Первый полет человека в космос, героически совершенный российским космонавтом Юрием Гагариным 58 лет назад - событие, поразившее мир и открывшее для человечества новую космическую эру с безграничными возможностями для познания Вселенной и мощным импульсом к возникновению и развитию прикладных научных направлений: космической навигации, космической связи, дистанционного зондирования Земли и других планет Солнечной системы, геоинформатики, космической медицины и др.

Исследования, которые проводятся сегодня в Казанском федеральном университете, вполне могли бы стать основой для сюжета, подобного научно-фантастическому фильму «Интерстеллар»: от определения химического состава звезд, внеземных ресурсов для Земли до поиска новых околозвездных планет, защиты от астероидов и автоматического прилунения.

Сегодня в ходе пресс-конференции в ИА «Татар-информ» ведущие исследователи Института физики – заведующий кафедрой астрономии и космической геодезии Института физики КФУ Ильфан Бикмаев и директор Астрономической обсерватории им. В.П. Энгельгардта Юрий Нефедьев - рассказали о важнейших астрофизических проектах, реализуемых КФУ совместно с АН РТ, РАН и международными группами Германии, Японии и Турции.

«Голубка» в поиске метеоритов и эволюции звездного вещества

Уникальный наблюдательный комплекс КФУ Mini-MegaTORTORA (в пер. с итал. Tortora - голубка), установленный на Северном Кавказе и имеющий пункт наблюдения в астрономической обсерватории КФУ, является единственным в мире и предназначен для наблюдения быстротекущих процессов на небесной сфере в автоматическом режиме.

«Если вдруг в небе пролетит метеор, метеорит и т.д., Mini-MegaTORTORA его зафиксирует в автоматическом режиме, - поясняет директор Астрономической обсерватории им. В.П. Энгельгардта Юрий Нефедьев.  - Притом, если какой-то из девяти маленьких телескопов, установленных на Mini-MegaTORTORA, обозначит это явление, все девять телескопов будут наведены в одну точку и уже с большой точностью зафиксируют процесс».

В настоящее время с помощью уникальной установки, работающей с 2014 года, получены довольно интересные результаты. Создан огромный банк данных о метеорах, с помощью которого ученые получают картину эволюции межзвездного вещества, по крайней мере, в пределах нашей солнечной системы. Кроме того, создается каталог спутников и проводится наблюдение за астрофизическими объектами. Так, совсем недавно с помощью Mini-MegaTORTORA было сделано крупное открытие – исследователям удалось наблюдать взрыв сверхновой звезды и построить диаграмму процесса полностью, с самого начала и до конца. Научные результаты были опубликованы в Nature Astronomy.

Освоение Луны: автоматическое прилунение и новые ресурсы для Земли

Один из важнейших проектов КФУ предполагает исследования, направленные на освоение Луны: это, прежде всего, построение навигационной системы в окололунном пространстве и определение ресурсов, которые находятся на естественном спутнике.

В настоящее время нам известны несколько самых важных миссий по освоению Луны: это Clementine, Kaguya и др. На основе данных, полученных этими космическими аппаратами, ученые КФУ проводят исследования сегодня.

По словам исследователей, часть российской лунной программы Луна-Глоб, которая должна была осуществить посадку на Луну, и часть программы Луна-Ресурс, предназначенная для забора почвы с поверхности Луны, должны были осуществить первый полет еще в 2015 году. К сожалению, миссия не осуществлена до сих пор и работы продолжаются.

В работе российской лунной программы принимают участие и исследователи КФУ. На Луна-Глоб планируется установить лазерные маяки, которые помогут осуществить посадку на Луну с большей точностью. Пока точность составляет эллипс – от 9 до 13 км.

«Некоторые задают вопрос: когда американцы летали и прилунялись, почему же они сделали это так точно? Дело в том, что они делали это в ручном режиме, - поясняет Юрий Нефедьев. - Сейчас мы говорим о том, чтобы космический аппарат осуществлял прилунение в автоматическом режиме. Если говорить о Луне-15, советском космическом аппарате, он разбился по той причине, что упал на горы, а не на плато».

Таким образом, ученые КФУ участвуют в двух проектах по освоению Луны. Первый из них включает в себя распространение системы ГЛОНАСС, которая сейчас вращается вокруг барицентра Луна-Земля, на окололунную орбиту. Проект реализуется Роскосмосом при участии КФУ: строятся карты «точной» Луны, привязанные к системе координат, определяется, в каком месте лучше осуществить посадку космического аппарата и как эту посадку в точности выполнить, в том числе с применением лазерных оптических маяков.

Второй проект посвящен исследованию ресурсов на Луне. Исследователи пытаются выяснить, где лучше осуществить посадку космическому аппарату для работы с ресурсами, которых, по предварительным данным, на Луне хранится стоимостью в триллионы долларов. Известно, что эти ресурсы не являются производным лунных недр, на Луну падали и образовывали кратеры достаточно крупные космические объекты - астероиды, крупные метеориты, некоторая часть которых остается на поверхности. Так как многие из этих тел состоят целиком из полезных ископаемых, то их добыча на Луне может представлять экономический интерес для Земли.

Самая высокая точка на Луне – кратер Энгельгардта

Не все знают, но существует целый список лунных кратеров, названных в честь казанских астрономов, всего их десять. Об этом также в ходе пресс-конференции сообщил Юрий Нефедьев. Более того, есть астероиды, названные именами казанцев, а также кометы. По словам ученого, американский космический аппарат, определявший высотные данные у объектов на лунной поверхности, обнаружил, что самая высокая точка на Луне – это место кратера, названного в честь В.П. Энгельгардта, имя которого носит Астрономическая обсерватория КФУ. 

Астероидный музей на Луне и защита для Земли

Крупный международный проект, в котором участвует Татарстан – это телескоп КФУ с диаметром зеркала в 1.5 м., установленный на территории государственной обсерватории в Турции. Над ним совместно работают КФУ, АН РТ, Институт космических исследований РАН (группа академика Рашида Сюняева) и национальная обсерватория Турции Тюбитак.

Основной научной задачей является наземная поддержка наблюдений, которые выполняются орбитальными космическими телескопами, функционирующими на орбите.

«Наше преимущество заключается в том, что это самый южный телескоп. Телескоп установлен на юге Турции, недалеко от города Анталья, благодаря этому мы видим южные части неба, которые недоступны с территории России, - рассказывает заведующий кафедрой астрономии и космической геодезии Института физики КФУ Ильфан Бикмаев.

По словам ученого, с помощью снимков Луны, которые делаются телескопом, можно увидеть, что вся поверхность усыпана кратерами от астероидов, комет – так как на Луне нет атмосферы, нет эрозии почв, поверхность Луны является музеем, который хранит в себе информацию обо всех этих падениях.

Ученые КФУ участвуют в работе по предотвращению астероидной опасности через исследования группы астероидов, которые могут в обозримом будущем столкнуться с Землей, потому что их орбиты пересекают орбиту нашей планеты.

По словам исследователей, точных астрометрических наблюдений за астероидами недостаточно, нужно знать строение астероида и его массу.

«Конечно, сейчас технологии позволяют достигать поверхности комет и астероидов, но лишь в единичных случаях. И если мы хотим решить проблему массово, необходимо опосредованно исследовать солнечный свет, отражаемый от астероидов, для диагностики его поверхностного состава. Наш телескоп позволяет выполнять спектральное наблюдение астероидов – это уникальные возможности, которых в России нигде нет. По исследованию отраженного солнечного спектра, который приходит к нам от астероидов, мы может определить: каменный это или железный астероид, или углистый хондрит. Мы можем оценить массу и точнее определить траекторию астероида, сделать прогноз, столкнется ли он когда-нибудь с нами», - поясняет Ильфан Бикмаев.  

Поиск планет около звезд и внеземная жизнь

Еще один международный проект исследователей КФУ, реализуемый совместно с японскими и турецкими коллегами – это поиск планет около других звезд.

В настоящее время астрономами мира обнаружено несколько тысяч планет, обращающихся вокруг тысячи звезд. 

В исследовательской программе Казанский университет участвует около 10 лет с целью поиска планет около группы из 50 отобранных звезд. В 2017 году ученые сделали первое в российской астрономии открытие - около одной из звезд была обнаружена планета с  массой примерно полторы массы Юпитера. Интересно, что она обращается около своей звезды с периодом 353 суток (подобно Земле) и на таком же расстоянии – 1 астрономическая единица.

«Современные астрономические наблюдения – это довольно сложный процесс, - отмечает Ильфан Бикмаев. - Высокотехнологичное производство, самые современные ПЗС-матрицы, спектрометры высокого разрешения, низкого разрешения, фотометры, поляриметры, с помощью которых мы анализируем тот свет, который собирается в фокусе телескопа. Так, один из самых крупных спектрометров высокого разрешения создан при поддержке АН РТ для определения химического состава звезд и поиска планеты возле этих звезд».

Одним из самых интересных вопросов пресс-конференции стал вопрос о существовании внеземной жизни. Он, кстати, соотносится с исследованиями, которые проводятся в университете.

«Поскольку мы занимаемся поиском планет около других звезд, отвечая на этот вопрос, нужно понимать, о какой жизни мы говорим: о цивилизации, о существах, подобных нам, или о микробной, примитивной жизни, - пояснил Ильфан Бикмаев. - Примитивные формы жизни могут зародиться, если для этого есть условия, есть ген, которой несет информацию, и просто ждет своего часа по примеру зерна пшеницы. Возможно, также и в космосе, пока нет обстоятельств, нет и жизни, но если появятся благоприятные условия, как на нашей планете, водная атмосфера, соответствующие газы, кислород, азот, то жизнь может зародиться и развиться».

Ученые считают, что если обстоятельства для возникновения жизни существовали на других планетах, а расстояния между нами очень велики - сигнал от других объектов идет к нам тысячи, десятки тысяч лет – мы, возможно, просто не успеваем получить сигнал от других цивилизаций об их существовании.

Действительно, человечество пока не обнаружило следов, свидетельств или каких-то радио-сигналов, что, однако, не дает повода утверждать, что жизни нет. По мнению исследователей, человечество в ближайшее столетие будет пытаться вести поиски других форм жизни.

В ближайшие годы будут построены телескопы с диаметром зеркал 30 и 39 метров, это уже делается на Гавайях и в Чили. Одна из заявленных задач строительства таких телескопов – получить спектр объекта, планеты, которая освещается светом звезды, отражающимся от поверхности планеты.

«Если мы получим совместный спектр звезды и планеты, то мы можем попытаться найти биомаркеры на поверхности этих планет – свидетельство наличия жизни, - отмечает Ильфан Бикмаев. - Однако большая часть обнаруженных сегодня околозвездных планет вращаются слишком близко к своим звездам, подобно Меркурию».

Из чего состоят звезды?

Одним из наиболее интересных проектов ученых КФУ является исследование химического состава звездных атмосфер.

Появление телескопа, установленного в турецкой обсерватории, со спектрометром нужного разрешения позволяет исследователям ответить на вопрос – из чего состоят звезды? Телескоп получает спектры, и с помощью моделирования, которое выполняется на кафедре, определяется химический состав звезды.

В настоящее время ученые выяснили, что звезды, их атмосфера состоят из разных химических элементов и в разных количествах содержат тяжелые элементы, которые производятся в недрах звезд во время ядерных реакций.

«Надо сказать, что те элементы, которые мы добываем, минералы на Луне, на самом деле являются продуктом ядерных реакций, которые произошли миллиарды лет назад в звездах. Звезды взрываются как сверхновые, они выбрасывают обогащенные химическими элементами вещество, из которого образуется новое поколение звезд. Наше Солнце – это звезда четвертого или пятого поколения в нашей галактике, поэтому нам посчастливилось добывать на Земле тяжелые элементы: не только железо, но и золото, серебро, уран, которые были созданы когда-то в космосе», - отмечает Ильфан Бикмаев.

С информацией о других астрофизических проектах КФУ вы можете ознакомиться в видеозаписи пресс-конференции, размещенной на сайте ИА «Татар-информ».