Какие исследования сейчас проводятся в космосе

В преддверии Дня космонавтики, который отмечается в нашей стране 12 апреля, портал «Моя Казань» обратился к научному руководителю Астрономической обсерватории им.В.П.Энгельгардта, профессору Института физики Казанского федерального университета Юрию Нефедьеву, чтобы разобраться, какие исследования сегодня ведутся в университете и зачем они нужны каждому из нас.

Эксперт подробно рассказал о трех ключевых направлениях работы, а также о том, почему освоение космоса невозможно без международного сотрудничества и для чего людям нужно осваивать полезные ресурсы Луны. Делимся открытиями и текущей работой, которая проходит в научных лабораториях Казани.

Три направления исследований

Юрий Нефедьев подчеркивает, что в настоящее время в астрономической обсерватории работа ведется по трем направлениям. Первое связано с изучением естественного спутника Земли — Луны. Второе направление посвящено малым телам в нашей Солнечной системе. Третье направление связано с изучением Земли, в том числе, ее строения и динамики. Все эти блоки исследований взаимосвязаны и в итоге работают на понимание того, как устроена Солнечная система и какие ресурсы она дает человечеству.

Следует отметить, что в Казани также ведутся крупные астрофизические исследования, в основном — на кафедре астрономии и космической геодезии. Ученые участвуют в проекте космического телескопа «Спектр‑рентген‑гамма», и определяют характеристики многих небесных объектов, наблюдаемых в рентгеновском диапазоне.

Луна: координатные системы и физическая либрация

По лунному направлению в обсерватории построена достаточно точная селеноцентрическая система координат на поверхности Луны, и эта работа продолжается. Ученые сосредоточены на районах южного и северного полюсов спутника, где планируется прилунение российских миссий «Луна‑27», «Луна‑28» и «Луна‑29». Их запуск сейчас сдвинут по времени на 2030-е года, о чем в обсерватории получили сообщение из Академии наук, однако исследования не прекращаются.

Одна из задач — улучшить координатно-временное обеспечение, поскольку сейчас при прилунении присутствует очень большой эллипс для посадки космического аппарата: 9 на 13 километров. Команда обсерватории пытается свести его к точности до 500 метров, как это обозначено в требованиях Института космических исследований, который и занимается разработкой лунных российских миссий.

С этой целью в Казани также проводятся работы по построению теории физической либрации Луны (раздел науки, изучающий колебания спутника). Без этой теории, подчеркивает Юрий Нефедьев, космические миссии около Луны невозможны, так как теряется точность ориентации в пространстве.

Исследования охватывают не только лунную поверхность, но  окололунное пространство и внутреннее строение спутника. Луна изучается по всем направлениям, которые необходимы для понимания того, что представляет собой наш естественный спутник.

Важную роль в этих исследованиях играют молодые ученые КФУ. Доцент, кандидат наук, доктор философии (PhD) Артур Загидуллин построил новую теорию физической либрации Луны, и эта работа была опубликована в британском научном издании Highlighted on Springer Nature. Другой доцент, кандидат наук Алексей Андреев, имеющий также степень доктора философии (PhD), занимается построением селеноцентрических систем координат, развитием навигационных решений и поиском космических полезных ресурсов.

Также еще один кандидат наук, ведущий научный сотрудник Наталья Демина изучает возможность использования световых лазерных маяков для ориентации космических кораблей в пространстве с сантиметровой точностью. А нынешний аспирант Юрий Колосов исследует кратеры, образованные медленными астероидами (те, которые падают на Луну со скоростью менее 12 км в секунду).

Малые тела и космические ресурсы

Второе направление исследований посвящено изучению малых тел — в КФУ исследуют метеорное содержание в Солнечной и находят родительские тела метеорных потоков, которые, как известно, достаточно часто наблюдаются в атмосфере Земли. Особое внимание сейчас уделяется вопросу, как Луна и малые небесные тела взаимодействуют с точки зрения полезных ресурсов.

По словам Юрия Нефедьева, на нашей планете в течение 10–15 лет многие редкоземельные металлы могут исчезнуть, и в принципе производить, например, смартфоны будет не из чего. В Китае уже открыта большая программа по освоению полезных ресурсов в космосе. Казанская обсерватория занимается этой задачей достаточно давно: получены гранты Российского научного фонда, в рамках которых ученые пытаются понять, где полезные ресурсы находятся на Луне.

Исследования опираются на концепцию медленных астероидов, которые в свое время падали на Луну, образуя кратеры. В этих кратерах, по расчетам, должно было сохраниться практически все содержание таких астероидов, а это и никель, и платина, и железо, и даже вода. По оценкам независимых экспертов на нашем естественном спутнике может находиться полезных ресурсов на 16 квадрильонов долларов.

Сейчас, отмечает ученый, уже рассматривается вопрос не столько о том, кто будет первым, сколько о том, какова экономическая составляющая будущих космических миссий. В этом направлении работают все космические агентства мира.

Обсерватория занимается и вопросами безопасности нашей планеты с точки зрения падения малых небесных тел. В Казани изучают эти объекты, и одним из интересных примеров стал недавно астероид Бенну. Он имеет ромбовидную форму, а внутри он фактически пустой. Полученные в ходе его изучения результаты были опубликованы на сайте Минобрнауки как открытие и важны для понимания природы таких тел.

С малыми телами тесно связана и работа молодого ученого, доцента, кандидат наук Марии Сергиенко. Она провела большую работу по каталогизации и изучению тех малых тел, которые являются родительскими телами метеорных потоков, наблюдаемых в атмосфере Земли.

Земля и космическая погода

В рамках изучения Земли, в первую очередь, исследуются колебания тела нашей планеты относительно оси ее вращения. Это важно, потому что связано и с космической погодой, и с процессами, которые мы наблюдаем на Земле, включая землетрясения. Эти процессы коррелируются с движением земного полюса по ее поверхности.

Казанский коллектив получил интересные результаты, связанные с тектоническими процессами, и проделал серьезную работу по предсказанию движения полюса. Положение полюса относительно тела Земли влияет на то, какие процессы будут происходить в океанах и внутри планеты, поэтому все эти явления взаимосвязаны. Этим направлением занимается также молодой ученый Регина Мубаракшина .

По всем обозначенным выше направлениям у обсерватории уже накоплено большое число публикаций в научных журналах.

Наука как глобальный проект

Юрий Нефедьев подчеркивает, что научные разработки нельзя рассматривать локально. Наука глобальна: казанские ученые используют данные, полученные миссиями, выполненными в других странах, а затем публикуют полученные результаты так, чтобы с ними могла познакомиться мировая общественность. По его мнению, освоение космоса сейчас должно осуществляться не локально, а всем человечеством.

«Человечество в итоге должно покинуть нашу планету, к этому обязательно все придет, а для этого нужно осваивать другие небесные тела и космическое пространство. А это возможно только при объединении всех стран. Как пример, на Международной космической станции в настоящее время работают представители 14 стран, и космические исследования всех их объединяют в достаточно дружный коллектив», — подчеркивает Юрий Нефедьев.