nplus1

В начале XX века никакой профилактики рахита для британских мальчиков еще не было. И они болели — так часто, что рахит даже стали называть «английской болезнью». Он начинался с запоров и рвоты, младенцы становились беспокойными. Некоторые умирали сразу, а у тех, кто выживал, через несколько недель развивался краниотабес — уплощение затылка — и увеличивались лобные бугры. На груди появлялись «реберные четки» — уплотнения в тех местах, где костная часть ребер переходит в хрящевую, а на запястьях — «браслетки», разрастание мягких тканей кости. Когда ребенок начинал ходить, к ним добавлялась деформация ног — и все это оставалось уже до конца жизни.

Как лечить рахит, никто не знал. Пациентов пытались кормить кальцием для укрепления костей, но это не особенно помогало. А в 1910-х биохимики один за другим описали сразу три витамина — А, В1 и С — и подтвердили, что они спасают от болезней, каждый от своей: ксерофтальмии (сухости глазных оболочек), бери-бери и цинги соответственно. И тогда британский врач Эдвард Мелланби задумался о том, что в развитии рахита тоже может быть виноват какой-то витамин — а точнее его недостаток.

Он заметил, что шотландцы болели рахитом чаще прочих британцев. И провел эксперимент: стал держать собак на типичной шотландской диете, в основном состоявшей из овсянки. Собаки быстро заболели рахитом. Тогда Мелланби начал добавлять в рацион рыбий жир — поскольку его коллега Эльмер Макколлум выяснил, что рыбий жир богат витамином А. Симптомы у собак быстро исчезли, и Мелланби заключил, что нехватка витамина А вызывает еще и рахит, а не только ксерофтальмию.

Однако сам Макколлум, который тоже следил за успехами коллеги, засомневался в этом предположении. Макколлум пропустил через рыбий жир кислород, чтобы разрушить витамин А, и начал давать его крысам. Конъюнктива и роговица животных быстро высохли из-за ксерофтальмии, но рахит у них так и не начался. Оба врача пришли к выводу, что в рыбьем жире, помимо витамина А, содержится другой, антирахитический, витамин, — и назвали его витамином D.

В то самое время, когда британские ученые кормили собак овсянкой с рыбьим жиром, американец Гарри Стинбок изучал рахит другим путем: он наблюдал за концентрацией кальция — с которой связана прочность костей — в крови у домашних коз. Он заметил, что летом, когда козы паслись на открытом воздухе, в их крови было больше кальция, чем зимой, когда их содержали в загоне без солнечного света. И заподозрил, что дело в ультрафиолете, — как раз в то время активно изучали, в каком количестве он попадает на кожу с солнечными лучами.

Стинбок начал облучать крыс ультрафиолетом и кормить их при этом «шотландским» меню из овсянки. И никакого рахита у них не заметил. Крысы не заболели, даже когда ультрафиолетом облучали только их корм, а не их самих. Из чего ученый вывел, что и в корме, и в коже содержится вещество-предшественник, которое под действием ультрафиолета активируется и становится антирахитическим витамином.

Картина сложилась. Чтобы кальция в крови — а значит и в костях — было много, человеку нужен витамин D: либо настоящий, из пищи, либо из предшественника в собственной коже — но тогда понадобится солнечный свет. Иначе возникает рахит. Стало понятно, почему болезнь стала английской, — виновата урбанизация: в городах дома строили близко друг к другу, и солнечный свет едва попадал в помещения. Вдобавок растущие производства окутали города смогом, из-за чего не весь ультрафиолет доходил до земли. А есть рыбий жир никто вовремя не догадался.

Врачи один за другим начали предлагать средства борьбы с рахитом. Стинбок запатентовал способ обогащения продуктов витамином D с помощью ультрафиолета. Немец Курт Гальчинский призвал облучать детей ртутно-кварцевыми лампами, чтобы стимулировать образование витамина в коже. А в 1930-х ученые наконец выделили витамин D в чистом виде — и организовать профилактику стало еще проще.

Европейские страны установили норму: ребенку положено съедать одну ложку рыбьего жира в день или около десяти микрограмм витамина D. Появились детские пищевые добавки с витамином и обогащенные им продукты (в первую очередь молоко). К 1950-м развитые страны решили проблему рахита: дети стали умирать от него в десятки раз реже — хотя никто еще не понимал, как именно витамин D связан с кальцием и чем он занят внутри человеческого организма.

Как он работает

Сегодня мы знаем об этом гораздо больше. Например, что витамин D существует в двух формах — холекальциферол (D3) и эргокальциферол (D2). Они немного отличаются по химическому строению, и второй медленнее превращается в активные метаболиты в организме. Поэтому, хотя с пищей мы получаем обе формы витамина, врачи обычно назначают пациентам только D3. И в коже под действием ультрафиолета тоже образуется именно он.

Оказавшись внутри организма, витамин D начинает путешествовать по нему, обрастая новыми функциональными группами. Сначала он отправляется в печень, где 25-гидроксилаза навешивает на него первую гидроксильную группу и он становится 25-гидроксихолекальциферолом. Оттуда он перемещается в почки, где ему помогает 1-гидроксилаза, которая превращает витамин в активное гормоноподобное вещество — 1,25-дигидроксихолекальциферол, или кальцитриол. И в таком виде бывший витамин может, наконец, приступать к своим непосредственным обязанностям. Вместе с кальцитонином и паратгормоном (гормонами щитовидной и паращитовидной желез) они регулируют фосфорно-кальциевый обмен:

• увеличивают всасывание ионов кальция и фосфора в тонкой кишке,

• способствуют выведению кальция из костной ткани,

• стимулируют всасывание ионов кальция и фосфора в почечных канальцах — чтобы они не выходили вместе с мочой.

Витамин D в основном отвечает за первый пункт. А паратгормон — за второй, то есть разрушает костную ткань, если кальция в крови недостаточно (его антагонист кальцитонин, наоборот, загоняет кальций в кости). Это становится опасным при рахите: поскольку нет витамина D, который заставлял бы клетки кишечника доставать кальций из пищи, паратгормон начинает забирать его из костей.

Первыми страдают зоны роста: там перестает откладываться кальций. Чтобы выдерживать нагрузки, соединительная ткань кости начинает разрастаться — появляются «браслетки» на руках и «четки» на груди. Но прочности органических веществ не хватает, кости остаются мягкими и деформируются под тяжестью тела. Кроме того, из-за нехватки кальция в крови повышается нервно-мышечная возбудимость, мышцы начинают сокращаться сами по себе — отсюда беспокойство, рвота и запоры, а в тяжелых случаях и судороги.

Но если витамина D слишком много, начинаются другие трудности. В 2011 году ученые обнаружили, что у некоторых людей не работает ген CYP24A1. Он кодирует белок, который в почках разбирает кальцитриол на составляющие, чтобы его утилизировать. Если белка мало или нет совсем, то и разрушать активированную форму витамина D некому. Он накапливается в крови, а вместе с ним растет и концентрация кальция. Тот откладывается в почках, вызывает тошноту, головную боль, потерю аппетита и мышечное напряжение — все те симптомы, что врачи нашли у британского мальчика, которого мама подкармливала обогащенной смесью.

Таких мальчиков (и девочек) в 1950-х появились сотни. И у большинства симптомы пропадали, как только ребенку переставали давать молоко или витаминную добавку. Сегодня мы можем только догадываться, была ли у этих детей мутация в гене CYP24A1. Однако правительство Великобритании не стало разбираться — и в середине 1950-х запретило обогащать витамином D коровье молоко, а потом и все остальные продукты: хлеб, масло, кукурузные хлопья.

На все случаи жизни

Но даже когда дети перестали пить обогащенное молоко, врачи не перестали исследовать витамин D. Уже после введения запрета они установили его формулу и выяснили, где и во что он превращается в организме человека. Тогда же разобрались и с тем, какие механизмы связывают его с концентрацией кальция, и предписали принимать его теперь уже взрослым — для профилактики остеопороза.

Вместе со всеми витамином D занимался молодой ученый Майкл Холик. Он предложил обратить внимание на 25-гидроксихолекальциферол — форму, которая образуется в печени, — и считать ее концентрацию основным показателем дефицита витамина. Врачи и диагностические лаборатории к нему прислушались, и до сих пор при анализе крови ориентируются именно на это вещество.

Кроме того, Холик обнаружил превитамин, из которого в коже под действием ультрафиолета образуется холекальциферол. И выяснил, что скорость этого превращения зависит от сезона, широты, времени суток, пигментации кожи и использования солнцезащитного крема. Попутно он заметил, что кальцитриол тормозит деление кератиноцитов, основных клеток эпидермиса кожи. Ученый сразу попробовал применить эти знания на реальных пациентах с псориазом, у которых кератиноциты как раз делятся слишком активно, — и выяснил, что витамин значительно облегчает шелушение и сухость кожи.

Потом он присмотрелся и к другим болезням — и быстро нашел что искал. В его статьях появились доказательства, что витамин D защищает от рака предстательной железы, участвует в регуляции иммунной системы, помогает при синдроме Элерса — Данлоса (при котором соединительная ткань становится менее плотной) и оказывает множество других положительных эффектов.

Идею о том, что витамин D может отвечать в организме не только за кальциево-фосфорный обмен, подхватили и другие ученые. Число исследований витамина начало стремительно расти: если за 2000 год база Pubmed насчитывает 1280 посвященных ему статей, то за 2010 — уже 3189. Выпустив несколько монографий и множество колонок о чудо-витамине, Холик получил приглашение от Американского эндокринологического общества написать клинические рекомендации по лечению и профилактике дефицита витамина D. Рекомендации вышли в 2011 и изменили не только практику стандартных назначений, но и число пациентов, которым эти назначения потребовались.

Главное, что он сделал, — установил новую оптимальную концентрацию 25-гидроксихолекальциферола в крови: 30 нанограмм на миллилитр. Буквально за год до этого Национальная медицинская академия США писала в своих рекомендациях, что 20 нанограмм вполне достаточно (а после 100 нанограмм начинается передозировка). Но у Холика было, чем оправдать повышение нормы: несколько исследований обнаружили повышенный риск переломов при более низком уровне витамина.

После выхода новых рекомендаций получилось, что люди, у которых концентрация витамина D в крови составляет, например, 25 нанограмм на миллилитр, должны считаться больными — потому что получают диагноз «недостаточность», который нужно лечить. Кроме того, Холик включил в рекомендации длинный список состояний и болезней, от которых должен был защитить нормальный уровень витамина D в крови. Это напугало и врачей, и обычных американцев — с тех пор количество анализов на витамин D растет в 2,5 раза каждый год. Многие из сдававших, ожидаемо, обнаружили у себя недостаточность витамина — и к 2017 году его продажи в США выросли до 936 миллионов долларов, в десять раз по сравнению с 2007 годом.

Суд идет

Вслед за американскими коллегами, эндокринологи Швейцарии и Испании тоже установили отсечку на 30 нанограммах на миллилитр. К ним присоединилась и Российская ассоциация эндокринологов. А вот Европейское общество остеопороза и британские врачи с ними не согласились — и оставили свою норму в 20 нанограмм на миллилитр. В США же два варианта рекомендаций — от Холика и от Национальной медицинской академии — так и остались существовать одновременно.

Довольно быстро стало понятно, что это неудобно: даже ВОЗ призналась, что не может выбрать между нормами — а это мешает хотя бы просто посчитать людей с дефицитом витамина, не говоря о том, чтобы всех их вылечить. Ученые начали разбираться с этим недоразумением — и начался настоящий бум исследований. В год выходило по пять-шесть тысяч статей, посвященных витамину D и его эффектам.

Врачи взялись перепроверять: действительно ли недостаток витамина повышает риск переломов и рахита у детей. И оказалось, что:

1. риск переломов повышается, только когда концентрация витамина в крови падает до 19,5 нанограмм на миллилитр,

2. проверять всех подряд на уровень витамина D невыгодно — поскольку стоит это недешево, а настоящий дефицит, как правило, можно найти только у людей из групп риска: пациентов старше 60 лет, с ожирением и темным оттенком кожи, беременных и с хроническими заболеваниями, например, почек. Им такой скрининг как раз показан.

Авторам ни одного метаанализа, систематического обзора или крупного исследования не удалось подтвердить, что 30 нанограмм на миллилитр действительно необходимы, чтобы риск переломов оставался низким. Более того, даже те люди, которые специально принимали большие дозы витамина D каждый день, чтобы поднять его уровень еще сильнее, рисковали так же, как и все остальные. Главный аргумент Холика не подтвердился.

В том, что касается других систем органов, положительного эффекта от витамина D сторонники доказательной медицины тоже не нашли. Ни один обзор не подтвердил, что витамин полезен для профилактики респираторных инфекций, диабета или депрессии. Так или иначе, ни в какие другие клинические рекомендации, кроме тех, что посвящены рахиту и остеопорозу, витамин D пока не вошел.

Вопросы возникли и к самому Майклу Холику. Во время работы в Бостонском университете он рассказывал пациентам из дерматологического отделения о пользе солнечных ванн и соляриев для выработки витамина D в коже — хотя им обычно, наоборот, следует избегать лишнего ультрафиолета. Ему запретили появляться в отделении дерматологии, а позже выяснилось, что одно из его исследований спонсировала фирма по производству соляриев. Потом нашлись и другие конфликты интересов: так, с 2013 по 2017 год Холик консультировал фармацевтические компании и производителей тестов на витамин D — и получил за это около 163 тысяч долларов.

Однако больше всего коллег Холика возмущала другая сторона его биографии. В 2011 году к нему обратилась семейная пара, у которой социальные службы изъяли семимесячного сына из-за обвинений в жестоком обращении с ребенком: у него были сломаны обе руки. Родители отрицали насильственный характер травм и попросили Холика выступить в суде как эксперта по заболеваниям костей, чтобы доказать свою невиновность.

В суде ученый предложил объяснение для переломов рук у ребенка — синдром Элерса — Данлоса, при котором соединительная ткань связок и сухожилий становится чрезмерно растяжимой, кости — хрупкими, а суставы — гипермобильными. По словам Холика, он «сразу понял в чем дело, как только пожал руку матери ребенка». А поскольку этот синдром наследственный, то с высокой вероятностью мог встретиться и у сына. Суд заключил, что родители не виноваты, и вернул им ребенка.

Молва об этом деле быстро распространилась, и Холику начали писать десятки родителей с просьбами о помощи. К 2018 году он выступил экспертом в более чем трех сотнях дел по всему миру. Почти в каждом из них он объяснял травмы у ребенка синдромом Элерса — Данлоса, а в некоторых других — заболеваниями костей и дефицитом витамина D, который, как ранее выяснил Холик, только усиливает проявления синдрома.

Противники Холика не понимают, почему судьи ему верили: синдром Элерса — Данлоса встречается довольно редко (примерно у одного человека из пяти тысяч) и не всегда сказывается на работе опорно-двигательного аппарата. Поэтому маловероятно, чтобы Холику могло встретиться так много носителей этого синдрома с заметными проявлениями, на которых бы при этом обратили внимание социальные службы и довели дело до суда. Кроме того, Холик не проводил полного обследования детей, не изучал подробно их анамнез и не направлял на молекулярно-генетический анализ — главный метод, с помощью которого можно подтвердить диагноз. В некоторых случаях он вообще не видел пострадавших, а только общался с их родителями.

Но однажды ребенок, которого вернули к родителям после суда, снова получил увечье, причем более тяжелое — черепно-мозговую травму с кровоизлиянием в желудочки головного мозга. И в этот раз переубедить судебно-медицинскую экспертизу не удалось. Отца ребенка арестовали, а Холика отстранили от лечебной работы в Бостонском университете.

Сейчас он по-прежнему выступает в судах, хотя уже гораздо реже. А еще продолжает искать — и находить — новые эффекты витамина D: например, он выдвинул гипотезу о том, что динозавры могли вымереть от тяжелого дефицита витамина D из-за недостатка солнечного света. А в пандемию ковида обнаружил, что нормальный (по его мнению) уровень 25-гидроксихолекальциферола в крови снижает риск тяжелого течения болезни. Правда, спустя месяц после выхода статьи журнал признал, что результаты исследования не подтверждают его выводов, а в самой работе допущены методологические ошибки.

Пить или не пить?

Сегодня никто не сомневается в том, что дефицит витамина D приводит к развитию рахита у детей, особенно в северных широтах, где мало солнечных дней. Поэтому маленьким детям по-прежнему назначают профилактические дозы — и рахитом они не болеют. А поскольку теперь врачи понимают, как именно витамин влияет на обмен кальция, запреты на пищевые добавки заметно ослабли. Например, в России появился отдельный норматив, который регулирует обогащение продуктов витаминами — в том числе витамином D. Его рекомендуют добавлять в сливочное масло, молочные продукты и детские сухие завтраки. Мутации в гене CYP24A1 встречаются и сегодня, но гиперкальциемию, если она вдруг возникает у ребенка, научились быстро отслеживать по анализу крови.

А вот нужен ли витамин D взрослым, до сих пор непонятно. Ни у кого нет сомнений в том, что тяжелый дефицит витамина приводит к остеопорозу и переломам. Но что такое тяжелый дефицит и когда он начинается — никто не знает точно. В мире до сих пор сосуществуют две нормы, из-за чего при одних и тех же показателях концентрации витамина в крови в одной стране пациенту назначат лечение, а в другой — скажут «вы здоровы» и отправят домой.

И пока два лагеря не договорятся друг с другом, едва ли кто-то нам расскажет, есть ли смысл пить витамин D каждый день — даже чтобы защититься от переломов, не говоря уже о профилактике других болезней, — потому что в разных исследованиях врачи ориентируются на разные нормы, а их результаты сложно свести воедино. Но есть и хорошие новости: работы, посвященные витамину D, продолжают выходить. А значит рано или поздно мы узнаем, может ли он сделать нашу жизнь лучше, дольше или хотя бы радостнее.

Физики смоделировали то, как образуется пена при розливе пива стакана методом «снизу-вверх». Они также провели серию экспериментов и получили согласие с расчетами. Оказалось, на стабильность пены существенно влияет размер пузырьков На всё про всё ученым потребовалось 30 литров пшеничного светлого

Вам когда-нибудь было любопытно, сколько пузырьков углекислого газа образуется в стакане пива? Вот французским ученым было. Они построили теоретическую модель формирования пузырьков и измеряли физико-химические параметры охлажденного лагера коммерческой марки. В бокале, который заполнен 250 миллилитрами лагера с пятипроцентным содержанием спирта, охлажденного до шести градусов Цельсия, образуется порядка сотен тысяч пузырьков CO2 при уровне жидкости около 10 сантиметров

Биоинженер из Эквадора воссоздал пиво, варившееся францисканскими монахами еще в XVI веке. Для этого он изучил научную литературу, а также культивировал пекарские дрожжи, образец которых ему удалось найти в старинной бочке с пивоварни. Он потратил на это несколько лет своей жизни

Больше 120 лет в Эрмитаже хранились трубочки-стержни из серебра и золота из одного из богатейших погребений раннего бронзового века, раскопанного на окраине Майкопа. Ученые долго спорили о назначении этих предметов: их называли и скипетрами, и частью складного балдахина. Повторное исследование показало, что это древнейшие сохранившиеся трубочки для питья. Похоже, их использовали больше пяти тысяч лет назад во время группового распития пива из общего сосуда в рамках погребального обряда

Помните метод трех щелчков Джона Дориана? Так вот, он не работает. Ученые из Дании решили попросили у компании Carlsberg тысячу банок и начали экспериментировать. Оказалось, что постукивание не помогает бороться с пеной вне зависимости от встряхивания тары. Единственный работающий метод — это подождать, но сколько точно, ученые пока не могут сказать

В отличие от шампанского или газированной воды, в только что разлитом пиве «Гиннес» пузырьки не всплывают, а оседают на дно в виде характерных «каскадов». Японские физики объяснили этот процесс и вывели критерии, по которым его можно предсказать. Оказалось, что формирование каскада запускает нестабильность потока пива около наклоненной части стакана, которая впоследствии разносится по всему объему гравитационными токами

Если бросить жареный арахис в пиво, через какое-то время зерна могут начать двигаться между дном и поверхностью, обретая и сбрасывая пузырьки газа. В аргентинских барах такой фокус называют «El bailecito del maní» — танец арахиса. Европейские физики исследовали этот феномен подробнее с помощью расчетов и эксперимента с одним литром лагера. Они выяснили, что танец происходит из-за поверхностных свойств арахиса, на которых образование пузырьков предпочтительнее, чем на стенках стакана

Скептически относитесь к проблемам глобального потепления? Возможно, это исследование изменит ваше мнение. Американские ученые спрогнозировали изменения в выращивании и использовании ячменя в условиях повышения температуры и выяснили, что объем ячменя значительно снизится уже к концу этого века. Это значит, что пива будут производить меньше, а стоить оно будет дороже

На этом все! Учитывая последнее исследование, советуем вам пользоваться моментом и отпраздновать сегодняшний день 🍻

«Ариан-5» — универсальный грузовик, рассекавший по трассам между Землей и небом. Пилотируемые корабли ракета не возила — у Европы их банально не было, хотя ракета был сертифицирована под пилотируемые пуски. Так что «Ариан-5» тягала в небо спутники, межпланетные станции, космические телескопы и грузы для МКС. Ракету собирали в Европе, а летала она с космодрома Куру во Французской Гвиане.

Длина «Ариан-5» — 50,5 метра, диаметр — 5,4 метра. Взлетала она на двух твердотопливных ускорителях и основной криогенной ступени с кислородно-водородным двигателем Vulcain. Верхняя ступень поначалу работала на паре монометилгидразин — тетроксид азота (двигатель Aestus), а в последних модификациях на жидком кислороде и водороде (двигатель HM7B).

За 27 лет эксплуатации ракету неоднократно модернизировали — всего вариантов «Ариана-5» летало пять. Она могла вместить в себя два-три крупных спутника и до восьми вторичных грузов. Максимальная грузоподъемность составляла до двадцати тонн полезной нагрузки на низкую опорную орбиту и до десяти тонн — на геопереходную орбиту. Ракета совершила 117 полетов, из которых лишь пять были неудачными и, в основном, относились к первым полетам ракеты. Самая длинная серия успехов была с 2003 по 2017 год, тогда «Ариан-5» совершила 83 пуска подряд без сбоев

Полеты

1996: Сломать за 39 секунд

Разработка «Ариан-5» заняла десять лет, а свой первый полет она ушла 4 июня 1996 года. Полезной нагрузкой тогда были четыре спутника Cluster Европейского космического агентства (ESA), которые должны были изучать магнитосферу Земли. Но не изучили — на 39 секунде полета они вместе с ракетой превратились в огненный шар. Фейерверк над джунглями принес ESA убытки более чем на 370 миллионов долларов.

Расследование показало, что произошла одна из самых дорогих ошибок программного обеспечения в истории. Cистема управления полетом «Ариан-5» включала в себя инерционную навигационную платформу, программный модуль которой использовала ракета «Ариан-4». Так как траектория полета «Ариан-5» отличалась от траектории «Ариан-4», то когда значение горизонтального смещения платформы, связанное с горизонтальной скоростью ракеты, оказалось больше, чем заложенные в программу ограничения, модуль при попытке выравнивания платформы поймал ошибку переполнения переменной при преобразовании данных из 64-битного числа с плавающей запятой в 16-битное целое число.

Так как сбой был программный, а не аппаратный, вышли из строя и активная, и дублирующая навигационные системы, а бортовой компьютер скомандовал соплам двигателей сильно отклониться, из-за чего ракета разрушилась под аэродинамической нагрузкой, на которую ее конструкция рассчитана не была. Самое ироничное в этой истории — то, что для полета «Ариан-5» производившиеся операции были не нужны. Механизм выравнивания платформы в первые 50 секунд после активации режима полета был нужен для предыдущей версии ракеты в случае отмены старта прямо перед пуском.

1999: XMM-Newton

Европейская рентгеновская обсерватория XMM-Newton, оснащенная тремя рентгеновскими телескопами, была запущена на высокоэллиптическую околоземную орбиту при помощи «Ариан-5» в декабре 1999 года и работает до сих пор, вместо того чтобы выйти из строя за десять лет. Она наблюдает за далекими активными галактиками и квазарами, двойными звездными системами, белыми карликами, черными дырами и нейтронными звездами и за 23 года службы сделала огромное количество открытий: обнаружила рекордно массивное скопление галактик и кандидата в самую молодую массивную рентгеновскую двойную, помогла разобраться с природой рентгеновских сияний на Юпитере и получила самое четкое изображение самой большой ударной волны в скоплении галактик.

2003: SMART-1

Этот аппарат для исследований Луны был запущен в космос на «Ариане-5» 27 сентября 2003 года. Он занимался съемкой поверхности Луны и изучением ее химического состава. Однако важнее здесь то, что это был первый европейский аппарат в космосе, оснащенный электрореактивной двигательной установкой. На SMART-1 стоял ионный холловский двигатель на ксеноне, при помощи которого успешно долетел с околоземной орбиты на окололунную и проработал там один год.

2004: «Розетта»

Именно благодаря этой межпланетной станции мы в деталях рассмотрели ядро кометы 67P/Чурюмова — Герасименко. Путешествие «Розетты» началось в марте 2004 года на космодроме Куру, откуда станцию унесла в космос «Ариан-5». В августе 2014 года «Розетта» стала первым аппаратом, вышедшим на орбиту вокруг кометного ядра, а в ноябре того же года состоялась первая в истории мягкая посадка рукотворного аппарата «Филы» на комету. В общей сложности «Розетта» изучала комету чуть более двух лет, нашла на ней ксенон, иней, прекурсоры сахаров, высокомолекулярные органические вещества, необычные скалы, а также увидела смену окраски ядра и сияния в коме. А в конце миссии «Розетта» совершила жесткую посадку на ядро кометы, оставшись на нем навсегда.

2008: ATV

ATV (Automated Transfer Vehicle) был единственным европейским автоматическим грузовиком для снабжения МКС. Всего было создано пять таких кораблей, все они летали в космос на «Ариане-5» в 2008–2015 годах. Грузоподъемность корабля и внутренний объем были больше, чем у российских «Прогрессов», американских Dragon или Cygnus или японского HTV — по сути, это был «самосвал», возивший на станцию оборудование и грузы для экипажа, воду, еду, кислород, топливо, а также корректировавший ее орбиту своими двигателями. После прекращения полетов ATV стал основой для разработки европейского сервисного модуля пилотируемого корабля Orion для возвращения людей на Луну по программе NASA «Артемида».

2009: «Гершель» и «Планк»

14 мая 2009 года «Ариан-5» отправила ко второй точке Лагранжа в системе Земля — Солнце блистательную пару — инфракрасный телескоп «Гершель» и микроволновую и инфракрасную обсерваторию «Планк». «Гершель» оставался самой крупной инфракрасной обсерваторией до запуска «Джеймса Уэбба» и проработал четыре года, получив огромный объем данных, которые ученые обрабатывают до сих пор. Телескоп наблюдал за планетами, карликовыми планетами и малыми телами Солнечной системы, туманностями и областями звездообразования в Млечном Пути и далекими галактиками. Что касается «Планка», то обсерватория четыре года занималась исследованиями космического микроволнового фона: по ее данным астрономы составили детальные карты неба, а астрофизики уточнили модели Вселенной и сделали ряд других важных открытий.

2016-2018: Galileo

Galileo — это глобальная спутниковая навигационная система, подобная GPS или ГЛОНАСС. Ее первые аппараты появились на орбите в 2011 году, сейчас на средних околоземных орбитах их работает уже 24, и с 2020 года система начала отвечать на сигналы SOS. Половину из этих спутников вывела в космос «Ариан-5»: в ноябре 2016 года, декабре 2017 года и июле 2018 года.

2018: «БепиКоломбо»

20 октября 2018 года «Ариан-5» доставила в космос второй в истории аппарат для исследования Меркурия, который состоит из европейского зонда MPO (Mercury Planetary Orbiter), японского MMO (Mercury Magnetospheric Orbiter) и перелетного модуля MTM. Пока что «БепиКоломбо» совершает длинную череду гравитационных маневров у Земли, Венеры и Меркурия, а к своей финальной цели он прибудет в декабре 2025 года. О том, какие тайны Меркурия раскроет «БепиКоломбо», мы писали в материале «На Меркурий за водой».

2021: «Джеймс Уэбб»

Надежность «Ариан-5» к началу 20-х годов стала признанным достоинством европейской ракеты, поэтому именно ей NASA, ESA и CSA доверили в декабре 2021 года вывести в космос «жемчужину» среди телескопов — инфракрасную обсерваторию «Джеймс Уэбб». Сейчас она работает на гало-орбите вокруг второй точки Лагранжа в системе Солнце — Земля уже более года и подарила немало открытий — от самых далеких галактик и квазаров до портретов планет Солнечной системы и поисков атмосфер у землеподобных экзопланет.

2023: JUICE

14 апреля 2023 года «Ариан-5» вывела в космос европейскую межпланетную станцию JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer), которая прибудет к системе Юпитера в середине 2031 года. Станция займется подробным изучением трех крупнейших спутников Юпитера: Европы, Ганимеда и Каллисто — да и четвертому галилеевому спутнику, Ио, JUICE тоже уделит внимание. Одна из основных целей миссии — определить наличие и свойства подповерхностных водных океанов на спутниках, об этом мы рассказывали в материале «Хожение за тремя океанами».

Большинство следов оказались слишком неотчетливыми, чтобы с уверенностью сказать, какому именно виду они принадлежат. Тем не менее, Стивенс с соавторами не сомневаются, что почти все они оставлены тремя упомянутыми выше видами полорылов. А происхождение двух следов удалось установить до вида, наложив на их снимки изображения рыбьих голов. Один из них оставил полорыл C. aspercephalus с длиной тела 49,5 сантиметра, а второй — представитель вида C. biclinozonalis с длиной тела 53 сантиметра. Вероятно, полорылы C. bollonsi оставляют похожие метки, когда ищут в морском осадке червей-полихет, однако ни один из снимков следов с глубокими ямками не соответствовал форме рта этого вида. Скорее всего, это связано с тем, что обычно он живет на более значительных глубинах. При этом остальные виды долгохвостовых, которые встречаются на поднятии Чатем, не могли оставить запечатленные на снимка следы в форме утюга, поскольку слишком малы для этого либо имеют другую форму головы и расположение рта.

Возможно, отметины с глубокой ямкой в центре появляются, когда полорылы охотятся на крупных полихет, живущих в трубках в морском осадке. Чтобы добраться до них, рыбы удаляют часть осадка, всасывая его выдвижным ртом и выбрасывая через жаберные полости. А отметины без ямок могут быть следами охоты на беспозвоночных, которые живут на поверхности субстрата, например, крабов и других ракообразных. Как бы то ни было, авторы предполагают, что, ориентируясь на характерные отметины, они смогут найти наиболее важные места кормления полорылов.

На самом деле слэм и мош — это не совсем одно и то же. Отличия включают в себя характер и направление движения, наличие или отсутствие танца, ударов и другие аспекты. Но границы понятий довольно размыты, и для простоты изложения мы будем использовать эти слова как синонимы, понимая под ними хаотическую толкучку.

Опросы показывают, что для одних слэм — это сублимация агрессии в безопасной форме, для других — способ выразить одобрение играющей группе. А третьи — считают, что такое поведение удовлетворяет потребность в безопасности и приобщении к группе, поскольку взрослые участники моша строго придерживаются этикета и учат правилам младших. В частности, мош строго доброволен: неформальные правила запрещают насильно затягивать в толпу танцующих того, кто этого не хочет. Правила предписывают помогать упавшим и уважать товарищей, объясняют, как выбрать одежду, чтобы был меньше риск упасть или поцарапать других фурнитурой.

Антропологи считают, что этикет моша схож с ритуалами племен Папуа Новой Гвинеи: в обоих случаях старшие обучают младших правильно танцевать под катарсическую музыку. Но когда физик смотрит на двигающихся в толпе людей, он скорее думает об их сходстве с атомами или молекулами в газе или в жидкости, чем о ритуальных практиках жителей Новой Гвинеи. Например, движение пешеходов довольно часто исследуют с помощью гидродинамических или сыпучих моделей.

Это работает, поскольку люди в движущейся толпе, независимо от того, спешат они на работу или убегают от опасности, не задействуют сложные системы принятия решений. Они могут быть погружены в свои мысли или наушники и идти «на автомате», могут стараться как можно быстрее покинуть опасное место. Их движением управляют простые мотивы, и поэтому понятно, как их моделировать. В этом смысле толпы людей мало отличаются от стада баранов.

Такие модели — не просто игра ума. С их помощью можно проектировать более удобные для перемещения города или снижать риск давки во время чрезвычайных ситуаций.

Но в отличие от путешествия на работу или бегства от опасности, мош ненаправлен. Мошерам никуда не надо. Их ничто не притягивает и ничто не отталкивает. Кроме того, мошпиты — так называются области на танцполе, где происходит мош — образуются на концертах спонтанно. В какой-то момент люди на танцполе самопроизвольно начинают толкаться. Иногда мош могут инициировать сами музыканты, но никогда нет явно выраженного лидера, который управляет мошем, указывая, кому как двигаться.

Впрочем, хаотическое движение мошеров может так же спонтанно приобрести менее беспорядочный характер. Например, иногда участники, не сговариваясь, начинают бегать по кругу, образуя сёрклпит (circle pit). Люди становятся похожи на стаи рыб (или роборыб), собирающихся в цилиндрические косяки.

Поэтому и модели, описывающие мош и слэм, должны принципиально отличаться от тех, которые традиционно используют для исследования толп. Исследовали ли физики мош? Мы вышли в интернет с таким вопросом.

Остывающие гуманоиды

Оказалось, что такое исследование было, но всего одно. Его первый автор, физик Джесси Сильверберг любил посещать рок-концерты во время обучения в аспирантуре в Корнеллском университете. В то время он активно интересовался вопросами механики и самоорганизации, и идея нового исследования пришла ему в голову во время наблюдения за пляшущими фанатами хэви-метала.

Вместе с коллегами он стал отсматривать видеоролики на YouTube с записями слэма, моша и других характерных танцпольных явлений и искать среди них те, которые легко обработать с помощью компьютерного зрения. Из сотни просмотренных роликов таких нашлось всего шесть штук.

Компьютер отследил перемещение каждого участника на видео и построил карту скоростей в зависимости от времени. Первое открытие, которое сделали физики, заключалось в том, что для слэма, в котором люди только толкаются, скорости участников подчинялись двумерному распределению Максвелла — Больцмана, тому самому, которое характеризует равновесные газы. Более того, каждому мошпиту удалось сопоставить температуру и посмотреть, как он остывает.

Этот результат удивил физиков, ведь опыт исследования человеческих толп в экстремальных условиях показывает, что к ним неприменима равновесная статистика. Кроме того, люди на танцполе расположены гораздо плотнее, чем атомы или молекулы в типичном газе.

Чтобы понять, почему графики показывают то, что показывают, авторы промоделировали мош численно. Мошеры в этой модели в виде мягких кружочков толкались на двумерном танцполе. Человечки получили название «мобильных активных смоделированных гуманоидов» (mobile active simulated humanoid, сокращенно MASH).

Физики поделили всех MASH’еров на две группы: пассивных и активных, то есть слэмящихся. На активных участников — их авторы поместили в центр танцпола — действовали четыре силы: упругая сила отталкивания, сила тяги вдоль вектора своей скорости, группирующая сила, которая подстраивала скорость человечка под скорости соседей, и дополнительная случайная сила. Пассивные MASH’еры участвовали только в упругом отталкивании.

Моделирование показало, что исход симуляции зависит от баланса между тягой мошеров собраться в группу и столкновениями, разрушающими порядок. Когда столкновения происходили достаточно часто или с достаточно большой силой, мошпит напоминал колбу с газом. В противном же случае в толпе начинали образовываться вихри — сёрклпиты — и фанаты становились больше похожи на жидкость.

Другими словами, толпа испытывала фазовый переход между «газообразным» и «жидким» состоянием по мере того, как фактор коллективности доминировал над случайностью столкновений. Переход можно было заметить и по изменению статистики скоростей — равновесное больцмановское распределение превращалось в неравновесное, менялся и характер корреляции скоростей.

Примечательно, что симуляции с «жидким» исходом делились ровно пополам на две группы в зависимости от того, запускался ли сёрклпит по или против часовой стрелке. Анализ же видеороликов показал другую статистику: 95 процентов против и 5 процентов по часовой стрелке. По данным со своей небольшой выборки авторы предположили, что асимметрия не зависит от того, правосторонее или левостороннее движение на дорогах в стране, в которой проходил концерт, а вызвана разницей между левшами и правшами.

В ожидании пого

И все же стоит помнить: omnis comparatio claudicat — всякая аналогия хромает. К исследованию Сильверберга и его коллег это относится в полной мере. В первую очередь нужно сказать, что «температура» моша, которую выводят физики, — это просто статистический параметр, отличный от меры средней кинетической энергии, принятой в физике газов. Авторы никак не комментируют «остывание» мошпита, но из общих соображений можно утверждать, что этот процесс не следует интерпретировать как обмен энергией с неким резервуаром. На снижение «температуры» надо смотреть под бытовым углом: люди побесились и устали или им надоело — их скорость снизилась.

Авторы также не пытались сопоставить увиденное на Youtube с результатами моделирования. Да это, наверное, и невозможно в силу сложности людей как объекта исследования. В модели человечков присутствуют четыре силы, но не ясно, где в живых людях эти силы искать. Но главное физики сделали: описали статистику реальных мошеров и воспроизвели особенности этой статистики в модели.

Своим исследованием Сильверберг сотоварищи поделились на страницах журнала Physical Review Letters в 2013 году. К сожалению, за последующие десять лет новых серьезных исследований поведения слэмящихся на концертах не появилось. Например, без заботливого внимания уравнений остались такие формы поведения на танцполе как cтена смерти, пого, краудсерфинг и многое другое.

Хотя пользу такие работы принести бы могли. Наблюдение за мошем — это один из немногих способов этично исследовать экстремальное поведение толпы. Результаты исследований помогли бы уменьшить число жертв из-за давки или иных причин во время чрезвычайных ситуаций. Например, в 2006 году более 300 человек погибло из-за давки во время одного из ритуалов хаджа. Примечательно, что ритуал включает в себя хождение по кругу и этим напоминает сёрклпит.