Что тебе снится, Звездная страна?
15.04.20
Газета «Новое поколение», 14 04 2020-04-14
http://www.np.kz/research/26981-chto-tebe-snitsya-zvezdnaya-strana.html
Константин Маскаев
Накануне 12 апреля многие будто невзначай начинают пристально всматриваться в ночное небо. Особенно, если оно чистое и звездное. И задаются извечными вопросами вроде: какие тайны скрывает от нас эта бездна? станет ли она когда-нибудь привычной средой обитания для человека? почему именно над Казахстаном звезды светят как-то по-особенному?
Быть может, потому, что именно с казахстанской земли в середине 50-х годов прошлого века человечество совершило свой первый шаг в космос. Осуществилась несбыточная доселе мечта: с космодрома Байконур в Кызылординской области Советский Союз запустил первые искусственные спутники Земли. Казахстан стал первой космической гаванью нашей планеты, откуда 12 апреля 1961 года военный летчик старший лейтенант Юрий Гагарин совершил первый в мировой истории полет в космос. Год спустя 12 апреля стали отмечать как День космонавтики. А 7 апреля 2011 года в ознаменование 50-летия первого пилотируемого космического полета на специальном пленарном заседании Генеральной Ассамблеи ООН приняли резолюцию, официально провозгласившую 12 апреля Международным днем полета человека в космос. Соавторами резолюции стали более 60 государств, включая Казахстан.
И пусть у Казахстана пока нет своих ракет-носителей, орбитальной станции или программ колонизации планет, среди других космических держав наша страна давно отвоевала для себя достойные позиции. Есть у нас и своя великолепная тройка космонавтов, и собственные спутники, и другие масштабные программы, реализация которых служит эффективному ведению народного хозяйства и делает нашу жизнь комфортнее. А традиционные многолетние наблюдения с помощью целой группировки казахстанских телескопов, расположенных в горных обсерваториях, не только позволяют заглянуть в различные уголки Вселенной, но и располагают республику, можно сказать, в элитном клубе тех стран, что сообща добывают для мировой космической науки важные и актуальные сведения.
О казахстанской космической науке рассказывать хочется в первую очередь потому, что есть что вспомнить и чем поделиться. И еще потому, что, несмотря на кажущуюся академичность, в этой загадочной сфере достаточно много прикладных, практических задач, дисциплин и тем. Есть своя богатая история. Есть школа. Есть преемственность. И понимание того, что наши открытия и разработки попадают в копилку мирового опыта. Это наш вклад в достижения мировой науки и мировой цивилизации. А это уже немало. Космос и космическая наука — это объективно наша высота. Наша гордость. И наши достижения.
Любопытно, что исследованиями космического пространства в Казахстане начали заниматься задолго до строительства космодрома и запуска первого искусственного спутника Земли. Достаточно вспомнить, что далекой военной осенью 1941 года в Алма-Ату из Москвы и Ленинграда эвакуировали группу астрономов, физиков, геофизиков. Они присоединились к ранее прибывшим сюда астрофизикам, которые к тому времени уже обнаружили в Заилийском Алатау близкие к идеальным условия для наблюдения за звездным небом (тогда, летом 41-го, сюда прибыла группа астрономов для наблюдения за солнечным затмением). И здесь, в горах, относительно недалеко от тогдашней казахстанской столицы, оказалось возможным поставить астрофизическую обсерваторию, которая положила начало Институту астрономии и физики Казахстанского филиала Академии Наук СССР. Впоследствии он станет Астрофизическим институтом Академии наук Казахской ССР, а затем его назовут именем основателя, одного из основоположников казахстанской астрофизики, академика Василия Григорьевича Фесенкова. Ныне это известный АФИФ — одно из структурных подразделений Национального центра космических исследований и технологий (НЦКИТ).
Позже появилась высокогорная обсерватория, расположившаяся на высоте 2700 метров над уровнем моря в районе Большого алматинского озера, известная сегодня как Тянь-Шаньская. А уже в 70-х годах началось строительство нового объекта — Ассы-Тургеньской обсерватории. Но в те “начальные” времена город у подножия гор еще не настолько ярко был освещен по ночам, не давал “засветки”, которая могла бы помешать наблюдениям, и это позволило ученым делать качественные снимки. Здесь же работал другой видный ученый-астрофизик Гавриил Адрианович Тихов. Интересно вспомнить — Тихов еще в 1914 году (!) впервые установил, что Земля при наблюдении из космоса должна иметь голубой цвет! Сегодня эту его догадку может подтвердить любой наблюдатель, оказавшийся на околоземной орбите! Тихов был убежденным сторонником того мнения, что мы не одиноки во Вселенной и где-то также пульсирует жизнь. Его заслуженно считают основоположником астроботаники — науки, одно время отодвинутой на задний план, а сегодня вновь востребованной и получившей серьезное развитие в США.
С 2012 года Астрофизический институт имени В.Г. Фесенкова входит в Международный астрономический союз (IAU) и активно участвует в работе регионального центра Международного астрономического союза в Юго-Западной Азии. Много лет сотрудничает АФИФ с учеными Астрономического вычислительного института Центра астрономии Гейдельбергского университета Германии под руководством профессора Р. Шпурцема в области исследования эволюции гравитирующих систем различных масштабов — от звездных кластеров и галактик до всей Вселенной в целом. А с 2018 года это направление исследований получило поддержку со стороны Китайской академии наук и реализуется совместно с Национальной астрономической обсерваторией Китая в рамках China-Kazakhstan collaboration project.
В 2015 году между АО “НЦКИТ” и Национальной астрономической обсерваторией Японии был подписан меморандум, который проложил путь к тесному сотрудничеству между казахстанскими и японскими учеными в сфере фундаментальных научных астрофизических исследований, подготовке кадров, научному обмену, разработке контрольно-измерительных приборов.
Японских астрофизиков интересуют данные казахстанских оптических телескопов Тянь-Шаньской и Ассы-Тургеньской обсерваторий. Обе они занимают уникальное географическое положение, восполняя долготный пробел между наблюдательными базами Европы и Восточной Азии. Тем самым Казахстан в этой части планеты закрывает огромный участок неба, раскинувшийся над северным и восточным полушариями между территориями Европы и Тихим океаном! В свою очередь, казахстанские астрофизики заинтересованы в получении данных с японского телескопа “Субару”, одного из крупнейших в мире, расположенного на Гавайских островах в обсерватории “Мауна-Кеа”.
Наши астрофизики активно сотрудничают и с Университетом Северной Каролины, и с Калифорнийским университетом в Беркли (США), вместе с американскими коллегами исследуют взаимодействующие двойные звездные системы, чтобы выяснить особенности эволюции околозвездной материи.
Но если актуальность большинства подобных тем может ускользнуть от обывателя, то следует упомянуть, что несколько других направлений работы казахстанских ученых как раз демонстрируют решение прикладных задач. Вот примеры.
Сегодня, наконец, мы достигли понимания, что любой значимой отрасли в экономике или промышленности страны сложно полноценно развиваться без научного знания и плодов науки. Создав даже пока небольшую спутниковую группировку, Казахстан получил эффективный инструмент, который позволяет наладить связь, использовать средства навигации и космический мониторинг или дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ). Мы теперь можем видеть, что происходит в самых отдаленных уголках страны! Аграрии, военные, спасатели, органы госуправления получают оперативную информацию о наводнениях или пожарах, дорожно-транспортных инцидентах где-то на загородных шоссе, надвигающемся погодном фронте или утечке из нефтепровода, состоянии пастбищ и пахотных земель, даже состоянии земной коры в отдельных регионах Казахстана. Причем информацию собственную, из первых рук.
Казахстанские ученые и специалисты разработали, сертифицировали и внедрили приборы и оборудование на базе космических технологий, среди которых — базовые станции, которые повышают точность спутниковой навигации. Создали и успешно испытали образцы электронного браслета для удаленного мониторинга поднадзорных лиц, терминалы сбора и передачи информации с тепловых счетчиков различных производителей и многие другие технологии и приборы. Даже наноспутник для измерения магнитного поля Земли сделали! Запустили его с помощью ракеты Илона Маска (так просто дешевле оказалось), и он теперь передает важную научную информацию.
Работают и над новыми перспективными материалами с “космическими” свойствами и характеристиками. Ведь на орбиту не отправишь обычное “железо” (хотя изделия порой так и называют!). Космическое материаловедение — целая наука, очень сложная, которая работает с различного рода сплавами и композитами.
Все эти разработки для их практического (прикладного, как говорят сами ученые) последующего применения ведут серьезные научные коллективы, среди которых и теоретики, и инженеры, и специалисты самых разных направлений.
Надо сказать, что сама структура Национального центра космических исследований и технологий поначалу даже удивляет. В нем объединены хоть и родственные, но совсем не однотипные институты. Но именно такой подход позволяет эффективно использовать все имеющиеся ресурсы при решении сложных научных задач.
Кроме Астрофизического института (кстати, одного из старейших в Казахстане) есть известный Институт ионосферы, истоки которого лежат также в военном времени. Еще в 1943 году, постановлением Совета Министров СССР была создана Алма-Атинская ионосферная станция, в функции которой входило измерение ионосферных параметров, необходимых для составления прогнозов условий распространения радиоволн на территории СССР в те военные годы.
Сам институт был образован гораздо позже, в 1983 году, но все эти годы казахстанские физики в составе сектора ионосферы Академии наук Казахской ССР вели большой комплекс исследований, результаты которых были востребованы и оборонным, и гражданским комплексами страны. Сегодня в Институте ионосферы есть еще одно, очень интересное и важное направление — геодинамический и геофизический мониторинг земной коры. Излишне говорить об актуальности этого направления — в Казахстане достаточно мест, подверженных сейсмичности (и это не только Алматы). А есть еще и техногенные риски, связанные с разработкой полезных ископаемых.
А те самые практические разработки — навигацию, измерительные приборы, браслеты, тот же наноспутник разрабатывали, конструировали и создавали еще в одном институте центра — Институте космической техники и технологий, самом молодом (его образовали в 2009 году), где, кстати, работают самые молодые специалисты во всем АО.
Можно сказать, что центр является аккумулирующей структурой для фундаментальной и прикладной наук, а также практической космонавтики.
В свое время наши космонавты Токтар Аубакиров, Талгат Мусабаев, а затем и Айдын Аимбетов в ходе своих космических экспедиций провели на орбитальных станциях ряд экспериментов, результаты которых стали частью научного материала в области медицины и здравоохранения, физики, химии. Это тот самый мультипликативный эффект космической отрасли, о котором так загадочно говорилось прежде и который теперь мы наблюдаем и используем даже в бытовой повседневности.
Еще одна любопытная сфера деятельности в космосе, актуальность которой не нужно доказывать. Речь о космическом мусоре, за которым в рамках отдельной программы в Казахстане наблюдают посредством одного из метровых телескопов Тянь-Шаньской астрофизической обсерватории и специального полуметрового — Ассы-Тургеньской. И вот почему с некоторых пор это стало необходимо. История запусков в космос, как известно, началась 4 октября 1957 года, когда СССР вывел первый ИСЗ — искусственный спутник Земли. Более чем за 60 последующих лет на различные орбиты вывели десятки тысяч аппаратов.
Часть спутников выполнила свою миссию, завершила работу или “уснула” по нештатным причинам. Часть запусков была известна только запускающей стране. Какие-то запуски оказались неудачными. Иные аппараты взорвались в космосе, а их фрагменты разлетелись по непредсказуемым траекториям. И все это будет летать бесконечно долго! Можно сказать, что от летающего по неизвестным орбитам космического мусора уже стало не просто тесно. Этот мусор угрожает действующим спутникам. Даже МКС вынуждена маневрировать и периодически уклоняться от возможного столкновения с блуждающими космическими осколками!
Одно из направлений работы лаборатории искусственных спутников Земли — создание каталога таких малоразмерных объектов, куда заносят потенциально опасные, чтобы пока хотя бы следить за ними. Зная их расположение, можно свести к минимуму вероятность опасных сближений. Но если этим не заниматься, всего через десяток лет использование спутников превратится в проблему. Для нас это также чрезвычайно актуально — ведь на геостационарной орбите находятся два казахстанских спутника связи серии KazSat, планируют и новые запуски. Вот за опасными сближениями с объектами космического мусора следят наши астрофизики и передают эту информацию в Республиканский центр космической связи.
Работа по этой теме дает и научное знание. Например, наблюдая сегодня объект, выведенный на орбиту 15 лет назад, можно получить сведения о состоянии материала, из которого он изготовлен, определить степень старения и использовать это при создании новых аппаратов. Это важная информация, например, для материаловедов. Но главное практическое применение этих знаний — в ответе на вопрос, куда запускать спутники, на каких орбитальных эшелонах их размещать.
Накануне Дня космонавтики мы попросили председателя правления АО “Национальный центр космических исследований и технологий”, доктора технических наук, профессора Марата Нургужина рассказать о перспективах казахстанской космической науки.
Марат Рахмалиевич назвал пять основных драйверов космической отрасли в мире, которые в равной степени актуальны и для Казахстана. Это технологии, дающие возможности уменьшения затрат при создании и эксплуатации космической техники, увеличение доли частных инвестиций, глобальная экономика, которая все более зависит от большого массива данных, космическая деятельность как источник экономического роста и, наконец, военные и стратегические разработки.
По мнению ученого, эффективное решение этих задач лежит как в плоскости повышения роли отраслевой науки и эффективности собственно научной деятельности, так и в плоскости максимальной коммерциализации результатов научной и научно-технической деятельности научно-исследовательских институтов, внедрения необходимых бизнесу технологий и поддержки инноваций.
— Модель научно-технической деятельности в космической отрасли является хорошим примером, — говорит Марат Нургужин. — Наши институты эффективно взаимодействуют с космическими производственными компаниями, знают потребности бизнеса. При поддержке министерства и Казкосмоса создали отраслевую научную программу в рамках программно-целевого финансирования. Этот пример системного подхода к финансированию прикладных исследований и научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы, на мой взгляд, является наиболее приемлемым в современных условиях. У нас есть зримый план развития отечественной космической науки до 2025 года.
Он также напомнил, что в Казахстане уже реализовали пять научных программ на станции “Мир” и Международной космической станции с участием казахстанских космонавтов. Теперь же по поручению Министра цифрового развития, инноваций и аэрокосмической промышленности Казкосмос и АО “НЦКИТ” ведут работу по формированию шестой научной программы полета казахстанского космонавта на МКС: специально созданная рабочая группа тщательно отобрала проекты, которые представили научные организации и казахстанские вузы для проведения экспериментов на Международной космической станции. Программа проходит согласование в Казкосмосе и затем пройдет экспертизу в Роскосмосе.
