские специа-
листы опубликовали границы посадоч-

Земля и Вселенная, 1/2021

щаемый аппарат, представляющий собой перед сходом с  орбиты и  встречу
копию спускаемого аппарата пилотируе­ о­ рбитального аппарата со взлетным
мого корабля «Шэньчжоу» в  масшта- аппаратом, несущим образцы лунного
бе 1:2. «Шэньчжоу» унаследовал фор- грунта. В апреле планировалось фото-
му и аэродинамику от «Союза», а тот от графирование предполагаемых райо-
«Зондов», которые облетали Луну в 1968– нов забора лунного грунта с разреше-
1970 гг. Правда, масштабирование в кос- нием 0.97 м, но в итоге было опублико-
мической технике работает плохо (масса вано сообщение о том, что такая съемка
в норме пропорциональна кубу линей- была проведена в  период с  30 августа
ного размера, а площадь – квадрату, так по 2 сентября 2015 г. Тогда же опубли-
что получить нужный баллистический ковали два снимка участка лунной по-
коэффициент нетривиально), но китай- верхности северо-западнее горы Рюм-
цы взяли за основу то, что у них было. кера, сделанные широкоугольной и уз-
коугольной камерами аппарата. Конеч-
Аппарат CE5-T1 стартовал 23 октяб­ но, это не означало, что выбран именно
ря 2014 г. и  27 октября облетел Луну он – ученые рассматривали целый ряд
на расстоянии около 12 000 км с  гра- точек на лавовых полях в  северо-вос-
витационным маневром и выходом на точной части Океана Бурь.
«правильную» траекторию, соответ-
ствующую штатному возвращению от Наконец, проверялась возможность
Луны. При подлете на высоте 5000 км навигации на окололунной о­ рбите по
возвращаемый аппарат отделился, за- сигналам земных навигационных спут-
тормозился в атмосфере и 31 октября ников. Как оказалось, по ним можно
успешно приземлился на территории определять местоположение лунного
Внутренней Монголии, в хошуне Сыц­ аппарата с ошибкой порядка 100 м по
зыван  – там же, где осуществлялись координатам и 0.05 м/с по скорости.
и  все посадки космических кораблей
«Шэньчжоу». НУЖНО ЗИМНЕЕ
СОЛНЦЕСТОЯНИЕ
Сам же CE5-T1 сразу после отделе-
ния возвращаемого аппарата выпол- Из теории многоступенчатых ракет
нил маневр увода, прошел над Землей известно, что любое увеличение мас-
и  оказался на эллиптической орбите сы последней ступени влечет кратное
с апогеем 540 000 км. 27 ноября он вы- увеличение массы предыдущих. Это
шел в район точки L2 системы «Земля – применимо и  к  «многоступенчатым»
Луна», находящейся в 65 000 км за Лу- космическим комплексам, таким как
ной по отношению к  Земле, где ими- «Чанъэ‑5». Поэтому начальная мас-
тировал работу будущего спутника-ре- са всего комплекса задается массой
транслятора «Цюэцяо». 4 января 2015 г. о­ бъекта перед последним маневром,
CE5-T1 был уведен из ее окрестностей, то есть перед стартом с  окололунной
а  11 января выполнил маневр тормо- орбиты к  Земле. При заданной массе
жения и  вышел на начальную орби- конструкции и возвращаемого аппара-
ту вокруг Луны. В результате двух кор- та единственная возможность для оп-
рекций 13 января была сформирована тимизации – свести к минимуму массу
круговая селеноцентрическая орбита остающегося топлива, а для этого ну-
наклонением 43.7° и  высотой 200 км, жен как можно меньший по величине
аналогичная основной рабочей орбите отлетный импульс скорости.
«Чанъэ‑5».
Так как единственным удобным мес­
В  феврале и  марте 2015 г. CE‑5T1 том для посадки и поиска возвращае-
провел серию маневров, имитировав-
ших снижение посадочного а­ ппарата Земля и Вселенная, 1/2021

62

мого аппарата являются степи Север- тических испытаний в сентябре 2015 г.
ного Китая, в  момент старта к  З­ емле отправили на Вэньчан для примерки
Луна должна находиться как можно к носителю и совместных испытаний.
южнее относительно земного эквато- В декабре началось изготовление лет-
ра. Таким образом, этот момент дол- ного экземпляра.
жен совпадать с  минимумом склоне-
ния Луны. После того, как 3 ноября 2016 г. первая
CZ‑5 выполнила успешный испытатель-
Далее, операции по посадке и забо- ный полет, руководители ­программы
ру грунта оптимально проводить при подтвердили, что полет за грунтом со-
низком утреннем Солнце, когда еще не стоится в  конце ноября 2017 г. Дей-
слишком жарко, а предметы отбрасы- ствительно, «посадочное» полнолуние
вают длинные тени. Как стало извест- в  этом году было 3 декабря, а  «отлет-
но в сентябре 2014 г., в качестве райо- ное» новолуние – 18 декабря.
на посадки «Чанъэ‑5» был выбран се-
веро-восточный «угол» Океана Бурь. Летный экземпляр лунного комплек-
Солнце там восходит за 2–3 дня до пол- са был готов к январю 2017 г. По состоя­
нолуния, так что садиться нужно как нию на 1 марта планировалось доста-
раз в полнолуние или чуть раньше. вить «Чанъэ‑5» на космодром в  авгу-
сте, чтобы уже там провести испытания
Два этих требования не так просто четырех компонентов по отдельности,
совместить, поскольку склонение Луны попарно и в целом. В апреле началась
меняется с периодом в 27.3 сут (сиде- финальная сборка носителя с номером
рический месяц), а  лунные фазы  – с Y3, а в июне было объявлено, что под-
ц­ иклом 29.5 сут (синодический месяц). готовка его на космодроме начнется
Эта проблема хорошо известна специа­ в конце сентября.
листам по истории календаря, и  они
знают, что оптимальное сочетание ус- Итак, уже три года назад «Чанъэ‑5»
ловий повторяется, как правило, через находился на финишной прямой
354 дня. Есть и другие баллистические к  старту, но… 2 июля 2017 г. из-за от-
соображения, которые в  итоге дикту- каза одного двигателя YF‑77 на цен-
ют необходимость выбора для посадки тральном блоке погибла CZ‑5 № Y2.
на Луну последнего полнолуния перед И  как только стал понятен масштаб
зимним солнцестоянием, а для отлета проблемы, очередной старт к Луне сра-
к Земле – следующего за ним новолу- зу «с­ ъехал» на два года – на 5 декабря
ния. Между ними остается достаточ- 2019 г. Но и эта дата оказалась нереаль-
но времени для забора грунта, стар- ной, так как «лечение» ракеты затяну-
та с Луны, поиска взлетного аппарата лось более чем на два года, и CZ‑5 реа-
и перегрузки образцов, измерений ор- билитировала себя лишь пуском 27 де-
биты и расчета отлетного импульса. кабря 2019 г. Это позволило провести
затем два важнейших межпланетных
Именно поэтому «Чанъэ‑5» оказал- старта подряд – марсианского комплек-
ся так чувствителен к проблемам носи­ са «Тяньвэнь‑1» на четвертой ракете
теля CZ‑5. Разработка самого лунно- 23 июля и лунного «Чанъэ‑5» на пятом
го комплекса шла по плану. Эскизное летном носителе 24 ноября 2020 г.
проектирование с  необходимыми ис-
следованиями и  демонстрациями за- К счастью, с каждым сдвигом балли-
вершилось к декабрю 2012 г. После за- стические условия старта к Земле улуч-
щиты проект вступил в  стадию изго- шались: если в  2017 г. минимальное
товления опытных изделий, а  в  июле склонение Луны составляло  –20°, то
2015 г. его перевели на этап полномас- в 2019 г. оно достигло –23°, а в 2020 г. –
штабной разработки. Изделие для ста- –25°. Соответственно росли и  оцен-
ки резерва топлива, которое может
Земля и Вселенная, 1/2021
63

­остаться в баках орбитального модуля ЛУННЫЙ КОМПЛЕКС
после выполнения программы.
За осуществление проекта «Чанъэ‑5»
Трехлетняя задержка с  осущест- отвечали главный конструктор лунной
влением проекта «Чанъэ‑5» привела программы У  Вэйжэнь (吴伟仁), глав-
к тому, что стоявший в  планах после ный конструктор ее 3-го этапа Ху Хао
него полет «Чанъэ‑4» (嫦娥四号) со- (胡浩), руководитель и  главный кон-
стоялся раньше. «Чанъэ‑4» был изго- структор комплекса Ян Мэнфэй (杨孟飞).
товлен как дублер «Чанъэ‑3», но по- ­Орбитальный аппарат был спроектиро-
сле первой успешной посадки полу- ван и изготовлен в Шанхайской иссле-
чил новое назначение в  рамках уже довательской академии космической
третьего этапа лунной программы. Он техники SAST, а остальные части ком-
был запущен 7 декабря 2018 г. (см. ЗиВ, плекса  – в  Китайской исследователь-
№ 1, 2019), вышел на окололунную ор- ской академии космической техники
биту 12 декабря, а  3 января произвел CAST в Пекине. Оба учреждения входят
успешную посадку на обратной сторо- в состав Китайской корпорации косми-
не Луны, в пределах огромного ударно- ческой науки и техники CASC.
го бассейна «Южный полюс – А­ йткен»,
а  конкретно в  кратере фон Карман Подробное официальное описание
в точке 45.46° ю. ш., 177.59° в. д. «Чанъэ‑5» пока не опубликовано, по-
этому его приходится собирать из де-
Так как Луна непроницаема для ра- талей, разбросанных по многочислен-
диосигналов, для посадки и  исследо- ным публикациям разных лет. Неиз-
ваний на обратной стороне требовал- вестна даже точная массовая сводка.
ся ретранслятор. Специализирован- Насколько можно судить по баллисти-
ный аппарат «Цюэцяо» был запущен ческой схеме, орбитальный аппарат
20 мая 2018 г., 14 июня он вышел на ор- вместе с  возвращаемым имели мас-
биту вокруг точки L2 системы Земля – су около 4700 кг, а посадочный вместе
Луна, и с декабря 2018 г. в течение уже со взлетным – примерно 3500 кг. Масса
двух лет обеспечивает работу лэндера возвращаемого аппарата была близка
«Чанъэ‑4» и ровера «Юйту‑2» (玉兔二号)
в кратере фон Карман.

Составные части комплекса «Чанъэ‑5». Слева направо: орбитальный аппарат, возвращаемый
аппарат, стыковочное устройство, конический переходник, посадочный аппарат, взлетный
аппарат

64 Земля и Вселенная, 1/2021

к 320 кг, а масса взлетного перед стар- Снизу вдоль осевой линии установ-
том с Луны – к 800 кг. лен ЖРД YF‑36A с регулируемой тягой
в  пределах от 7500 до 1500 Н, сверху
Основной и  самый тяжелый орби­ имеется посадочное место для взлет-
тальный аппарат обеспечивает пере- ного аппарата. На одном из боковых
лет от Земли к  Луне, маневрирование ребер смонтирован кронштейн с госу-
на окололунных орбитах и возвращение дарственным флагом КНР.
к Земле. Он выполнен в форме плоск­ ого
цилиндра («шайбы») диаметром око- На верхней плоскости лэндера смон-
ло 3.1 м. Для установки его на второй тированы манипулятор длиной 3.7 м
ступени носителя пришлось разрабо- для забора грунта с  поверхности, соз-
тать специальную систему фиксации данный совместными усилиями специа­
и отделения. С нижней стороны слегка листов Института системного проекти-
выступают четыре сферических бака рования КА в Пекине, Харбинского тех-
с компонентами топлива, между кото- нологического института и Гонконгско-
рыми расположен основной двигатель го политехнического университета,
YF‑37 тягой 3000 Н. Сверху установлен и  второй манипулятор с  камерой для
возвращаемый аппарат, а еще выше, на контроля загрузки образцов в контей-
переходнике конической формы, – по- нер взлетного аппарата.
садочный комплекс. Система электро-
питания использует две ориентируе- Буровое устройство в  корпусе ци-
мых панели солнечных батарей, раз- линдрической формы установле-
вертываемых вдоль оси Y. но на боковой поверхности лэндера.
Мощность привода составляет 600 Вт,
Для поиска взлетного аппарата а  развиваемый момент – до 20 Н · м.
и  сближения с  ним орбитер оснащен При скорости вращения рабочей части
системой измерения параметров отно- 12 175 об/мин бур погружается в грунт
сительного движения с микроволновым со скоростью до 100 мм/мин. Разра-
радиолокатором, разработанным в 25-м ботчик этого механизма – Харбинский
институте Китайской корпорации кос- технологический институт, изготови-
мической науки и  промышленности тель – 529-й завод CASC в Пекине.
CASIC, и  лидаром Института оптики
и электроники Китайской АН в Чэнду. Контейнер для лунных образцов
с механизмами загрузки и герметиза-
Орбитер имеет три пары «лапок», ко- ции создан в 510-м институте CASC.
торыми захватывает три штыря в верх-
ней части взлетного аппарата после Взлетный аппарат напоминает по-
к­ асания. садочный, но в масштабе 1:2. На вось-
миугольном корпусе смонтированы
Посадочный аппарат имеет боль- две панели солнечных батарей, под
шое сходство с  использованным ним – четыре сферических бака, меж-
в  проекте «Чанъэ‑3», но несет более ду ними – двигатель тягой 3000 Н, ана-
массивную полезную нагрузку. Кор- логичный маршевому ЖРД орбиталь-
пус лэндера выполнен в виде восьми­ ного аппарата. Старт взлетного аппа-
угольной призмы и оснащен четырь- рата обеспечивает пружинный толка-
мя посадочными опорами, которые тель, а  его двигатель включается уже
переводятся из стартового положе- на подъеме, чтобы свести к минимуму
ния в  рабочее уже в  полете. Система риск включения двигателя непосред-
электропитания использует две ори- ственно на лэндере.
ентируемые панели солнечных бата-
рей, развертываемых вдоль оси Z. За- Возвращаемый аппарат выполнен
пас топлива для спуска и посадки раз- в  виде «фары» (коническая конструк-
мещен в четырех сферических баках. ция со сферическим днищем с тепло-
защитой) и имеет высоту 1236 мм при
Земля и Вселенная, 1/2021
65

Весь лунный комплекс на испытаниях В декабре 2013 г. сообщалось, что на
в безэховой камере «Чанъэ‑5» будет установлен обширный
комплект приборов, включая посадоч-
наибольшем диаметре 1258 мм. Кон- ную камеру, панорамную камеру для
тейнер с образцами загружается через съемки лунной поверхности, спектро-
люк в верхней части капсулы и закры- метр LMS для определения минераль-
вается поворотно-прижимной крыш- ного состава, анализатор газовыделе-
кой. Посадка производится на одно- ния лунной поверхности, инструмент
купольном парашюте, выводимом из для изучения структуры лунного грунта,
контейнера на боковой поверхности измеритель профиля температуры об-
изделия. разца. Позднее к этому списку добави-
ли импульсный радар для изучения под-
Всего на четырех компонентах ком- поверхностных структур. К сожалению,
плекса «Чанъэ‑5» имеется три марше- описание приборов и  информация об
вых двигателя и  74 двигателя ориен- их разработчиках пока не опубликовано.
тации и направленного перемещения
четырех номиналов тяги (150, 120, 25 ЗАПУСК
и 10 Н). Все они разработаны и изготов-
лены 801-м институтом Исследователь- После испытаний осенью 2017 г. ком-
ской академии ЖРД («6-я академия»). поненты «Чанъэ‑5» перевели в режим
Три двигательные установки имеют хранения. Испытания в Пекине возоб-
суммарную массу 590 кг, в баки моду- новились в марте 2020 г., когда появи-
лей заправлено свыше 5450 кг топлива. лась определенность со сроком запуска.
Тогда же в Тяньцзине началась сборка
Аппараты лунного комплекса более ракеты с номером Y5.
чем на 90% состоят из компонентов ки-
тайского производства. Земля и Вселенная, 1/2021

66

9 июля 2020 г. контейнеры с состав- Параметры орбиты КА, по данным
ными частями «Чанъэ‑5» были достав- Космического командования США, сос­
лены самолетом Ан‑124 российской тавили:
компании «Волга–Днепр» в  аэропорт
Мэйлань на Хайнане, а оттуда – авто- • наклонение – 21.3°;
транспортом на космодром. 23 июля, • минимальная высота – 201 км;
в день старта экспедиции «Тяньвэнь‑1» • максимальная высота – 392 981 км.
к Марсу, была названа точная дата за- За выведением КА наблюдали на-
пуска к Луне: 23 ноября. земные станции китайского командно-­
измерительного комплекса, корабли
6 сентября ­специализированные суда-­ «Юаньван‑6» и  «Юаньван‑5» и  спут-
ракетовозы «Юаньван‑21» и «Юань­ ник-ретранслятор «Тяньлянь‑2» № 01.
ван‑22» вышли из порта Цзянъинь Начальную фазу полета обеспечивала
и  9 сентября ошвартовались в  Тяньц- также наземная станция ЕКА в Куру.
зине. 11 сентября состоялась погрузка
контейнеров со ступенями CZ‑5. Утром ПОСАДКА
15 сентября корабли вышли в море кур-
сом на остров Хайнань. Поскольку при- На траектории полета к Луне было за-
шлось пережидать непогоду на подхо- планировано три коррекции. Состо-
де к  Гонконгу, на место они пришли ялись первые две из них: 24 ноября
21 сентября с  опозданием на двое су- в 14:06, то есть через 17 часов после на-
ток. Подготовка носителя в монтажно-­ чала полета, и 25 ноября в это же вре-
испытательном корпусе на Вэньчане мя. В  первом случае использовался
началась 23 сентября. маршевый двигатель YF‑37 орбиталь-
ного аппарата тягой 3000 Н, который
17 ноября в  торжественной обста- был включен на 2 секунды: помимо
новке ракета «Чанчжэн‑5» (CZ‑5 № Y5) выдачи необходимого импульса нужно
была вывезена на стартовый комплекс было проверить его в работе до исполь-
№ 101. Пуск был назначен на 24 ноября зования в критически важном маневре
в пределах стартового окна с 04:30:12 торможения у Луны. Проверка прошла
до 05:15:07 пекинского времени, то успешно, и для второй коррекции при-
есть 23 ноября между 20:30 и 21:15 по менили два двигателя тягой по 150 Н
Гринвичу. Старт с  внутренним обо- каждый, которые проработали 6 секунд.
значением «операция 07-W7» состо- Третья коррекция не потребовалась.
ялся в заданное время, в 20:30:22 UTC,
и был показан китайским телевидени- 28 ноября в 12:58:54 на высоте около
ем в прямом эфире. 400 км над Луной был включен марше-
вый двигатель YF‑37. Примерно через
Выведение по схеме с двумя включе- 17 минут он выключился, израсходо-
ниями двигателей второй ступени – для вав около 1000 кг топлива и снизив ско-
выхода на опорную орбиту высотой око- рость комплекса примерно на 400 м/с.
ло 270 км и для набора отлетной скорос­ «Чанъэ‑5» вышел на начальную селено-
ти – прошло успешно. На 2184-й секун- центрическую орбиту с апоцентром на
де полета, в 21:06:50, лунный комплекс высоте около 5700 км и с периодом об-
отделился от носителя, на орбитальном ращения более 8 часов.
и посадочном модулях прошло развер-
тывание солнечных батарей. Измерения На первом витке была проведена не-
показали, что бортовые системы рабо- большая необъявленная коррекция с це-
тают нормально, орбита близка к  рас- лью снижения перицентра примерно до
четной, высотой 200 км в перигее и око- 200 км. Китайские официальные органы
ло 400 000 км в апогее. сообщали далеко не о  всех маневрах,

Земля и Вселенная, 1/2021 67

предусмотренных полетным планом, и  в  18:22. Официальных сообщений
но очень ценную дополнительную ин- о них не было, но опубликованные ра-
формацию давали радиолюбительские диолюбителями допплеровские кривые
наблюдения. Скотт Тилли, Эдгар Кай- позволяют заключить, что после перво-
зер и другие «слухачи» обнаружили сиг- го была достигнута орбита 86 × 184 км,
налы разных передатчиков комплекса а после второго – 15.5 × 183 км с перио­
на частотах 8463.7, 8467.3, 8471.2, 8478.7 дом 117.8 мин.
и 8486.3 МГц, а также широкополосный
телевизионный сигнал на 8455 МГц. Тем временем 30 ноября в 23:59 ор-
Последний даже удалось расшифровать битальный комплекс выполнил пер-
и увидеть солнечные батареи КА, сни- вый маневр фазирования, поднявшись
маемые бортовой камерой! на орбиту высотой 196 × 234 км. С каж-
дым витком посадочный комплекс ухо-
За сутки «Чанъэ‑5» сделал три вит- дил вперед по отношению к орбиталь-
ка по своей восьмичасовой орбите. ному и к моменту торможения обогнал
29 ноября в  14:23 маршевый двига- его на виток.
тель был включен еще раз и  снизил
скорость еще на 410 м/с. В  результате 1 декабря в 14:57:18 был включен на
была сформирована круговая орбита торможение двигатель YF‑36A поса-
наклонением около 44° и высотой при- дочного аппарата. Это произошло при-
мерно 196 × 198 км с  периодом обра- мерно в 600 км от расчетной точки по-
щения 127.3 мин и средней скоростью садки (43.1° с. ш., 51.8° з. д.) вблизи пе-
1592 м/с. рицентра орбиты, на высоте 15 587 м
и  при начальной скорости 1709.8 м/с.
29 ноября в 20:40:15 состоялась рас- Двигатель успешно погасил орбиталь-
стыковка орбитального и посадочного ную и  вертикальную скорость движе-
комплексов. Далее полетным планом ния и примерно через 14 минут на вы-
предусматривались два маневра поса- соте около двух метров выключился.
дочного комплекса – 30 ноября в 14:23 В  15:11:21 пекинского времени поса-

Полупанорама местности к югу от посадочного аппарата. На горизонте по центру –
холм Лувилль-Омега

68 Земля и Вселенная, 1/2021

Развертка полупанорамы

дочный аппарат опустился на лунную Манипулятор посадочного аппарата
поверхность. и следы его работы

Посадка произошла в  северо-вос- 69
точной части Океана Бурь, примерно
в  160 км к  востоку от горы Рюмкера
и  в  10 км к  северу от холма Лу­вилль-
Омега. Координаты места посадки,
объявленные первоначально, несколь-
ко раз уточнялись; последние китай-
ские данные соответствовали точке
43.062° с. ш., 51.916° з. д.

Китайское телевидение и  сетевые
СМИ не показали прилунение в  пря-
мом эфире, но репортаж о  нем запу-
стили буквально через пару минут по-
сле касания. Вскоре был представлен
фильм, снятый на спуске десантной ка-
мерой посадочного модуля, а также по-
ловина лунной панорамы к югу от по-
садочного аппарата, составленной из
120 отдельных снимков панорамной
камеры. С левой стороны был замечен
свежий кратер, на гладкой в целом по-
верхности лежали камни различного
размера. На вид поверхность была мо-
ложе, чем в районах посадки «Чанъэ‑3»
и «Чанъэ‑4».

1 декабря в  20:53 завершился пер-
вый этап взятия образцов  – бурение
лунного грунта и взятие колонки с глу-
бины до 2 метров. Операция затяну-
лась примерно на час по сравнению

Земля и Вселенная, 1/2021

Флаг КНР над Луной забору и упаковке грунта завершились
2 декабря в  14:00 – на пять с лишним
с  ­планом, потому что грунт оказался часов раньше плана. Контейнер был
слоистым, похожим на сланец, и  до- герметически закрыт, чтобы доставить
вольно твердым. Развивая мощность лунные образцы в  вакуумной «таре»
до 1000 Вт, лунный бур благополучно и  не допустить загрязнения земным
углублялся, однако специалисты опа- воздухом и влагой.
сались, что твердая порода не позволит
изогнуть трубу, да и время поджимало. Тем временем орбитальный ком-
В  результате бурение остановили, не плекс после третьего маневра фазиро-
дойдя до отметки 1 метр. Гибкую тру- вания, который в плане стоял на 2 де-
бу с грунтом аккуратно намотали на ба- кабря в 14:46, вернулся на орбиту ожи-
рабан внутри контейнера для образцов. дания высотой 197 км. На 21:46 наме-
чался сброс переходника, на котором
Бортовой радар для зондирования во время запуска стоял посадочный
подповерхностной структуры грун- модуль, а  под ним размещались воз-
та указал наиболее интересные места, вращаемый аппарат и элементы стыко-
и «Чанъэ‑5» приступил к сбору образ- вочного устройства. Никаких сообще-
цов при помощи манипулятора с  по- ний об этих операциях китайские СМИ
верхности к югу от себя. Это был очень не дали, хотя они были очевидным об-
медленный процесс: на то, чтобы опу- разом необходимы для стыковки.
стить манипулятор на грунт, зачерп-
нуть и  закрыть крышечкой немного ВЗЛЕТ И СТЫКОВКА
реголита, поднять «руку» и пересыпать
материал в центральную часть контей- Старт с  Луны планировался ровно че-
нера, уходило не менее 50 минут. Спек- рез двое суток после прилунения, ког-
трометр LMS использовался для опре- да вследствие медленного вращения
деления минерального состава грунта Луны плоскость орбиты «Чанъэ‑5» вновь
с  поверхности и  залегавшего на глу- пройдет через место посадки. Непосред-
бине. Панорамная камера продолжа- ственно перед этим на посадочном ап-
ла съемку и в конечном итоге передала парате был выставлен из горизонталь-
примерно 700 кадров. ного положения в  вертикальное флаг-
шток с  государственным флагом КНР.
Программой предусматривалось Сам флаг имел массу ­всего 12 граммов,
взять 15 проб лунного материала, но а весь блок для его хранения и вертика-
после 12-го специалисты увидели, что лизации – около килограмма. Панорам-
контейнер почти полон, и  останови- ная камера немедленно сделала снимки
ли процесс. В результате все работы по красного знамени над Луной.

70 Старт с  Луны был произведен 3 де-
кабря в  15:10:21. Израсходовав около
400 кг топлива, через шесть минут с не-
большим, в 15:17:28, взлетный аппарат
успешно вышел на окололунную орби-
ту высотой 15 × 180 км – в первый раз
после «Аполлона‑17» в декабре 1972 г.
Орбитальный аппарат в  этот момент
находился практически в  противопо-
ложной точке орбиты высотой пример-
но 196 × 207 км.

Земля и Вселенная, 1/2021

Как и  раньше, китай- Группа спасателей у приземлившегося
ские СМИ не сообщали возвращаемого аппарата
подробностей орбиталь-
ного маневрирования. За- Сразу после этого была иницииро-
падные радиолюбители вана перегрузка контейнера в возвра-
фиксировали орбиталь- щаемый аппарат, которая заверши-
ный аппарат на орбите со лась в 22:12 с отставанием от графика
средней высотой 203 км, на 11 минут. Отклонения не имели зна-
а взлетный в ходе манев- чения для выполнения задачи экспеди-
ров фазирования подни- ции, так как до старта к Земле остава-
мался, уменьшая угловую лась целая неделя.
скорость сближения. После
второго маневра, выпол- Отделение взлетного аппарата вмес­
ненного 4 декабря при- те с элементами стыковочного устрой-
мерно в  08:04, его сред- ства состоялось 6 декабря в  04:35
няя высота была близка к 180 км, и он в строгом соответствии с планом. 7 де-
отставал от цели примерно на 14 ми- кабря в  22:59 китайские операторы
нут. После третьего маневра (по плану включили двигатель взлетного аппа-
в  21:46) высота дост­ игла 191 км, а  от- рата на торможение, и в 23:30 он раз-
ставание сократилось до трех минут. бился о  поверхность Луны в  районе
Судя по данным радиомониторинга, 30° ю. ш., 0° в. д.
5 декабря около 12:30 взлетный аппа-
рат сократил отставание до нуля и даже По непонятным причинам китай-
вышел немного вперед. В итоге он ока- ские информационные агентства со-
зался на орбите высотой примерно общили об этом как о  посадке, хотя
210 км на расстоянии в  несколько де- взлетный аппарат не предназначал-
сятков километров от орбитального ся для этого и не имел запаса т­ оплива,
комплекса. необходимого для повторного гаше-
ния орбитальной скорости. Зато обо-
5 декабря в 18:14 началась фаза сбли- снование для этой операции было дано
жения и  захвата, за которую отвечал вполне грамотное: не стоит оставлять
уже орбитальный аппарат, оснащен- на окололунной орбите космический
ный необходимыми средствами авто- мусор, который в будущем может по-
номного наведения. Массы двух участ- мешать какой-нибудь другой лунной
ников процесса оценивались в  2300 миссии.
и  400 кг соответственно. Контроль-
ные точки на участке сближения на- 71
ходились на отметках 50 км, 5 км, 1 км
и 100 м, причем на сближение от 5 км
и до касания отводился весь последний
виток. Специалисты в Пекинском цен-
тре управления полетом отслеживали
подход и  последующие операции по
кадрам бортовых видеокамер. В 21:42,
на две минуты позже плана, на высо-
те 210 км был выполнен захват взлет-
ного аппарата за три радиальных шты-
ря стыковочного устройства. Это была
первая в истории автоматическая сты-
ковка на окололунной орбите.

Земля и Вселенная, 1/2021

ВОЗВРАЩЕНИЕ «ЧАНЪЭ‑5» специалистов есть планы его дальней-
шего использования в  межпланетном
Как мы помним, момент отлета к Земле полете.
был выбран вблизи зимнего новолуния,
когда Луна имеет наиболее отрицатель- Возвращаемый модуль продолжил
ное склонение. Поэтому еще шесть су- снижение и  в  17:33 на высоте 120 км
ток аппарат находился в режиме ожи- к востоку от берегов Сомали вошел в ат-
дания на круговой орбите высотой око- мосферу со второй космической ско­
ло 210 км. ростью. Частично погасив ее в ходе пер-
вого погружения над Аравийским мо-
12 декабря в  01:54 был выдан пер- рем, где дежурил корабль «Юаньван‑3»,
вый отлетный импульс величиной око- возвращаемый модуль поднялся над
ло 400 м/с, который превратил орбиту краем атмосферы за счет подъемной
«Чанъэ‑5» в  эллиптическую с  пери- силы, действующей на его фарообраз-
центром 230 км и  апоцентром около ный корпус с  теплозащитой. Пройдя
5730 км. апогей новой баллистической траекто-
рии над Гималаями, он погрузился во
13 декабря в 01:51 вблизи перицен- второй раз над западной частью Китая
тра аппарат включил на 22 минуты че- и окончательно затормозился в плот-
тыре двигателя тягой по 150 Н. В  ре- ных слоях атмосферы. В 17:51 на вы-
зультате он увеличил свою скорость соте 10 км была введена парашютная
еще примерно на 420 м/с и  покинул система.
окололунную орбиту, направившись
к Земле. 16 декабря в 17:59 UTC возвращаемый
­аппарат успешно ­приземлился на поса-
На этапе перелета к  Земле состоя- дочном полигоне в хошуне Сыцзыван
лись две из трех запланированных кор- Автономного округа Внутренняя Мон-
рекций – 14 декабря в 03:13 и 16 дека- голия. Точка посадки с  координатами
бря в  01:15. В  обоих случаях исполь- 42°20′19′′ с. ш., 111°26′20′′ в. д. находи-
зовались два двигателя тягой по 25 Н, лась всего в 1.5 км от расчетной.
которые проработали 28 и  8 с  соот­
ветственно. В ночной степи Сыцзывана была от-
вратительная погода  – температура
На заключительном этапе поле- ниже –20 °C при сильном ветре. Тем не
та над южной частью Индийского и менее поисково-спасательный комплекс
­Атлантического океанов и  над Аф- уверенно вел аппарат до касания, и уже
рикой с «Чанъэ‑5» по договору с ки- через 20 минут после приземления люди
тайской стороной работала наземная были около него.
станция ЕКА Маспаломас на Канар-
ских островах. Сначала она отслежи- Впрочем, одна любопытная лиса
вала подлетную траекторию, а 17 де- появилась на месте событий еще
кабря около 01:00 через нее на борт раньше.
заложили п­ оследние уставки с  усло-
виями входа в  атмосферу. Станция Около трех часов ночи председатель
Куру работала только на прием в ка- КНР Си Цзиньпин выступил с поздрав-
честве дублера. лением в адрес всех участников китай-
ской экспедиции за лунным грунтом.
16 декабря в 17:13:19 на высоте около И есть за что – ведь лунное вещество до-
5000 км над Южной Атлантикой прошло ставлено на Землю в первый раз пос­ле
разделение орбитального и возвращае- 44-летнего перерыва! Напомним, что
мого модулей. Первый сразу после этого в 1969–1976 гг. это удалось сделать ше-
сманеврировал, чтобы избежать попада- сти американским лунным экспедициям
ния в земную ­атмосферу – у к­ итайских и трем советским автоматическим стан-
циями типа Е8-5.
72
Земля и Вселенная, 1/2021

Возвращаемый аппарат «Чанъэ-5» Доставленный лунный материал
зачехлили и вывезли с места посадки. будет изучаться в  Пекине в  специа-
Вечером 17 декабря китайский воен- лизированной Лаборатории лунных
ной-транспортный самолет Юнь-9 под- образцов при Национальной астро-
нялся с военного полигона Чжурихэ, что- номической обсерватории Китая. Во-
бы доставить ценный груз на предприя- прос о  возможности передачи части
тие CAST в Пекине. Утром 19 декабря там образцов для изучения учеными за
в контролируемых условиях из возвра- пределами Китая находится в стадии
щаемого аппарата был извлечен контей- обсуждения.
нер с лунным грунтом. Измерение по-
казало, что внутри находятся образцы Часть материала будет храниться от-
суммарной массой 1731 грамм – неуди- дельно – в городе Шаошань, на родине
вительно, если учесть проблему с буре- Мао Цзэдуна.
нием. После этого руководитель Китай-
ской национальной космической адми- Между прочим в  возвращаемом
нистрации Чжан Кэцзянь и президент аппарате «Чанъэ-5» имеются и  дру-
Китайской академии наук Хоу Цзяньго гие грузы. Пока известно, что он до-
подписали акт о передаче контейнера ставил семена растений (риса, овса,
для научных исследований. люцерны и  орхидей), совершившие
полет по маршруту «Земля – Луна» и
обратно.

Продолжение следует!

На лунной поверхности продолжают работать китайские аппараты «Чанъэ-3»

и «Чанъэ-4» и ровер «Юйту-2», преодолевший за два года 600 метров пути. На око-

лолунной орбите трудится CE5-T1, а в точке L2 за Луной – спутник-ретранслятор
«Цюэцяо».

Новый аппарат «Чанъэ-7»

планируется запустить в 2023 г.

с  посадкой в  южной поляр-

ной области Луны с целью ис-

следования местных условий

и  ресурсов. Помимо лунохо-

да, «Чанъэ-7» доставит на Луну

прыгающий зонд.

«Чанъэ-6»  – оставшийся не

у дел дублер «Чанъэ-5» – должен

стартовать в 2024 г. и доставить

лунные образцы либо с обрат-

ной стороны, либо из полярной

области. Предусмотрена уста-

Станция Цзямусы системы дальней новка на «Чанъэ-6» иностран-
космической связи КНР ной научной аппаратуры на кон-

курсной основе.

Запуск «Чанъэ-8» также намечен на 2024 год. На этом аппарате планируется

отработка ключевых технологий добычи и использования лунных ресурсов.

Решение о переходе к пилотируемым лунным экспедициям пока не принято.

Этот вопрос будет рассмотрен после окончания сборки китайской орбитальной

станции «Тяньгун» в 2022 г.

Земля и Вселенная, 1/2021 73

Обсерватории, институты

САО РАН ГЛАЗАМИ АСТРОНОМОВ

Special Astrophysical Observatory
of the Russian Academy of Sciences
as seen by astronomers

КУДРЯВЦЕВ Дмитрий Олегович,

кандидат физико-математических наук,

РОМАНЮК Иосиф Иванович,

доктор физико-математических наук,

СЕМЕНКО Евгений Алексеевич,

кандидат физико-математических наук,
Специальная астрофизическая обсерватория РАН

DOI: 10.7868/S0044394821010060

In this review we attempt to tell the reader about the present-day activities in the biggest
Russian astronomical observatory, Special Astrophysical Observatory (SAO) located in the
Northern Caucasus. The observatory possesses a number of instruments operating in the
optical and radio wavelength bands. Hereafter we focus on the largest Russian 6-meter optical
telescope that was put in operation 45 years ago.

ОБСЕРВАТОРИЯ КАК ИНСТИТУТ ция сохраняется: большие телескопы
часто образуют вокруг себя серьезные
История астрономических наблюдений научно-исследовательские институты
насчитывает много тысяч лет, но слово с уникальным научным оборудовани-
«обсерватория» для обозначения места, ем, задачами и людьми, работающими
откуда выполняются наблюдения, во- над разгадкой законов Вселенной.
шло в русский язык лишь в XVIII веке.
Одной из первых в России была созда- Историческим фактом является, что
на обсерватория Петербургской акаде- в послевоенные годы середины XX века,
мии наук, основанная в 1725 г. в течение 15 лет СССР сделал огромный
рывок в развитии науки и технологий,
Практически с  момента своего по- страна запустила искусственный спут-
явления обсерватории превратились ник и вышла в космос. Академия наук –
в  полноценные исследовательские тогда АН СССР – значительно расшири-
центры, в которых не только наблю- лась за счет новых институтов. Тогда же
дали, но и анализировали полученные было принято решение создать новую
результаты. Конечно, в  современном астрономическую обсерваторию, обо-
мире имеется огромное разнообразие рудованную крупнейшем в мире опти-
обсерваторий  – это и  автоматизиро- ческим телескопом с диаметром глав-
ванные телескопы, и станции слежения ного зеркала 6 м, что сделало страну ли-
за околоземным пространством, и кос- дером в области наблюдательной астро-
мические проекты. Однако для круп- физики, а Специальная астрофизическая
ных наземных инструментов ситуа- обсерватория Российской академии наук
(далее САО) по праву и сегодня занима-
74
Земля и Вселенная, 1/2021

Панорама верхней научной площадки САО РАН

ет особое место среди астрономических временный облик нашего института.
институтов России. Читателям, интересующимся ранней
историей САО, можем рекомендовать
В  век интернета информационное обратиться к литературе: это темати-
пространство заполнено подробными ческие сборники статей к  40-летнему
рассказами о работе крупных мировых и  50-летнему юбилеям САО, а  также
обсерваторий и  результатах наблюде- дневники И.М. Копылова.
ний на больших телескопах в Чили, США
и других странах. На этом фоне отече- Специальная астрофизическая об-
ственная астрономия во многом остает- серватория сейчас – это научно-иссле-
ся в тени. Даже от подготовленной пу- довательский институт в  ведомствен-
блики нередко можно услышать вопро- ной принадлежности Министерства на-
сы вроде: а 6-м телескоп еще работает? уки и  высшего образования. В штате
обсерватории состоят более 400 сотруд-
Чтобы немного восполнить этот ников, около 100 из которых являют-
пробел, мы попробуем рассказать о ся научными. В числе последних – два
современной научной работе круп- академика РАН (вице-президент РАН
нейшей обсерватории России в САО. Ю.Ю. Балега и Ю.Н. Парийский), 20 док-
В рамках небольшой обзорной статьи торов и 60 кандидатов наук. В обсерва-
невозможно охватить все области дея- тории работают Ученый совет и специа­
тельности обсерватории, и даже пере- лизированный совет по защитам док-
числить наиболее значимые научные торских и  кандидатских диссертаций.
достижения. Поэтому мы сделаем ак- Обсерватория издает научный жур-
цент на оптических телескопах  САО, нал «Астрофизический бюллетень»,
включая и крупнейший в России оп- в  котором печатаются результаты ис-
тический телескоп с диаметром глав- следований российских и  зарубежных
ного зеркала 6 м – Большом телескопе ученых. Английская версия журнала
азимутальном или БТА. Astrophysical Bulletin выпускается и рас-
пространяется издательством Springer.
Сданный в эксплуатацию 45 лет на-
зад, долгое время самый большой те- В обсерватории действует аспиранту-
лескоп в  мире, БТА и сейчас входит ра, осуществляя подготовку по специаль-
в  двадцатку крупнейших астрономи- ности «Астрофизика и звездная астроно-
ческих телескопов. Специфика рабо- мия». Ежегодно в обсерватории прово-
ты обсерватории с  крупнейшим теле- дятся всероссийские и международные
скопом общего пользования, а  также конференции по разным направлениям
идеи, заложенные первым д­ иректором астрономии. Сборники докладов таких
обсерватории, Иваном Михеевичем Ко- конференций, как правило, издаются на
пыловым, во многом определили со-
75
Земля и Вселенная, 1/2021

английском языке, индексируются в раз- ние основных подразделений обсерва-
личных международных базах и широко тории. Единственное исключение – ра-
цитируются. диоастрономический сектор. Радиоте-
лескоп РАТАН‑600 является настолько
Не забывает обсерватория и про по­ уникальным инструментом, что заслу-
пуляризацию науки: сейчас ее телескопы живает отдельной статьи.
и музей САО ежегодно посещают более
20 тыс. гостей ежегодно. ОПТИЧЕСКИЕ ТЕЛЕСКОПЫ

Территориально обсерватория рас- Телескопы оптического диапазона в
положена в Зеленчукском районе Кара- Специальной астрофизической обсер-
чаево-Черкесской Республики на трех ватории компактно расположены на
научных площадках. Нижняя площад- верхней научной площадке в 17 км от
ка – своеобразная штаб-квартира САО поселка Нижний Архыз.
с основной инфраструктурой – распо-
ложена в  поселке Нижний Архыз на Основным инструментом обсервато-
высоте 1200 м над уровнем моря. На рии является телескоп БТА производ-
верхней площадке, расположенной на ства Ленинградского оптико-механи-
высоте около 2100 м над уровнем моря ческого объединения (ЛОМО). С начала
на отрогах горы Пастухова, находятся 1977 г. и  по сей день БТА активно ис-
оптические телескопы. Радиотелескоп пользуется в наблюдениях. За это вре-
РАТАН‑600 на южной окраине станицы мя на телескопе были получены сотни
Зеленчукской формирует третью науч- тысяч спектров и изображений галак-
ную площадку САО. Санкт-Петербург- тик, звезд и  других объектов. По  эф-
ский филиал – одно из подразделений фективной собирающей площади сво-
обсерватории – находится на террито- его 6-м главного зеркала БТА сейчас за-
рии Главной астрономической обсерва- мыкает второй десяток в списке наибо-
тории РАН. В прошлом году этот тради- лее крупных современных телескопов.
ционно радиоастрономический фили-
ал пополнился отделом астроприборо- В  свое время идея создания БТА
строения, перешедшим из ГАО РАН. была поддержана не всеми астроно-
мами и многие были настроены скеп-
Удаленность от крупных научных тически. Сомнения вызывала возмож-
центров и некоторая изолированность ность постройки телескопа на альт-­
потребовала значительных матери- азимутальной монтировке, плохие
альных вложений в создание, разви- погодные условия в  месте установки,
тие и эксплуатацию хозяйственной дороговизна проекта. Однако, опыт
инфраструктуры обсерватории и жи- и  результаты эксплуатации телескопа
лого поселка. Поэтому, в  отличие от подтвердили правильность сделанно-
классического научного института, го выбора. Без БТА в настоящее время
когда в штате научных сотрудников – Россия обладала бы лишь нескольки-
большинство, в САО РАН их менее 25%. ми телескопами 2-м класса, тогда как
Успешная работа обсерватории зависит в мире уже строятся телескопы-гиган-
не только от профессионализма и  ак- ты с зеркалами диа­метром 30 м.
тивности научного персонала, но и от
слаженной, четкой работы всего кол- Об обсерватории и ее 6-м телескопе
лектива. существует много расхожих мифов и до-
мыслов. Например, часто говорится об
Так выглядит Специальная астрофи- ужасном климате в САО, но посмотрим
зическая обсерватория на языке офи- на многолетние статистические наблю-
циальных документов. Далее мы более
пристально рассмотрим текущее состоя­ Земля и Вселенная, 1/2021

76

дения за погодными усло- Наблюдательное время БТА по данным СЭК
виями. Рабочий процесс на % относительно потенциально возможного (3550 ч)
телескопе возможен в слу- 70
чае, если скорость ветра не 65
превышает 15 м/с, а также 60
если разница температур 55
главного зеркала и атмос- 50
феры не превышает 10 гра- 45
дусов. В среднем за год по 40
этим причинам теряется 35
от 10 до 15 ночей наблю- 30
дательного времени. Ста-
тистика наблюдательно- 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013 2015 2017
Год

го времени за последние 20 лет говорит Количество реального наблюдательного

о том, что среднее число наблюдатель- времени на 6-м телескопе БТА за 1993–
ных часов составляет 1650 в год. На ши- 2017 гг. по данным службы эксплуатации
роте САО (+43°) это составляет примерно комплекса БТА

45% времени от теоретически возможно-

го. Графически распределение наблюда-

тельного времени показано на рисунке. аппаратуры и  даже попытка замены

По количеству часов наблюдений САО главного зеркала. Для сглаживания эф-

имеет те же характеристики, что и дру- фектов термостабилизационной инер-

гие обсерватории Северного Кавказа. ции 42-тонного стеклянного главного

Особенности рельефа верхней науч- зеркала в  подкупольном пространстве

ной площадки в сочетании с климатом, были установлены кондиционеры.

конструкцией телескопа и его башни Надо признать, не все работы завер-

создают такие ­условия, когда среднее ка- шились успешно. Например, сис­тема

чество изображения (seeing) составляет охлаждения из-за недостатка финанси-
около 1,5″. Это тоже значительно лучше, рования не была закончена. Еще слож-

чем считают многие, интересующиеся нее ситуация с  восстановлением по-

качеством наблюдательного материала, верхности запасного 6-м зеркала. По-

полученного на телескопах САО. При- пытка, предпринятая на Лыткаринском

чем важно отметить, что эти значения заводе, успехом не увенчалась. Здесь мы

получаются из реальных наблюдений не будем обсуждать причины, но время

на 6-метровом телескопе. А это значит, простоя телескопа в 2018–2019 гг. было

что все эффекты, вроде неравномерной потрачено не зря. После существенных

термостабилизации элементов телеско- вложений была сильно модернизирова-

па, микроклимат башни телескопа и ка- на установка для напыления алюминия

чество исполнения механических узлов на главное зеркало БТА. Основное рабо-

уже учтены. Отсюда становятся очевид- чее зеркало с новым качественным сло-

ными перспективные направления ра- ем алюминия осенью 2019 г. было воз-

бот по улучшению характерист­ ик БТА. вращено на телескоп. Предпринятые

За десятилетия своей работы основ- меры по улучшению и обновлению по-

ной телескоп прошел несколько стадий зволили существенно улучшить эффек-

технической модернизации. Среди наи- тивность собирания света.

более серьезных: полная замена систе- Многолетний опыт эксплуатации

мы управления телескопом, переход на БТА показал, что советская промыш-

новые приводы, обновление навесной ленность сумела создать надежный

Земля и Вселенная, 1/2021 77

БТА вечером. Два крана необходимы при замене и обслуживании крупногабартиных деталей

инструмент. Крупных поломок меха- и  галактик, интерферометр Фабри  –
ники, которые привели бы к длитель- Перо, приборы для спектрополяриме-
ной остановке телескопа вообще – не трии, спекл-интерферометр, быстрый
было за все время эксплуатации. Бо- фотометр и др. За редким исключением
лее мелкие неисправности узлов теле- все эти приборы созданы или модерни-
скопа или башни встречаются редко, зированы сотрудниками САО. Описание
простои по этой причине не превыша- ­действующих можно найти на сайте об-
ют суток. Чаще встречаются поломки серватории в разделе «Телескопы»1.
приемной аппаратуры. Современные
приборы представляют собой слож- Практически все наблюдения на БТА
ные электронные системы, требующие выполняются в режиме удаленного дос­
постоянного ухода и модернизации, а тупа, когда астрономы работают с теле-
условия их эксплуатации в САО очень скопом и его аппаратурой дистанционно
суровые: высокогорье, низкие темпе- из лабораторного корпуса обсерватории
ратуры, влажность и пр. Износ обору- в поселке Нижний Архыз. На верхней на-
дования в  таких условиях значитель- учной площадке непосредственно у те-
но выше, чем в обычной лаборатории. лескопа находится лишь дежурная сме-
В условиях ограниченного финансиро- на, состоящая из инженера-­оператора,
вания часто приходится искать нестан- механика и электрика. Такой стиль ра-
дартные решения. боты характерен для всех современных
крупных обсерваторий, и в комнате уда-
Телескоп БТА оснащен большим ком- ленных наблюдений САО не будет ощу-
плексом аппаратуры. Он включает в себя щаться принципиальной разницы с тем,
спектрографы высокого и низкого раз-
решения для получения спектров звезд 1  www.sao.ru

78 Земля и Вселенная, 1/2021

что можно увидеть в аналогичных поме- Вид на БТА с  балкона телескопа Цейсс‑1000
щениях 10-м телескопа GTC в Испании
или его меньших собратьев в Чили. Как и  БТА, 1-м телескоп тоже по-
стоянно модернизируется. Длитель-
Как и  в других крупных обсервато- ное время Цейсс‑1000 имел оборудова-
риях, наблюдательное время телеско- ние только для спектроскопии и фото-
па БТА распределяется специальным метрии, но в последние годы для него
программным комитетом (Националь- были разработаны новые приборы, ко-
ный комитет по тематике российских торые расширили спектр решаемых
телескопов – НКРТ), в состав которо- задач, добавив, например, поляримет­
го входят ведущие астрономы России, рию. Роль испытательного полигона
представители различных научных уч- для нового астрономического оборудо-
реждений. Заявки на наблюдательное вания Цейсс‑1000 тоже не утратил. Уси-
время могут подавать как российские, лиями инженеров и  ученых обсерва­
так и зарубежные ученые. Наблюдения тории на телескопе была полностью
по одобренным программам ведут- переделана система управления, в ре-
ся на безвозмездной основе. Основ- зультате чего сейчас нет необходимос­
ные наблюдения на БТА – спектроско- ти наблюдателям подниматься для
пические. Запрашиваемое количество ночной работы на верхнюю научную
ночей для наблюдений регулярно в площадку. Наблюдать с Цейсс‑1000
2–3 раза превышает реально имеющее­ сейчас можно практически по всем
ся. Если бы в  России имелся телескоп ­программам из комфортного помеще-
4-м класса, то многие заявки, требую- ния лабораторного корпуса.
щие длительных рядов наблюдений,
могли бы быть перенесены на него. Старейшим инструментом САО яв-
В этом случае, больше времени можно ляется еще одно изделие фирмы Carl
было бы выделить на БТА для выпол-
нения программ с высоким приорите- 79
том. Но в настоящее время по ряду тре-
бований к данным только БТА может
обеспечить отечественных астрономов
данными мирового уровня, по­этому
сужение поля работы 6-м телескопа до
отдельных направлений, безусловно,
нанесет вред нашей науке. Практика
показывает, что астрономы САО полу-
чают около 40% наблюдательного вре-
мени на телескопе, а остальные 60% –
иногородние и иностранные ученые.

Кроме БТА, на верхней научной пло-
щадке размещены и другие оптические
телескопы. Самый крупный из них  –
производства фирмы Carl Zeiss (Йена),
с 1-м главным зеркалом – был введен
в эксплуатацию в конце 1980-х гг. Из-
начально Цейсс‑1000 рассматривался
как телескоп поддержки для программ
на БТА, но  быстро нашел свою нишу
в исследовательской работе. Наблюда-
тельное время на нем в основном рас-
пределяется на конкурсной основе.

Земля и Вселенная, 1/2021

Малые оптические телескопы на верхней научной площадке

Zeiss  – телескоп с  главным зеркалом т­ елескопов, наблюдающих один объект
диаметром 60 см. На этом телеско- в  разных фотометрических полосах,
пе работа в САО началась в 1973 г. Как призвано повысить эффективность ис-
и  везде в  мире, столь малые телеско- пользования наблюдательного време-
пы занимают свою нишу в фотометри- ни. По состоянию на момент написания
ческих обзорах с  целью мониторинга статьи на одном телескопе уже прове-
долгопериодических процессов в звез- дены научные ­наблюдений в  полуав-
дах и галактиках. Не менее популярной томатическом режиме. Остальные три
я­ вляется задача поиска тел, о­ пасно сбли- телескопа закуплены и находятся в ста-
жающихся с Землей. дии наладки или создания для них ин-
фраструктуры.
Тема фотометрических исследо-
ваний экзопланет, белых карликов и ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СТОРОНА
транзиентных источников является ос- АСТРОНОМИИ
новной для семейства из четырех робо-
тизированных телескопов с зеркалами Давно ушло в  прошлое то время, ког-
диаметром 50 см. Особенность ново- да астрономы глазами рассматривали
го проекта САО заключается в полной в  телескоп небесные тела. Уже почти
роботизации телескопов, когда вся ра- 150 лет как в астрономии началась фо-
бота выполняется без в­ мешательства тографическая эра, которая закончи-
ч­ еловека в  течение ночи. Одновре-
менное использование нескольких Земля и Вселенная, 1/2021

80

лась в основном к концу 1980-х годов. острая необходимость в  обновлении.
Сейчас для регистрации света от не- В последующем вся новая оснастка те-
бесных объектов используются сверх- лескопа была выполнена усилиями со-
чувствительные полупроводниковые трудников обсерватории. Единствен-
приемники. Наиболее распространен- ный прибор, созданный вместе с  БТА
ный тип приемников – приборы с заря- и  работающий до сих пор после глу-
довой связью или ПЗС-матрицы. Сей- бокой модернизации, – это Основной
час, спустя почти три десятилетия ис- звездный спектрограф.
пользования в  астрономии, полупро-
водниковые матрицы можно встретить Над созданием приборов нового по-
в  цифровых фотоаппаратах, видеока- коления для обсерватории работали ра-
мерах и даже телефонах. Хотя принцип нее и трудятся сейчас многие сотруд-
работы этих устройств может быть оди- ники из конструкторского бюро, оп-
наковым, требования к качеству астро- тических и  механических мастерских
номических приемников несравненно САО РАН. За счет наличия этих струк-
выше. А значит, без высоких техноло- турных подразделений у  астрономов
гий наблюдательная астрономия невоз- есть возможность быстро отремонти-
можна. ровать приборы, вышедшие из строя,
а так же разработать и испытать маке-
Разработка приемных устройств, ты новых устройств.
пригодных для использования в астро-
номических наблюдениях, под силу Любой рассказ о  технологической
лишь небольшой группе лабораторий стороне астрономии будет неполным
в мире. Единственная такая лаборато- без упоминания информационных тех-
рия в  России работает в  САО  – лабо- нологий. В жизни САО высокие техно-
ратория перспективных разработок. логии играли исключительно важную
ПЗС-системы, созданные специалиста- роль с  момента создания института.
ми этой лаборатории можно встретить Достаточно лишь того факта, что без
на многих телескопах России и даже за применения вычислительной техни-
рубежом. Ими же оснащены и приборы, ки в режиме реального времени (очень
установленные на телескопах САО. редкая ситуация в 1970-е годы в СССР)
для управления всей 650-тонной под-
Ни для кого не секрет, что ни в СССР, вижной частью телескопа, проект БТА
ни в  современной России  – не было не имел шансов на реализацию. Ис-
собственного производства высоко- пользование инновационных прием-
качественных и  доступных ПЗС-чи- ников на 6-м телескопе также требова-
пов. Наши инженеры на основе зару- ло соответствующего уровня техноло-
бежных чипов умеют делать аппара- гий обработки полученного материала.
туру мирового уровня с современной С  этой задачей справлялся вычисли-
электронной оснасткой. Важно отме- тельный центр, оснащенный современ-
тить и  высокий уровень кооперации ной на тот момент ЭВМ.
с другими фирмами и лабораториями
страны. Без их участия не удалось бы С  началом 1990-х годов астрономы
наладить производство современного и инженеры САО были первыми в стра-
астрономического приемного обору- не, кто внедрял в астрономии системы
дования. на основе операционной системы Linux.
Нельзя не упомянуть и о роли обсерва-
На момент начала эксплуатации 6-м тории в переносе на компьютеры сис­
телескоп был оснащен навесным обо- темы обработки данных ESO-MIDAS,
рудованием, созданным советской про- разработанной в Южной европейской
мышленностью. Со временем возникла обсерватории и  длительное время

Земля и Вселенная, 1/2021 81

остававшейся одной из двух наиболее Мы отметили здесь только работы
распространенных систем для работы сотрудников лаборатории информати-
с  астрономическими данными. Нема- ки, которые кажутся наиболее важны-
ло было сделано сотрудниками отдела ми с точки зрения астрономов-наблю-
информатики обсерватории для вне- дателей, хотя многие не менее важные
дрения сетевых технологий в научную вещи остались за кадром. В этом отно-
жизнь всего юга России. шении лаборатория информатики САО
заслуживает отдельной статьи.
Со временем отдел информатики
был преобразован в  лабораторию, но БУКОВО – НИЖНИЙ АРХЫЗ
вклад коллектива лаборатории в рабо-
ту САО не уменьшился. Силами инже- Нижний Архыз  – небольшой поселок
неров-информатиков была разработа- астрономов в Зеленчукском районе Ка-
на и  внедрена принципиально новая рачаево-Черкесии. Его значение в обес­
схема управления двумя основными печении работы САО огромно.
оптическими телескопами обсервато-
рии. Обработка, хранение и представ- Известно, что первый директор
ление доступа к архивам наблюдатель- САО – И.М. Копылов – отстаивал пози-
ных данных также является авторской цию, что ученые должны жить и рабо-
разработкой сотрудников САО. Завер- тать в большом городе и лишь на вре-
шают комплекс информационного со- мя наблюдений приезжать к  инстру-
провождения наблюдений системы мо- ментам (работа вахтовым методом).
ниторинга погодных условий и система Однако возобладала точка зрения, что
работы с заявками на наблюдательное астрономы должны жить непосредст­
время наших телескопов.

Панорама поселка Нижний Архыз

82 Земля и Вселенная, 1/2021

венно у телескопов, в результате чего ние 10 лет в  обсерватории защищено
на карте появился небольшой посе- 4 докторских и  19 кандидатских дис-
лок, который местные жители знают сертаций. За это время из САО уволи-
не иначе, как Буково. лось 2 сотрудника с  ученой степенью.
Особой проблемы с  молодыми астро-
Сейчас, по прошествии десятилетий, номами в  обсерватории нет, однако
приходит осознание того, насколько отмечается резкий недостаток кадров
мнение первого директора опередило в  возрасте 40–50 лет, которые долж-
свое время. Практически все большие об- ны были бы быть научными лидера-
серватории имеют штаб-квартиры в го- ми в своих научных направлениях. Эти
родах с небольшими базами возле теле- люди были потеряны для обсерватории
скопов. Жизнь в изолированном горном в  90-е годы. Многие бывшие сотруд-
поселке оказалась преимуществом толь- ники САО работают в зарубежных ин-
ко в случае эпидемии COVID‑19, когда на ститутах, часть покинула астрономию.
непродолжительное время БТА оказал- Но такая ситуация характерна для всей
ся одним из немногих крупных работаю- российской науки.
щих телескопов. К счастью, такие обстоя-
тельства складываются не часто. Сложнее обстоит дело с  инженер-
ными кадрами. Специалисты высокой
Инфраструктура Нижнего Архыза со- квалификации должны получать соот-
стоит из зданий обсерватории (лабора- ветствующее вознаграждение, которое
торный корпус, здание лаборатории ин- трудно обеспечить в бюджетном уч-
форматики, общежитие, детский сад, хо- реждении. Различные научные Фон-
зяйственные постройки), жилых домов ды выделяют средства только на науч-
и школы. В середине 2000-х годов посе- ные исследования. Зарплата не менее
лок был газифицирован, а в последние 200% от средней по региону относит-
годы в дома жителей Нижнего Архы- ся только к научным работникам. В ре-
за пришел высокоскоростной интернет. зультате, реальные доходы научных со-
трудников и инженеров внутри одного
Близость поселка к  курортным ме- коллектива становятся недопустимо
стам Кавказа, чистота и  ухоженность различными, что вызывает не распо-
улиц и  домов в  сочетании с  хорошей лагающее к эффективной совместной
экологией превратили его в желанное работе напряжение в коллективе.
место для покупки квартир жителями
Москвы, Краснодара, Ставрополя и дру- Сейчас как никогда становится яс-
гих городов. Удивительно, но квартиры ным масштаб отставания России от
Нижнего Архыза по стоимости прибли- других стран мира в оснащении астро-
жаются к аналогичному жилью, напри- номическими приборами. За почти
мер в Санкт-Петербурге. А в целом, как 50 лет после завершения строительст­
и  раньше, жизнеобеспечение поселка ва БТА, в России не сумели создать ни
полностью зависит от существования одного нового большого телескопа ми-
обсерватории. рового класса. Давно ведутся разгово-
ры о создании отечественного 4-м те-
ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ. лескопа, но с  учетом всех перипе-
КАДРОВЫЙ ВОПРОС тий в  оте­чественной науке и  полити-
ке надежды на него почти не осталось.
Аспирантура САО выпускает ежегодно А  ведь при должном уровне оснаст-
2–3 молодых специалистов, которые ки хороший и современный телескоп
после защиты диссертации в основном 3–4-м класса мог бы стать надежным
остаются в  о­ бсерватории. За послед- дополне­нием к БТА.

Земля и Вселенная, 1/2021 83

Вид на башню БТА днем

Тревогу астрономов-наблюдателей ­степени ­докторов и кандидатов наук
вызывает доступ ученых к  новым за- с навыками и пониманием принципов
рубежным технологиям. В  условиях работы современной аппаратуры, не до-
маргинализации отечественной нау- ступными большинству ученых, не за-
ки и техники есть серьезный риск по- действованных в реальных наблюдени-
лучить консервацию или даже откат ях. А такой труд должен достойно опла-
в уровне технического обеспечения те- чиваться.
лескопов. Это касается как приемни-
ков, оптических элементов, так и ин- Подытоживая, можно сказать, что
формационных технологий обработки в обсерватории накопилось много важ-
наблюдательного материала. ных проблем, но есть и  перспективы.
Коллектив САО, несмотря на все слож-
Именно по этой причине мы счита- ности в политической и экономической
ем необходимым и  дальше развивать жизни страны, сумел не только сохра-
механические и  оптические мастер- нить работу основных инструментов
ские, а также лабораторию перспектив- обсерватории, но ценой больших уси-
ных разработок САО. лий модернизировать их и создавать
новые. Наблюдения телескопах САО
Важно помнить, что астрономы-на- идут в соответствии с программой на-
блюдатели – это не обслуживающий блюдений, как и десятилетия тому на-
персонал низкой квалификации, спо- зад, и лишь непогода и снижение фи-
собный лишь следовать инструкциям. нансирования способны заставить нас
Практически все астрономы, работаю- закрыть купола телескопов.
щие на ­телескопах САО, имеют ученые
Земля и Вселенная, 1/2021
84

С новыми книгами
Издательства “Наука”
вы можете ознакомиться на сайте

naukabooks.ru

Косенко Е.А.

Загадка Алоиза Альцгеймера. Почему в XXI в.
болезнь Альцгеймера неизлечима?

М.: Наука, 2019. — 319 с.
В монографии изложена актуальнейшая на сегодняшний день
медико-биологическая проблема, связанная с болезнью
Альцгеймера (БА), и предпринята попытка ответить на вопрос:
почему заболевание, известное с начала ХХ в. и на изучение
которого тратятся триллионы долларов, в настоящее время все
еще остается неизлечимым, а имеющиеся антиамилоидные
препараты приносят больше вреда, чем пользы? Для объяснения
механизмов, лежащих в основе нейродегенерации при БА,
формулируется «эритроцитарная гипотеза», согласно которой
эритроциты рассматриваются не просто как клетки,
переносящие кислород, а как клетки, от эндогенного
метаболизма которых зависит адекватная доставка кислорода в
ткани, и в частности в мозг. Именно функциональное
несоответствие между эритроцитами и биоэнергетикой мозга,
считает автор, лежит в основе гибели нейронов.

Книга может быть интересна широкому кругу читателей – студентам,
обучающимся по специальностям «биология», «биомедицина»,
а также физиологам, биохимикам научно-исследовательских
лабораторий, преподавателям высших образовательных
медицинских и биологических учреждений.

Реклама

Менделеев Д.И.

Заветные мысли.

М.: Наука, 2019. — 310 с.
Д.И. Менделеев в работе «Заветные мысли» рассуждает о
желательных, на его взгляд, путях развития России в
геополитической, экономической и научной областях. Круг
анализируемых ученым вопросов чрезвычайно широк:
государственное устройство, образование, народонаселение,
внешняя торговля, взаимосвязь между просвещением и
национальным богатством, баланс между промышленностью и
сельским хозяйством и т.д. По существу, «Заветные мысли» -
духовное завещание Д.И. Менделеева потомкам.

Для широкого круга читателей.

Аминов Р.З., Юрин В.Е., Егоров А.Н.

Комбинирование АЭС
с многофункциональными
энергетическими установками.

М.: Наука, 2018. — 238 с.
В работе предложен новый взгляд на повышение безопасности
АЭС. Разработаны и исследованы многофункциональные
системы, включающие такие установки, как дополнительная
паровая турбина, тепловые аккумуляторы, водородный комплекс
и газотурбинные установки, позволяющие обеспечить надежное
электроснабжение собственных нужд АЭС в аварийных
ситуациях с обесточиванием. Исследован способ использования
остаточного тепловыделения реакторов типа ВВЭР для
генерации электроэнергии, необходимой для отвода остаточного
тепловыделения в аварийных ситуациях с полным
обесточиванием. Разработана система уравнений и построены
скелетные таблицы свойств диссоциированного водяного пара,
которые позволяют проводить промышленные
термодинамические расчеты параметров рабочего тела
водородных циклов. Исследованы процессы сжигания водорода
в кислородной среде, а также определены ресурсные показатели
основного оборудования водородного энергокомплекса,
работающего в циклических режимах.

Для научных работников, специалистов, аспирантов,
студентов старших курсов теплоэнергетических специальностей.

Реклама naukabooks.ru

In memoriam

Рафаил Львович АПТЕКАРЬ
(27.09.1936–29.12.2020)

29 декабря 2020 г. из жизни ушел десятка космических экспериментов,
­Рафаил Львович Аптекарь, заведую- подготовленных ФТИ. Научный, тех-
щий лабораторией эксперименталь- нический и организационный вклад
ной астрофизики ФТИ им. А.Ф. И­ оффе, Р­ афаила Львовича в эти работы трудно
п­ ризнанный в мире специалист в  об­ переоценить. С 1994 г. в рамках про-
ласти космических исследований и граммы международного космическо-
внеатмосферной астрономии. го сотрудничества успешно осущест-
вляется эксперимент «Конус-ВИНД».
Он пришел в ФТИ на должность стар- Рафаил Львович долгое время был за-
шего лаборанта в 1959 г. после оконча- местителем научного руководителя
ния с отличием физического факуль­ эксперимента, а с 2013 г., после кончи-
тета Ленинградского университета. ны Е.П. Мазеца, был со-руководителем
проекта с российской стороны. В  № 2
С начала 1960-х годов он принимал 2020 г. нашего журнала опубликована
активное участие в пионерских рабо- статья Рафаила Львовича, посвящен-
тах по исследованию околоземного ная гамма-всплескам и эксперименту
космического пространства, разверну- «Конус-ВИНД».
тых в ФТИ под руководством Б.П. Кон-
стантинова, М.М. Бредова и Е.П. Мазе- Четкая организация работ, совер-
ца. Кандидатская диссертация Рафаила шенно необходимая при постановке
Львовича была посвящена наблюдени- космических экспериментов, ориги-
ям искусственного радиационного поя- нальные технические решения, само-
са Земли. Исследования по проблеме так отверженность и редкая работоспособ-
называемой «пылевой оболочки» Земли ность Р.Л. Аптекаря являлись залогом
получили продолжение в осуществлен- безотказной работы аппаратуры в ус-
ном в 1986 г. ­эксперименте по прямому ловиях длительного космического по-
исследованию пылевого облака кометы лета и получения уникальных научных
Галлея в рамках космической миссии данных.
ВЕГА. В начале 1970-х годов в работах
с участием Рафаила Львовича было по- Результаты исследований с участием
лучено первое независимое подтверж- Рафаила Львовича представлены в бо-
дение регистрации космич­ еских гам- лее чем 100 научных работах, опубли-
ма-всплесков – уникальных по энерге- кованных в ведущих мировых издани-
тике событий, исследование которых ях. Его научная деятельность ­отмечена
приближает нас к пониманию эволю- рядом научных премий и государст­
ции Вселенной с ранних стадий ее су- венных наград.
ществования. На рубеже 1970–1980-х го-
дов в экспериментах «Конус» на меж- Память о Рафаиле Львовиче Аптека-
планетных станциях серии «Венера» ре, человеке огромной работоспособ-
были ­открыты «мягкие гамма-репите- ности и большого личного мужества,
ры» – удивительные галактические объ- навсегда останется с теми, кто его знал.
екты, характеризующиеся сверхсильны-
ми магнитными полями.

Исследования астрофизических яв-
лений с экстремальными характерис­
тиками продолжились серией из ­почти

Земля и Вселенная, 1/2021 85

Люди науки

ТРИ ЗВЕЗДЫ ГЕРОЯ: ЗНАНИЯ И СТРАСТИ

Несколько страниц из жизни великого
ученого нашей Родины М.В. Келдыша

ГУБАРЕВ Владимир Степанович,

писатель, драматург, журналист

DOI: 10.7868/S0044394821010072

Этот очерк я писал более полувека назад  – с того самого дня, когда познакомился
с академиком Мстиславом Всеволодовичем Келдышем (1911–1978), ученым в области
прикладной математики и механики, организатором отечественной науки, идеологом
космической программы (ЗиВ, 1981, № 1; 1991, № 3; 2011, № 1). Встреч с ним было много,
так как космическая эпоха только начиналась, и лучше всего о ней мог рассказать
только он, а моя работа корреспондента «Комсомольской правды» и «Правды» в то
время требовала, чтобы эта тема стала повседневной на страницах газеты. Позже
добавились генетика, атомная наука и техника, «оборонка», развитие нашей Академии
наук по республикам и так далее. Я возглавил отделы науки этих газет, а М.В. Келдыш
был избран президентом Академии наук СССР (1961–1975). Создавалась Великая Наука
нашей Родины и, бесспорно, одну из главных ролей в этом процессе играл именно он. Как
же можно было умолчать об этом!? Потом случилось так, что мы оба были спасены
одним и тем же хирургом – поистине «неисповедимы пути Господни»...

Я постоянно обращаюсь к образу этого великого ученого страны, благо появляются
новые документы и свидетельства о нем, о том, что он сделал для нашей Родины. И не
перестаю поражаться его прозорливости, любви к Отчизне, тому объему Добра, что
он принес людям. Иногда даже, кажется, что подобное невозможно, но потом пони­
маешь – гениям доступно все, в том числе и то, кажется нам невозможным.

Он был трижды Героем Социалистического Труда. Мне кажется, что это были
­своеобразные вехи его жизни.

ЗВЕЗДА ПЕРВАЯ: АТОМ В 1946 г. М.В. Келдыш был избран
действительным членом Академии
Еще до войны проходили очередные наук СССР. Ему исполнилось 35 лет.
выборы в Академию наук СССР. С.А. Ча- О том, что Келдыш будет работать толь-
плыгин1 предложил от ЦАГИ выдви- ко с  физиками или только с  авиакон-
нуть одного из молодых ученых в чле- структорами – мечтали и те, и другие.
ны-корреспонденты. «А почему не Кел- Как только И.В. Курчатов2 и его коман-
дыша?» – спросили у  него. Чаплыгин да приступили к  работе по атомной
ответил кратко: «Уж кто-то, а Келдыш бомбе, сразу же поступило предложе-
в особой поддержке не нуждается – сам
пробьется». 2 И горь Васильевич Курчатов (1903–
1960) – ученый в области физики ядра,
1 Сергей Алексеевич Чаплыгин (1869– «отец» атомной бомбы, глава «Атомно-
1942)  – ученый в  области механики го проекта», главный научный руково-
и  математики, один из основополож- дитель атомной проблемы в СССР, один
ников аэромеханики и аэродинамики, из основоположников использования
директор Центрального аэрогидроди- ядерной энергии в  мирных целях, ос-
намического института (ЦАГИ, 1928– нователь и первый директор Институ-
1931), академик АН СССР, Герой Соци- та атомной энергии (1943–1960), акаде-
алистического Труда. мик АН СССР, трижды Герой Социалис­
тического Труда.
86
Земля и Вселенная, 1/2021

ние о привлечении к ним

и  молодого профессора.

Рассказывает академик

И.М. Виноградов3:

«Вскоре после войны

пришли ко мне Ю.Б. Ха-

ритон4 и  другие физики.

Просили порекомендо-

вать математика, который

мог бы поставить расче-

ты по атомной темати-

ке. Я  им порекомендовал

взять Келдыша, – он в лю-

бом приложении матема- Академик М.В. Келдыш. Член-корреспондент
тики способен разобрать- Середина 1940-х гг. АН СССР Ю.Б. Харитон.
ся лучше всякого. Келдыш АРАН. Ф. 1729, Оп. 1, Д. 44, Л. 2 Конец 1940-х гг.
им понравился. Приклад-

ной математикой у  нас

в институте всегда много занимались, 30 апреля 1946 г. Институт химиче-

особенно много делали во время вой- ской физики АН СССР во главе с Н.Н. Се-
ны. Вот Келдыш и организовал к осени мёновым5 включается в «Атомный

1946 г. расчетное бюро, сначала из ста- ­проект». То, чего добивался Николай

рых сотрудников, а потом туда пришло Николаевич, осуществляется: он убеж­

много молодежи». 5 ден, что только его Институт способен

Но «битва за Келдыша» еще только решить ядерную проблему в СССР. Пол-

начиналась! ной информации у него нет, академик

3 И ван Матвеевич Виноградов (1891– Академик Н.Н. Семёнов. 1940-е гг.
1983) – ученый в области математики,
директор Математического институ- 87
та им. В.А. Стеклова (1934–1941, 1944–
1983), академик АН СССР, дважды Герой
Социалистического Труда.

4 Юлий Борисович Харитон (1904–1996) –
ученый физик-теоретик и  физикохи-
мик, один из руководителей проек-
та создания атомной бомбы, главный
конструктор и  научный руководитель
КБ‑11 (Арзамас‑16, ныне – Российский
федеральный ядерный центр) в Сарове
(1946–1992), академик АН СССР, триж-
ды Герой Социалистического Труда.

5 Николай Николаевич Семёнов  (1896–
1986)  – физикохимик, создатель тео-
рии цепных реакций, один из осново-
положников химической физики, орга-
низатор и директор Института химиче-
ской физики (ныне носит имя ученого;
1931–1986), вице-президент АН СССР
(1963–1971), лауреат Нобелевской пре-
мии, дважды Герой Социалистическо-
го Труда.

Земля и Вселенная, 1/2021

Семёнов не подозрева- все свои силы на новой

ет, что он лишь одно зве- проблеме. Мне кажется,

но в  той цепи, которую что этому его желанию

уже создали Л.П. Берия6 препятствовать нельзя.

и И.В. Сталин… Я придаю огромное зна-

Академик Семёнов об- чение привлечению его

ращается к  Берии: «…в к  новой проблеме. Как

Постановлении Совета только он овладеет но-

Министров от 30 апреля вой областью, создастся

нет указания о переводе возможность втягивания

в наш институт из ЦАГИ в проблему всех основных

члена-корреспондента математических сил…»

Академии наук проф. Берия отвечает за

Келдыша и проф. Седова. Первый руководитель «Атомную проблему»: ка-

Это обстоятельство ста- атомной отрасли, народный залось бы, он должен не-
вит меня в  крайне тяже- комиссар боеприпасов медленно откликнуться
лое положение, т. к. имен- на предложение Семёно-
но Келдыш должен был СССР, генерал-полковник ва и перевести Келдыша
обеспечить наиболее от- инженерно-артиллерийской в его институт. Но Берия
ветственное из заданий службы Б.Л. Ванников. 1950 г. отвечает и  за развитие
Лаборатории № 2, свя- Фото: архив госкорпорации авиации, а министр авиа-

«Росатом»

занное с решением ряда ционной промышленнос­

задач, необходимых для конструиро- ти М.В. Хруничев не соглашается «от-

вания основного объекта…» В данном дать» Келдыша. Б.Л. Ванников7 инфор-

письме чрезвычайно любопытна оцен- мирует Берия:

ка, данная Семёновым Келдышу: «Тов. Хруничев соглашается на работу

«Обращаю Ваше внимание на следу- тт. Келдыша и Седова в лаборатории ака-

ющие обстоятельства: демика Семёнова лишь по совместитель-

1) По отзывам всех руководящих ма- ству, т.е. по 3 дня в неделю, с тем, чтобы

тематиков нашей страны, профессор 3 дня они работали в ЦАГИ.

Келдыш является самым талантливым Тов. Семёнов настаивает на том, что-

математиком молодого поколения (ему бы профессор Келдыш и  профессор

34 года), к тому же имеющий опыт тех- ­Седов, как необходимые условия для воз-

нических расчетов… можности работы Специального секто-

Наша математика является самой ра Института химической физики, рабо-

сильной в мире. Эту силу мы должны тали в этой лаборатории 5 дней и лишь

использовать – это наш козырь. Проф. один день в ЦАГИ.

Келдыш – сильнейший математик, на- Считаю возможным ограничиться

ходящийся в самом творческом возрас- тем, чтобы тт. Келдыш и  Седов рабо-

те и активно желающий сосредоточить

6 Лаврентий Павлович Берия (1899– 7 Б орис Львович Ванников (1897–1962) –
1953) – государственный и  партийный государственный деятель, один из ор-
деятель, генеральный комиссар госбезо­ ганизаторов и  руководителей произ-
пасности, председатель Специально- водства ядерного оружия, начальник
го комитета работ по использованию 1-го  Главного управления при ­Совете
атомной энергии (1945–1953), маршал Министров СССР (1945–1953), гене-
Советского Союза, Герой Социалисти- рал-полковник инженерно-техниче-
ческого Труда. ской службы, трижды Герой Социалис­
тического Труда.

88 Земля и Вселенная, 1/2021

тали у академика Семёнова 4 дня в не- Академики И.В. Курчатов и  Ю.Б. Харитон  –
делю и  в  ЦАГИ – 2 дня в  неделю, что создатели ядерного щита страны. 1950-е гг.
и прошу утвердить».
Сталин терпеливо ждал, а Берии при-
В этой истории любопытен сам факт ходилось решать множество новых проб­
борьбы за математиков. И  ученому, лем, которые возникали постоянно.
и  министру ясно, что без них нельзя В частности, из «Атомного проекта» ста-
решать проблемы, связанные с  новой рались забрать ученых и специалистов,
техникой. Сегодня мы только и  слы- которые занимали в нем ключевые пос­
шим громкие слова о «высоких техно- ты. В Академии наук и в министерствах
логиях», но почему никто из оракулов почему-то посчитали, что бомба взорва-
не вспоминает о  математиках. Впро- на, а, следовательно, они там не нужны.
чем, они упоминаются лишь в  связи Пришло тревожное письмо от А.П. За-
с «утечкой мозгов» на Запад, где наших венягина8, в нем, в частности, он гово-
математиков ценят несравненно выше, рил о том, что предполагается назначить
чем на родине. Резолюция Берии тоже М.В. Келдыша академиком-секретарем
весьма поучительна: «Тов. Ванникову Отделения технических наук АН СССР,
и тов. Хруничеву. Прошу дать совмест- а потому предлагается освободить его
ные предложения». Берия требовал, от работ по заданиям Первого главно-
чтобы его подчиненные умели нахо- го управления. Завенягин напоминает
дить общие решения, а не переклады- ­Берии, что:
вать свои заботы на начальство.
8 Авраамий Павлович Завенягин (1901–
В 1952 г. Сталин часто хворал, и каж- 1956) – организатор промышленности,
дый раз после очередной болезни инте- инженер-металлург, куратор советской
рес к «Атомному проекту» у него падал. металлургии и «Атомного проекта», ге-
Если раньше он ревниво следил за тем, нерал-лейтенант МВД, дважды Герой
чтобы под каждым документом, будь то Социалистического Труда.
строительство нового цеха или быто-
вая помощь наиболее важным фигурам 89
«Атомного проекта», стояла его подпись,
то теперь он полностью доверял это Бе-
рии, однако Лаврентий Павлович старал-
ся все-таки чаще спрашивать Сталина
о тех или иных атомных проблемах, но
однажды тот отрезал: «Сам решай, не ма-
ленький!», и с той поры Берия по пустя-
кам не беспокоил дряхлеющего вождя.
Было очевидно, что успешные испыта-
ния «своей» бомбы успокоили Сталина,
да и мировая общественность призна-
ла существование второй ядерной дер-
жавы. В  общем, Сталин добился того,
что считал необходимым для равнове-
сия в мире, а потому все свои оставши-
еся силы теперь он направил на восста-
новление страны после войны. Впрочем,
о ходе работ над водородной бомбой он
знал. Берия заверил его, что к середине
1953 г. она будет испытана …

Земля и Вселенная, 1/2021

Одноступенчатая термоядерная
авиабомба РДС‑6с, разработанная
под руководством А.Д. Сахарова
и Ю.Б. Харитона, испытана 12 августа
1953 г. на Семипалатинском полигоне
(сбрасывалась с самолета Ту‑16).
Заявленная мощность 500 кт,
при испытаниях была получена
мощность 400 кт, выделение энергии
на долю синтеза пришлось 15–20%.
Музей ядерного оружия в Сарове

«…а) товарищ Келдыш М.В. возглав- возможность оценивать роль акаде-
ляет математическое расчетное бюро, мика Келдыша в  «Атомном проекте
занятое расчетами изделий РДС‑6Т; СССР». Об его участии лишь упомина-
ется, а на самом деле именно академи-
б) кроме того, т. Келдыш М.В. Поста- ку Келдышу принадлежит решающая
новлением Совета Министров СССР от роль в расчетах как атомной, так и во-
9 мая 1951 г. за № 1552–774оп утвер- дородной бомбы. По мере того, как рас-
жден председателем секции № 7 Науч- секречиваются документы военно-про-
но-технического совета ПГУ и возглав- мышленного комплекса СССР, это ста-
ляет научное руководство работой по новится все более очевидным. В архи-
созданию конструкций быстродейству- вах, к счастью, сохранился уникальный
ющих вычислительных машин и разра- документ. Он рассказывает об участии
ботке методов работы на машинах; ученого в испытаниях первой водород-
ной бомбы. Это «Записка» академика
в) т. Келдыш М.В. руководит органи- М.В. Келдыша с пометкой «Исполнено
зацией вычислительного центра Пер- от руки в 1экз. 16.VIII.53 г.»:
вого главного управления (в  помеще-
нии бывш. ФИАН9), в  котором будут «Во время испытания я находился на
установлены мощная вычислительная возвышенности вблизи ОКП10. Первую
машина «Стрела» и  другие вычисли- вспышку наблюдал через очки. Вместе
тельные машины. с яркой вспышкой ощущался в течение
нескольких секунд на лице жар от об-
Большая важность и большой объем лучения. Через несколько секунд я снял
работ для Первого главного управления, очки, однако свет был еще столь силь-
проводимых т. Келдышем М.В., не позво- ным, что пришлось снова надеть очки.
ляют освободить т. Келдыша М.В. от ра- После вспышки был виден расширяю-
бот Первого главного управления…» щийся и поднимающийся кверху огнен-
ный шар. Через несколько секунд я снял
В своей резолюции на этом письме фильтры от очков и продолжал наблю-
Л.П. Берия отдает распоряжение руко- дать. Огненный шар понемногу обратил-
водителям Академии наук СССР най- ся в желтое облако, подпертое ножкой,
ти другого кандидата. Только через образованной подсасываемой шаром
несколько лет Мстислав Всеволодо-
вич станет сначала одним из руково- 10 О бщий командный пункт управления
дителей Академии наук, а  затем и  ее ядерных испытаний атомной бомбы
Президентом. Но что следует из этого на Семипалатинском полигоне в  Ка-
письма, которое ранее никогда не пуб­ захстане.
ликовалось? Наконец-то, п­ оявляется
Земля и Вселенная, 1/2021
9 Ф изический институт им. П.Н. Лебедева.

90

Огненное облако атомного взрыва
6 ноября 1955 г. термоядерной
авиабомбы РСД‑27 мощностью 250 кт.
Фото: архив госкорпорации «Росатом»

струей, смешанной с пылью. В некото- ЗВЕЗДА ВТОРАЯ: КОСМОС
рый момент была ясно видна отделяю-
щаяся от шара ударная волна. Приход Несколько страниц из биографии пер-
ударной волны к месту наблюдения ощу- вого искусственного спутника Земли
щался по довольно сильному звуку. (ПС‑1; ЗиВ, 1991, № 5; 2002, № 5; 2007,
№ 5), на мой взгляд, представляют осо-
Грибообразное облако быстро дви- бый интерес. Не потому, что они важ-
галось кверху и увеличивало свои раз- нее или весомей других, вовсе не в том
меры. Размеры облака росли столь бы- причина. Скорее у них «личный отте-
стро, что казалось, что оно двигается нок», так как благодаря этим истори-
к месту наблюдения, хотя оно относи- ям мне стало понятнее, почему Спут-
лось ветром в противоположную сторо- ник объединил столь разных ученых
ну. Во время развития облака было за- и конструкторов, политиков и военных.
метно вращение подсасываемой струи Их судьбы стали частью тех «бип-бип-
в тороидальное вращение облака. Через бип», которые разнеслось над плане-
некоторое время после взрыва облако той в октябре 1957 г. Когда кинохрони-
снизу покрылось туманом от сконден- ка показывает полет первого спутника,
сировавшейся на нем атмосферной вла- в этих звуках для меня сразу же вспо-
ги. Этот слой тумана был быстро втянут минаются великие соотечественника-
тороидальным вращением внутрь обла- ми, с которыми жизнь дала счастье мне
ка и затем, отставая от движения обла- видеться и говорить. Да и что греха та-
ка, образовал развивающийся колокол ить, горжусь тем, что впервые мне уда-
над ножкой облака. Этот колокол дер- лось рассказать об этих страницах на-
жался несколько минут и потом разру- шей космической истории.
шился. Когда облако поднялось доволь-
но высоко, было замечено выпадение из А  начинать, пожалуй, имеет смысл
него вниз взвешенных частиц. Достиг- с тюльпанов…
нув высоты свыше 10 км, облако нача-
ло размываться и отделяться от ножки, Для каждого из нас, кто причастен
которая тоже размывалась. Еще до это- хотя бы немного к космическому под-
го момента было заметно искривление вигу нашего народа, есть «свой» Бай-
ножки, вызванное переменой силы вет­ конур. Он представляется по-разному,
ра на высоте. особенно в  те дни, когда отмечаются
юбилеи. Казалось бы, следовало скру-
На земле большая площадь около пулезно подсчитать количество запус­
центра взрыва была продолжительное ков ракет (их  уже несколько тысяч),
время покрыта пылевым облаком. Че- число космонавтов, которые отправ-
рез некоторое время стали наблюдать-
ся дымы от пожаров». 91

За участие в создании термоядерно-
го оружия в 1956 г. академику М.В. Кел-
дышу было присвоено звание Героя Со-
циалистического Труда. Вторую Звезду
Героя он получит через пять лет…

Земля и Вселенная, 1/2021

Ракета-носитель «Союз»
на стартовой площадке
космодрома Байконур. 1968 г.
Фото: архив госкорпорации
«Роскосмос»

лялись отсюда на околоземные орбиты давать звезды Героев, по-
(их уже многие десятки), другие памят- тому что их труд без пре-
ные события, к примеру, приезды сюда увеличения был поистине
руководителей разных государств  – героическим.
президентов и премьеров (их тоже уже
десятки) и т. д. и т. п. 12 февраля 1955 г. было
принято решение о строи-
Однако мне вспоминается совсем тельстве космодрома. Есте-
иное. И  в  первую очередь тюльпаны. ственно, оно было очень се-
Я впервые увидел их в пятый или ше- кретным, и эта тайна хра-
стой мой приезд на космодром. До вес- нилась до 4 октября 1957 г.
ны 1968 г. Байконур встречал только настолько тщательно, что
поздней осенью, зимой и летом – так о ней не знали даже те, кто
складывалось расписание пусков. А по- работал в ОКБ‑111 С.П. Королёва (ЗиВ,
тому эта голая степь, пейзаж которой 1982, № 2; 1997, № 1; 2007, № 1).
слегка оживляли только корпуса для А мы, московские студенты, догады-
сборки ракет да стартовые комплексы, вались о том, что в этих степях строит-
была весьма негостеприимна: безжа- ся что-то необычное. В 1955–1957-х гг.
лостная жара летом, пронизывающий довелось мне в составе первых студен-
холод зимой и постоянные ветры, кото- ческих отрядов «поднимать целину».
рые выдували из тебя даже крохотные На стене медаль «За освоение целинных
остатки романтики. Здесь была суро- земель» висит как память о том времени.
вая реальность, и, что греха таить, толь- Однажды отправились мы на грузовике
ко служебная нужда и чувство товари- в магазин, что находился в поселке кило-
щества вынуждали тебя отправляться метров за сто от нас. Слух дошел, что там
в этот далекий и суровый край. Космо- «Малиновое вино» в продаже появилось.
навтика рождалась из самоотвержен- В степи сто километров – рядом, и мы
ного труда работяг, которые в военной отправились в путь прямиком, дороги
и  гражданской форме противостоял­ и ведь там сами прокладывали… И како-
стихии, и каждому из них следовало бы во же было наше удивление, когда нас
остановил военный патруль. Пришлось
92 возвращаться.
Через десяток лет я  узнал, что за-
держали нас на границе Байконура.
Его строительство «прикрывалось» це-
линой, считалось, что военные эше-
лоны, отправлявшиеся в  Казахстан,
едут осваивать новые земли. Впрочем,

11 Ныне – Ракетно-космическая корпора-
ция «Энергия» им. академика С.П. Ко-
ролёва.

Земля и Вселенная, 1/2021

­армейским строителям путь был бли- М.К. Тихонравов и С.П. Королёв в Колонном
зок: они только что завершили созда- зале Дома союзов после торжественного
ние Семипалатинского ядерного по- собрания, посвященного 100-летию со дня
лигона, а теперь их перебрасывали на рождения К.Э. Циолковского. 17 сентября
новый полигон – ракетный. О космосе 1957 г.
речи еще не шло…
ки, – сказал он, – А вот солнечные ба-
Что же вспоминается о тех днях? тареи – это интересно! Наверное, сле-
Летом 1955 г. в кабинете академика дует подключить к их созданию ленин-
М.В. Келдыша собрались видные уче- градцев и ФИАН.
ные. Первым выступил Михаил Клав-
диевич Тихонравов (ЗиВ, 1980, № 5; Келдыш тут же набрал номер теле-
1991, № 6; 2000, № 4; 2015, № 3)12. Он фона Б.М. Вула13 из ФИАН. Коротко
произнес слово «спутник», но особого ввел того в суть дела. Будущий акаде-
впечатления на присутствующих оно мик среагировал моментально:
не произвело. Его восприняли так, буд-
то речь идет о новом научном приборе. – Подключим физиков, которые
Тем более что Тихонравов начал под- этим занимаются. Идея, действительно,
робно рассказывать об основных кон- очень интересная и перспективная…
структивных идеях, о  «начинке» это-
го аппарата, об агрегатах, необходи- 13 Б енцион Моисеевич Вул (1903–1985) –
мых для нормальной работы спутника, ученый-физик, создатель первых оте-
о том, что научную аппаратуру, поме- чественных полупроводниковых дио-
щаемую на объекте, следует стыковать дов, транзисторов, солнечных батарей,
с  телеметрией… По реакции присут- академик АН СССР, Герой Социалисти-
ствующих Тихонравов вдруг понял, что ческого Труда.
термин «телеметрия» следует пояснить,
и он подробно и терпеливо начал объ- 93
яснять, каким образом информация
поступает со спутника на Землю и как
она должна расшифровываться. Как
это обычно случалось с ним, Тихонра-
вов увлекся, и его сообщение уже ста-
ло мало походить на научный доклад,
а скорее на фантазирование – по край-
ней мере, так многим показалось.
«Приземлил» все происходящее ака-
демик Иоффе, который припоздал на
совещание – он приехал из Ленингра-
да. Он сразу же обратил внимание на
очень конкретные вещи.
– Холодильные установки для столь
нежных объектов слишком громозд-

12 М.К. Тихонравов (1900–1974) – один из
основоположников космонавтики, кон-
структор ракетно-космической техни-
ки, сподвижник и  друг С.П. Королёва,
доктор технических наук, профессор,
Герой Социалистического Труда.

Земля и Вселенная, 1/2021

Академики С.П. Королёв, И.В. Курчатов и М.В. Келдыш. 1956 г.

Келдыш сообщил мнение Вула всем ученые «переквалифицировались»  –
участникам совещания, а потом доба- они ушли из «земных» отраслей в «кос-
вил: «Нам следует работать энергично мические».
и нестандартно…»
Последним выступил на совещании
Уже на третьем искусственном спут- М.В. Келдыш:
нике Земли были установлены солнеч-
ные батареи, чье рождение начина- – Итоги подводить не буду, – сказал
лось с разговора по телефону Келдыша он.  – Я  не ошибусь, если отмечу: мы
и Вула… пришли к общему выводу, что в разви-
тии исследований со спутников Земли
Совещание продолжается. Стено- могут внести вклад многие институты,
грамма его не велась. В  том не было а, следовательно, наша задача – заинте-
необходимости, потому что на этот раз ресовать их, а также отдельных ученых
Келдыш ждал от коллег по Академии не в наших программах. Я надеюсь на со-
каких-то конкретных решений и пред- действие всех присутствующих.
ложений (хотя и они высказывались), –
ему надо было определить масштабы После совещания Келдыш задержал
будущей программы освоения космо- своих сотрудников:
са, главные направления исследований.
Впрочем, жаль, что не было стенограм- – Завтра утром необходимо ра-
мы. Участники совещания вспоминают, зослать письма академикам и  чле-
что идеи многих экспериментов роди- нам-корреспондентам. Мы должны из-
лись именно на этом совещании, – че- учить их предложения, а также пригла-
рез несколько лет они были реализо- сить всех, кто необходим для создания
ваны на спутниках Земли, а некоторые магнитометра и  прибора для изуче-
ния космических лучей. – Неожиданно
94 Мстислав Всеволодович улыбнулся.  –

Земля и Вселенная, 1/2021