Ученые провели эксперимент, который поможет избежать пробок в космосе

Ученые Института солнечно-земной физики Сибирского отделения РАН начали эксперимент по измерению температуры верхней атмосферы Земли и пригласили журналистов посмотреть, как проводятся исследования. Корреспондент "Российской газеты" отправилась на Иркутский радар некогерентного рассеяния.

Измерения эти позволят лучше понять процессы, происходящие в верхней атмосфере. А это важно не только для фундаментальной науки, но и вполне с практической точки зрения.

"Данные о состоянии верхней атмосферы, которые мы получим, помогут рассчитать траекторию движения космических аппаратов, - пояснил заместитель директора института по научно-технической работе Роман Васильев. - Вы думаете, только на Земле пробки существуют? На низкой орбите Земли уже сейчас больше 12 тысяч объектов, и с каждым днем их становится больше. Так что скоро и там, - он показывает наверх, - пробки станут обычным явлением. И вырастет вероятность столкновения аппаратов. Чтобы понимать, сколько времени есть на маневр и как именно надо двигаться, мы должны представлять состояние среды, а без высокоточных данных это сделать будет невозможно".

Мне предстоит стать свидетелем этого уникального эксперимента.

Два инструмента - один результат

Чтобы добраться до обсерватории, из Иркутска надо выехать за полтора часа. Водитель Иван, знающий дорогу наизусть, ювелирно объезжает светофоры и пробки. Потом через поле и лес по бетонным плитам. И вот наконец радар.

Это сооружение - 250 метров в длину и почти 20 метров в высоту - подавляет и восхищает одновременно. Рвемся к радару. Но заведующий институтской лабораторией радиофизических методов диагностики околоземного космического пространства Валентин Лебедев просит не спешить. И предлагает сначала попить чаю и поговорить об эксперименте, свидетелями которого мы будем.

Его одновременно проведут и на радаре, и на комплексе оптических инструментов, расположенном на Геофизической обсерватории в Торах - в 125 километрах от нас. "Наша общая задача - провести измерения температуры верхней атмосферы, - вводит нас в суть эксперимента Валентин Лебедев. - Это одна из самых трудноизмеримых и одновременно - самых значимых характеристик. Мы на радаре будем наблюдать за ионизованной компонентой, а оптики - за нейтральной. Затем совместим данные и получим гораздо более точные результаты, чем если бы работали по отдельности".

Роман Васильев отмечает, что лучшее время для эксперимента - новолуние: "На радаре-то все равно, когда исследование проводить, а нам в Торах засветка от Луны ни к чему. Вот радиофизики и пошли нам навстречу, чтобы Луна не создавала помех оптическим наблюдениям".

Мы переходим в зал передатчиков, где формируется радиосигнал, излучаемый радаром. Ощущение, что перенеслись на полвека, если не больше, назад: пульт управления с рычажками, таблички с надписями "Работать здесь", гудящие трансформаторы и сложные инженерные узлы… Радар достался ученым в наследство от военных.

"Можно было бы сказать, что время здесь остановилось, - замечает Валентин, - но это не так. Задачи радар решает самые современные".

В целом же эксперимент по измерению температуры в верхней атмосфере обещает быть долгим - ученые планируют проводить исследования в разные времена года в течение всего 11-летнего цикла солнечной активности, чтобы накопить необходимый массив данных.

Из космоса и с Земли

Рядом с антенной - основным излучающим элементом радара - можно находиться не более 10-15 минут, когда он в рабочем состоянии. Поэтому операторам и фотографам приходится работать в темпе.

"А когда можно будет приехать, чтобы сверху поснимать?" - интересуются коллеги.

"Лучше летом и не во время эксперимента", - отвечает Валентин Лебедев.

Желающих побывать на радаре с экскурсией или с рабочими целями немало - сюда регулярно приезжают школьники из Усолья-Сибирского и Усольского района, учителя физики и астрономии, а также студенты и молодые ученые из разных уголков России.

"В конце августа у нас будет традиционный научно-исследовательский интенсив в рамках Байкальской школы по фундаментальной физике, мы уже продумываем задачи, которые поставим перед молодежью, - делится планами Валентин Лебедев. - Перспективы наш инструмент открывает фантастические, таких радаров в мире всего 11, а в России он один".

Налюбовавшись радаром, поднимаемся на второй этаж здания обсерватории - в зал обработки информации. Здесь в отличие от зала передатчиков все вполне современно. На экранах нескольких компьютеров - графики пролета космических аппаратов и результаты отраженных и обработанных радиосигналов, с которыми, собственно, и работают ученые.

В тот день проходил еще один эксперимент. На борту МКС включили плазменный импульсный инжектор. А ученые на Земле оценили, как бортовые двигательные установки повлияют на состояние верхней атмосферы. "Снова, - сообщил Валентин Лебедев, - используя два инструмента - радар и комплекс оптических инструментов, - мы посмотрим, как изменится концентрация ионосферной плазмы, температура ионов, электронов, нейтральных частиц, ионный состав, спектр излучения фтора, так как рабочее тело инжектора - это фторопласт".

С помощью всех этих данных ученые больше узнают о процессах, происходящих в верхней атмосфере Земли. "Без понимания закономерностей в этой части околоземного космического пространства, продолжает Валентин, - невозможно будет просчитать точную реакцию верхней атмосферы на все более интенсивное воздействие двигательных установок тысяч космических аппаратов".

Кстати, опыт в проведении такого рода исследований на радаре уже имеется - в 2008 - 2014 годах научный инструмент уже участвовал в эксперименте "Радар - Прогресс". "Тогда, - заметил ученый, - целый ряд наземных средств наблюдения, и наш радар в том числе, изучал отражательные характеристики плазменных неоднородностей, которые образовались в ионосфере при работе бортовых двигателей транспортных беспилотных грузовых космических кораблей "Прогресс".

Научное слаживание

По сути, работа Иркутского радара некогерентного рассеяния в связке с другими научными инструментами Института солнечно-земной физики - это отработка методик будущих научных измерений.

"Мы должны понимать, - продолжил Валентин Лебедев, - как идеи, измерения, методики, алгоритмы обработки данных, которые сейчас используются на нашем радаре и на комплексе оптических инструментов, будут применяться на мощных инструментах нового поколения, которые построят в рамках Национального гелиогеофизического комплекса РАН. Каждый из инструментов по отдельности может получать уникальные научные данные, но их совместное использование способно многократно повысить эффективность исследований. Именно такое научное взаимодействие мы сейчас и отрабатываем, чтобы, когда новый радар введут в эксплуатацию, мы могли не тратить время на проработку методик, а сразу заниматься работой".

Через три дня после нашей встречи Валентин Лебедев и Роман Васильев подтвердили, что эксперименты прошли успешно, аппаратура отработала безупречно. И сейчас идет обработка полученных данных.

Что едят ученые

За время эксперимента ученые дважды приглашали нас в столовую обсерватории.

Тут по-особенному уютно. Покрытый домашней клеенкой стол, разномастные стулья, видавший виды диванчик в углу - тут нет ничего "напоказ" и "для гостей".

Здесь ученые завтракают, обедают и ужинают, а еще - "пьют чай", то есть обсуждают рабочие вопросы, делятся важным (научным и личным) и строят планы. Нас к чаю угощали фирменными бутербродами со шпротами. У каждой из обсерваторий института - свое коронное блюдо. В Саянской - это компот из сухофруктов, в Геофизической - сало, а здесь вот - шпроты, любовно уложенные на черный хлеб хвостиками в одну сторону.

А потом еще был обед. Капустный салат, рассольник с копченостями, макароны по-флотски, вкуснейший чай с молоком и три сорта печенья - "чтоб думалось лучше", как шутя заметила повар Галина Михайловна.