Какво научихме от мисиите до Марс и Юпитер?

Снимка: Economy.bg

Професор Андрю Коутс получава бакалавърска степен по физика от UMIST през 1978 г., магистърска степен (1979 г.) и докторска степен (1982) по физика на плазмата от Оксфордския университет. Той е в Лабораторията за космически науки Mullard (MSSL) на Университетския колеж в Лондон (Unversity College London – UCL) от 1982 г. с временни гостуващи позиции в Института за физика на Слънчевата система „Макс Планк“ (Германия), Университета на Делауеър (САЩ) и Световната служба на BBC (медийна стипендия). В момента е заместник-директор (Слънчева система) в UCL-MSSL. Участията му в космически мисии включват марсохода Rosalind Franklin (ExoMars), където ръководи екипа PanCam, Cassini, който отговаря за електронния спектрометър (част от плазмения спектрометър Cassini), Venus Express, Mars Express и Giotto. Научните му интереси включват взаимодействието на слънчевия вятър с планети и комети, планетарни повърхности и космическа апаратура; той е автор и съавтор на над 570 публикации, включително над 450 рецензирани. Бил е член на научния съвет на STFC (2019-22). Той е активен в областта на Космоса и науката и е бил президент (2021-23) и вицепрезидент (2020/21 & 2023/24) на Обществото за популярна астрономия.

Проф. Коутс гостува в България, за да изнесе лекция, част от събитието на младежкия SPACE & STEAM фестивал HELLO SPACE | Bulgaria Calling, в сътрудничество с UK Science & Innovation Network in Bulgaria, Физическия факултет на СУ „Св. Климент Охридски“ и Институтът по молекулярна биология „Академик Румен Цанев“ към БАН.

Economy.bg се срещна с проф. Коутс, за да ни разкаже повече за опита си в Космоса, какво го е запалило по изследването на звездите, какво научихме от мисиите до Марс и Юпитер, какво предстои в сферата на космическите изследвания и др.

Какво предизвика интереса Ви към науката за Космоса и изследването на планетите?
Първото нещо, което предизвика интереса ми към космическата наука и планетарните изследвания, беше да изляза през нощта, да видя звездите и да осъзная, че всъщност, ако имате късмет, виждате около 3000 звезди, а на достатъчно тъмно място, виждате Млечния път, така че това предизвика интереса ми. Но в училище се интересувах от физика, продължих да уча физика и физика на плазмата. Интересувах се от това как можем да разрешим енергийните проблеми на човечеството, като използваме ядрения синтез, звездите „работят“ на този принцип. Така че изучавах плазмата и по онова време изглеждаше, че има около 30 години до създаването на термоядреен реактор. Вероятно и днес все още е така. Има напредък, но все още не толкова голям. Някой дойде да изнесе лекция в нашия университет за нова мисия до Халеевата комета – най-известната от кометите идва на всеки 76 години. Имаше мисия, която щеше да се проведе през 1986 г. Това беше през 81 г. или там някъде. Така че чух за тази мисия – европейската мисия, САЩ и Русия, предишните лидери в Космоса, изобщо не участваха в нея. Но Европа можеше да го направи. Обединеното кралство можеше да играе роля в това. И Обединеното кралство провеждаше някои експерименти в тази мисия. Така че си помислих: „Уау, това звучи абсолютно невероятно“. И фактът, че можем да се включим в Космоса и да изучаваме плазма в Космоса, е по-добре, отколкото да го правим в лаборатория, защото нямате стени, така че всъщност можете да изучавате плазмата в целия ѝ блясък. Кандидатствах за постдокторска степен, включих се в мисията, която отиде до Халеевата комета като ръководител на експеримента, в крайна сметка свърших голяма част от моята научна работа върху това как работят кометите и как се образуват опашките им в резултат на плазменото взаимодействие. Така че това ме накара да се захвана [с тази дейност]. Всъщност не съм спирал оттогава, защото, докато изпълняваш една мисия, някак започваш работа върху друга и след това следва още една, и някак се опитваш да извлечеш максимума от нея и да се включиш повече в мисиите и се опитваш да създаваш повече възможности за младите учени да дойдат и да се присъединят към нас. Това е, което наистина искам.

Бихте ли споделили някои от най-запомнящите се моменти в кариерата си дотук?
Имах голям късмет в кариерата си досега. Първо, работата по мисията на Джото (Giotto) до Халеевата комета. В крайна сметка проведох експеримент по време на тази мисия. Мисля, че един от акцентите беше в нощта на кацането, когато космическият кораб премина през кометата, загубихме данни за момент, защото космическият кораб беше ударен от частица прах и трябваше да върнем инструмента, когато контактът беше възстановен, за да успее да прелети. За да направим това, трябваше да разработим командите в шестнадесетичен формат. И така да успеем да направим това, беше невероятно. Мисля, че друг истински акцент беше стартирането на мисията Касини, която отиде до Сатурн. Имах късмета да бъда на старта. Имахме 1,4 кг товар от това, върху което бяхме работили през последните няколко години, на върха на ракетата и ракетата беше на около 10 километра от нас, когато излетя над водата при нощно изстрелване, мина зад облак. Облакът светна и си помислихме, че е избухнала. 

За щастие, не беше. Така че един от акцентите беше да стигнем до Сатурн и след това да започнем да правим измерванията на Сатурн и на неговата голяма луна Титан и Енцелад. Цялото научно откритие – ние сме там [на Титан] и открихме пребиотичната химия на Титан, открихме облаци вода, излизащи от Енцелад, което го прави един от другите обекти в Слънчевата система, както и Европа и Марс, на които потенциално да търсим признаци на живот. Така че това беше огромен акцент в работата по тази мисия. След това да бъда избран за мисия, която щеше да кацне на Марс, тръгвайки през 2028 г. и пристигайки през 2030 г. Аз ръководя експеримента с камерата на тази мисия. Така че отново, това е още един огромен акцент. Така че имах голям късмет в кариерата си, но работата с огромни екипи от инженери и учени с нас, за да успеем да постигнем тези неща, всичко е работа в екип. Всичко е заради хората. И да си срещнал някои фантастични хора по пътя, също е страхотно.

Имате принос към няколко мисии до Марс. Кое е най-впечатляващото в тази планета и кои са основните открития от тези мисии?
Марс е много вълнуващо място. Вероятно е най-близкото място до Земята, където би могло да има живот. В момента Марс е много различен от това, което е бил преди 3,8 млрд. години. Смятаме, че тогава както на Земята е имало вода на повърхността. Има доказателства за това от мисиите, които бяха на Марс през последните няколко години – вода на повърхността, имало е плътна атмосфера. И знаете ли, имало е всички условия, подходящи за живот. Така че смятаме, че е можело да се зароди живот там. И това е, което го прави вълнуващ. Това е по същото време, когато животът се заражда на Земята. И сега да можем да търсим признаци на живот на Марс оттогава е невероятно. И това наистина е един от удивителните въпроси за човечеството като цяло. Сами ли сме във Вселената? В момента знаем само за живота на Земята. Ние не познаваме живота никъде другаде. И така, Марс е най-близкото място, където потенциално бихме могли да търсим живот. Има и други места в нашата Слънчева система, като Европа, една от луните на Юпитер, а също и Енцелад, една от луните на Сатурн, но Марс има наистина специално място.

Преди 3,8 млрд. години е бил обитаем. Той е около половината от размера на Земята, но има някои големи разлики. Марс няма магнитно поле, което означава, че атмосферата му е загубена преди около 3,8 млрд. години. И оттогава атмосферата на Марс се отнася в Космоса, оставяйки много тънка атмосфера. В момента тя има по-малко от 1% от атмосферното налягане на Земята. Това означава, че сега Марс е много различен. На повърхността е много студено, особено през нощта. Пада до -120°C, така че всичко, което поставите на Марс, трябва да може да оцелее при тези толкова ниски температури. Има и ултравиолетови лъчи, които могат да проникнат до повърхността, защото в атмосферата няма озон. Така че е като да си под озонова дупка през цялото време, а тази тънка атмосфера означава, че може да премине лесно. След това радиацията от Космоса може да стигне до повърхността. Това означава, че повърхността на Марс сега е наистина сурова за живот. И това, което трябва да направим, е да погледнем под повърхността. Това е, което правим с марсохода „Розалинд Франклин“, който през 2028 г. ще пробие до 2 метра под повърхността, за да търси признаци на минал живот. И наистина съм развълнуван да осъществя тази мисия там през 2030 г.

Работата Ви включва изучаване на луните на Юпитер. Може ли да обясните защо са важни, особено Европа, в търсенето на извънземен живот?
Юпитер сам по себе си е малко като слънчева система. Има тези луни, като всяка е различна от другата. Вътрешната е Йо. Тя е вулкан и произвежда сяра – около тон в секунда сяра, която изпълва близката среда на Юпитер. Европа е съвсем различна. Тя е ледено тяло. Има океан под ледената си повърхност. И този океан е в контакт според нас със силикатно дъно, пясъчно дъно. Това е малко като океаните на Земята и може да има хидротермални отвори и подобни неща като тези, които имаме на Земята. Все още не знаем това за Европа, но въпреки това в системата на Юпитер Европа е мястото, където е най-вероятно да има живот. Следващата [луна] е Ганимед, също интересен обект. Има собствено магнитно поле, което го прави уникален. Освен това има подземен океан, но смятаме, че той е в контакт с лед, а не със силикат, така че не смятаме, че има живот там. Но кой знае? Когато мисията JUICE пристигне там ще обикаля в орбита около Ганимед и може би ще открием нещо различно.

Но Калисто също е невероятен обект. Това е следващият от галилеевите спътници извън Юпитер. Това е наистина стара повърхност, една от най-старите в Слънчевата система. И ударите на кратерите върху повърхността пазят нещо като история на тази част от Слънчевата система по това време. Така че всички тези четири луни наистина ни казват някои невероятни неща за историята на Слънчевата система. И отново, потенциално дали може да има живот другаде. И Европа, една от ключовите цели за търсене на живот. Така че имаме мисия, която стартира тази година, мисията на NASA Europa Clipper стартира всъщност през октомври, след това JUICE на Европейската космическа агенция вече е на път към системата на Юпитер, изстреляна миналата година, пристига там през 2031 г. и отива в орбита около Юпитер. Тя ще прелети над Европа, Ганимед и Калисто по пътя си към това в крайна сметка да бъде първият космически кораб, който ще излезе в орбита около Ганимед или която и да е ледена луна. Толкова вълнуваща мисия. И да, това е, което се надяваме да получим от системата на Юпитер.

Как технологичният напредък през годините се отрази на изучаването на Космоса?
Изследванията за проучване на Космоса се движат от технологиите. На първо място, използването на ракети за мирни цели и за извършване на нашите удивителни мисии до планетите и т.н. Ние използваме технология, за да направим това. И за да изпратим технологията там, трябва да сме сигурни, че масата и мощността на инструментите са много ниски. Изображението е станало много по-добро. Другите видове измервания, които успяхме да направим, са много по-добри. Но в крайна сметка вие предавате данни от много големи разстояния. И така, идвайки отнякъде като Сатурн, отнема повече от час на сигналите да стигнат дотук и вие използвате мощност, която е по-малка от мощността на електрическа крушка, за да предаде информацията. Така че винаги съм изумен как радиосигналите се връщат и как можем да ги интерпретираме. Разбира се, сега имаме „Вояджър“, най-отдалечения обект, който човечеството е изстрелвало. Започваме да получаваме повече измервания за региона отвъд нашата собствена Слънчева система, междузвездната среда. Толкова очарователно. И отнема часове, за да се върнат тези данни, защото са толкова далечни. Космическите кораби стават все по-умни и по-умни. Можем да използваме, разбира се, много сложни компютри, които не можехме да използваме, когато се случиха мисиите на „Аполо“ например. Силата на компютър от мисията на „Аполо“ е много по-малка от телефон, който бихте използвали днес. Но е невероятно, че са постигнали това по онова време. Трябва да внимавате с избора на компоненти за космически кораби, защото околната среда в Космоса е много различна от това, което е на Земята. Така че не можете просто да изпратите телефон в Космоса. Трябва да сте сигурни, че компонентите ще издържат достатъчно дълго, за да изпълнят мисията и това означава тестване, тестване, тестване и добър дизайн от инженерите, за да можем да го направим и да сме сигурни, че това, което имаме, е правилно.

Има ли бъдещи мисии, или проекти, които Ви вълнуват особено много? Какво се надявате да постигнат или открият?
За мен мисията „Розалинд Франклин“, която стартираме през 2028 г., е най-вълнуващата мисия досега, защото е тази, която всъщност може да открие дали имаме живот някъде другаде във Вселената. И така, за да можем да направим това уникално нещо – пробиване под повърхността на Марс, анализиране на пробите, докато сме на Марс, изпращане на данните обратно на Земята, за да можем да получим данните и да решим дали имаме биомаркери, биосигнатури и за първи път сондажи на Марс, за да сме сигурни, че имаме правилните условия – това за мен е най-вълнуващата мисия досега.

Кои са най-големите предизвикателства пред изучаването на Космоса и как научната общност може да ги преодолее?
Някои от най-големите предизвикателства, пред които е изправена космическата общност, разбира се, винаги са парите. Можем ли всъщност да направим тези неща, да направим експериментите, които искаме да направим? Имаме фантастичен набор от мисии в миналото и в бъдещето. Трябва да поддържаме този интерес. Има много разработки в Космоса. Искам да кажа, че да направим Космоса по-евтин за достигане, очевидно е наистина добро нещо, което хора като Илон Мъск и други правят със SpaceX и Amazon и всички други, които се занимават със създаването на по-лесен и по-евтин достъп до Космоса. В миналото извеждането на нещата в Космоса беше голямо препятствие. Но сега, знаете, имаме мисии на НАСА, които работят директно със SpaceX, за да могат да стартират някои от техните мисии. Все още не сме решили кой ще изстреля„Розалинд Франклин“. Това всъщност ще бъде решено доста скоро и може да е една от тези нови ракети. Това е едно от вълнуващите неща за бъдещето и начина на развитие, който ще позволи по-лесен и по-евтин достъп до Космоса за всички. И се надяваме, че международната общност ще расте, за да се присъедини към нас в това наистина невероятно откритие.

Как работата ви, свързана с Космоса, е повлияла на перспективата Ви за мястото на човечеството във Вселената?
Гледайки изображения на Земята от Космоса, които имаме от „Аполо“ 8, когато растях, бях един от хората, които гледаха това и си мислеха: „Уау, ето го този син мрамор, който е нашата земя и всичко, което знаем, и всичко, което сме чували, всички хора, които познаваме, са на тази земя“. И след това отидохме по-далеч в нашите изследвания, отидохме до Сатурн например. И така, нашият космически кораб един ден направи изображение на Земята през пръстените на Сатурн. Между два от пръстените можете да видите Земята и Луната и това отново малко прилича на бледосинята точка, за която говори Карл Сейгън от „Вояджър“. Това е един пиксел от изображението. Идеята за този един пиксел, който държи всички, които познаваме, всички, които харесваме, обичаме, мразим и т.н. – всички те са върху тази малка точка. И мисля, че гледната точка за Земята като крехък син мрамор ми повлия. Разбира се, трябва да внимаваме за собствената си Земя и бихме могли да използваме част от информацията от други планети, за да се опитаме да помогнем с това търсене, защото на Венера например има парников ефект. Ние не искаме собственото ни глобално затопляне да стигне до такава степен. Марс губи магнитното си поле и следователно своята атмосфера. Така че тези две планети, които са най-близо до нас, в крайна сметка се оказват толкова различни и има неща, които можем да научим от това, както и да внимаваме със собствената си Земя.

Какъв съвет бихте дали на младите хора, които имат интерес към космическите науки?
Опитайте. Елате и се присъединете към нас. Нуждаем се от хора, които се справят със Stem предметите (наука, технологии, инженерство и математика), но също и по-широки дисциплини. Възможно е да работим в различни аспекти, за да можем да постигнем това, което искаме, защото се нуждаем не само от учени и инженери, имаме нужда от администратори и всички да работят с нас, за да постигаме успехи. Така че предполагам, че съветът, който бих дал на младите хора, е да продължат да учат, да се занимават с това, което ги интересува и ги очарова. Това е, което имах късмета да правя в кариерата си и просто успях да го последвам и да участвам във всички тези мисии. И съм сигурен, че хората ще имат още по-невероятни приключения в Космоса през следващите няколко години, тъй като, докато изследваме не само нашите планети, започваме да разглеждаме и планетите извън Слънчевата система. Мисля, че това е една от ключовите области на растеж и в бъдеще. Така че, ако открием живот в нашата собствена Слънчева система, или на Марс, или потенциално на Европа или Енцелад, знаете, това са трите най-вероятни. 

Ако излезете в ясна вечер и на чисто място, можете да видите около 3000 звезди. Всяка от тези, които сега познаваме, има планети около себе си. И така възможността там да има живот, става огромна. Има уравнения, които хората са написали, уравнението на Дрейк, за да видят колко цивилизации може да има другаде. Така че възможностите са безкрайни. И мисля, че за бъдещето разглеждането на Слънчевата система и отвъд ще бъде наистина важно за хората. Така че, моля, присъединете се към нас в търсенето.