Илон Маск случайно совершил научное открытие. Новые факты о пуске Starship в 2023 г

Мария Соколова

Испытательный пуск невероятного по современным меркам космического корабля Starship (он огромный, способен сам возвращаться на Землю, его выводит на орбиту еще более гигантская возвращаемая первая ступень, у него непривычная сигарообразная форма, он сделан из нержавейки) от компании SpaceX Илона Маска 18 ноября 2023 года был частично успешным. Но сегодня ученые заговорили об обратной стороне медали этого успеха.

К чему привел взрыв Super Heavy

Старт Starship прошел по плану, через 2 минуты 40 секунд он отделился от первой ступени Super Heavy и продолжил набор высоты. Но первая ступень не смогла вернуться на Землю и мягко опуститься на воду. Она взорвалась на высоте 90 км. Сам Starship тоже взорвался — он был уничтожен собственной системой безопасности при попытке войти в атмосферу.

Взорвавшаяся в атмосфере на сверхзвуковой скорости первая ступень — очень большое сооружение. Высота — 71 м (это как 24-этажный дом), диаметр — 9 м, собственная масса — 180 т, стартовая масса вместе с топливом — 3600 т. Если такая штука взрывается, да еще на сверхзвуковой скорости, мало не покажется. Настолько, что ученые смогли наблюдать уникальные явления в атмосфере.

Международная группа ученых, включая российских специалистов из Института солнечно-земной физики СО РАН в Иркутске, заметила, что после взрыва в ионосфере (верхние слои атмосферы с большим содержанием заряженных частиц) образовалась дыра в толще плазмы.

Ведущий научный сотрудник ИСЗФ СО РАН доктор физико-математических наук Юрий Ясюкевич подчеркивает уникальность такого события.

— Это первый случай обнаружения нехимической плазменной дыры, образовавшейся в результате техногенного взрыва.

Проявился также еще один неожиданный эффект — добавляет эксперт.

— Космический корабль летел со скоростью, превышающей скорость звука, и образовывал конусообразные атмосферные ударно-акустические волны — что-то похожее на волны, идущие вслед за быстро движущимся катером. Они имели очень большую амплитуду, но самым неожиданным было то, что наблюдалось много колебаний и что волны распространялись в северном направлении. Обычно при запусках космических аппаратов наблюдают распространение волн на юг.

Иными словами, проявился эффект, который никогда ранее не наблюдали и природа которого пока неизвестна. Такие открытия могут в корне перевернуть представление об окружающем мире и происходящих в нем процессах.

Почему нас должны беспокоить процессы в ионосфере

На первый взгляд, подобная ситуация выглядит безобидно: где мы, а где ионосфера! Но ионосфера выполняет важную функцию — защищает поверхность Земли и живущие на ней организмы от пагубного воздействия ультрафиолета. Люди просто летом вынуждены пользоваться солнцезащитным кремом для защиты кожи от ультрафиолета, в горах без такой защиты вообще не обойтись. Мы видим, как на солнце выцветают и становятся хрупкими вещи из пластика, это все воздействие ультрафиолета.

Человечество уже сталкивалось с подобной проблемой, когда боролось с озоновыми дырами. Озон тоже защищает от ультрафиолета. Этим озадачились на самом высоком уровне: в 1985 году была заключена Венская конвенция об охране озонового слоя, а в 1987-м в Монреале подписан протокол по веществам, разрушающим озоновый слой, который обязывал государства отказываться от применения опасных химических веществ. Одна из целей Монреальского протокола — предотвратить 2 млн случаев рака кожи к 2030 году.

Ракеты — угроза озоновому слою Земли

Однако ни одна из конвенций не ограничивает запуски ракет, которые также разрушают озоновый слой. Сажа, оксиды азота, соединения хлора и просто вода — все это выбрасывается при полете ракеты в атмосферу и вредит озоновому слою.

В Сибирском государственном аэрокосмическом университете им. Решетнева отмечают, что для разрушения всего озонового слоя достаточно было бы 300 запусков космических кораблей Space Shuttle, на первой ступени были установлены твердотопливные двигатели, которые выбрасывали много оксидов азота и соединений хлора. Благо шаттлы не летают уже 13 лет, а ракета-носитель сверхтяжелого класса SLS, которая использует такие же двигатели, будет летать нечасто — раз в 1–2 года, и только в рамках американской лунной программы.

При сборке Starship и SuperHeavy используется самое чистое из известных на данный момент видов топлива — метан. Продуктами горения являются только простая вода и углекислый газ.

Озоновому слою новые ракеты Маска особой угрозы не представляют. Но, как поясняет заведующий лабораторией физики межгеосферных процессов Института физики Земли им. О. Ю. Шмидта Сергей Шалимов, основную работу по защите Земли от ультрафиолета выполняет вовсе не озоновый слой.

— Озон, слой которого располагается в атмосфере ниже ионосферы, поглощает часть ультрафиолета, относительно жесткую его составляющую. Но по сравнению с ионосферой это немного.

Помимо того что ионосфера защищает от ультрафиолета, так еще ее нарушения могут влиять на распространение радиоволн — поясняет эксперт.

— Они (неоднородности в плотности плазмы. — Прим. ред.) очень сильно влияют на высокочастотные радиосигналы, рассеивая их. А, скажем, отсутствие связи в критические моменты может приводить и к трагическим последствиям.

Реальна ли угроза плазменных дыр

Все это на фоне последствий взрыва Starship и SuperHeavy выглядит жутковато. Но ученые СО РАН относятся к этому явлению с энтузиазмом. Юрий Ясукевич называет подобные прецеденты очень ценными. По его мнению, только такие крупные события позволяют заметить и исследовать неизвестные ранее явления.

— Все это вместе работает на очень важную задачу — понять устройство околоземного космического пространства и использовать его как естественный детектор процессов в различных геосферах.

А Сергей Шалимов поясняет, почему дыр в ионосфере не стоит бояться. Просто они там есть всегда. Ученый отмечает, что нарушить ионосферу может ветер, который обдувает высокую гору, свои атмосферные волны могут производить крупные мегаполисы, такие как Москва. Создать атмосферные волны, которые вызовут возмущение ионосферы, может даже извержение подземного вулкана. Причин масса. Но дыры в ионосфере, в отличие от озонового слоя, долго не живут и быстро затягиваются — дополняет эксперт.

— Дело в том, что вся нижняя ионосфера кипит и бурлит.

Так что рытье подземных бункеров и сооружение шапочек из фольги пока откладывается. Самую большую угрозу дыры в ионосфере представляют для радиосвязи. Но это не повод паниковать, это повод для дальнейшего изучения нашей атмосферы и финансирования науки.