Ви колись задумувались над тим, як герої хітових «Інтерстеллара», «Вартових галактики», «Зоряних війн» або ще радянських «Отроків у Всесвіті» потрапляли у потрібні їм точки Всесвіту? Мабуть, керуючись космічними картами. Які створюються просто зараз, зокрема нашими з вами співвітчизниками.
Про те, які дані потрібні для таких карт і як ці дані здобуваються, розповів на семінарі «Здобутки та проблеми Харківської астрономічної школи» кандидат фізико-математичних наук, директор Науково-дослідного інституту астрономії Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна Вадим Кайдаш.
Семінар проходив у Київському науково-навчальному астрономічному центрі Головної астрономічної обсерваторії НАНУ у змішаному (онлайн і офлайн) форматі.
Два парсеки направо
Щоб допомогти майбутнім астронавтам орієнтуватися у космосі, харківські астрономи використовують астрометрію, зокрема, кінематичні дослідження Галактики за даними Gaia.
Довідково: Gaia — космічний телескоп Європейського космічного агентства, головною ціллю якого є точне визначення положень та власних рухів зір на небі, зокрема вимірювання відстаней до них паралактичним методом. Місія Gaia є науковою наступницею місії ESA Hipparcos (1989–1993), але досліджує у 10000 разів більше об’єктів і визначає їхні позиції у 200 разів точніше. Gaia спеціалізується на об’єктах від 3 до 21 зоряної величини, вивчаючи як найяскравіші, так і занадто тьмяні зорі (за Вікіпедією).
Gaia напрацювала величезну кількість даних, які потребують обробки та аналізу. Харківські астрометристи під керівництвом провідного наукового співробітника доктора фізико-математичних наук Петра Миколайовича Федорова обробили добрячий шмат таких даних і закартували чимало кінематичних параметрів Галактики.
Вперше виведено компоненти просторових швидкостей центроїдів (сферичні області радіусом один kpc (кілопарсек), у вузлах прямокутної галактоцентричної системи координат з кроком 100 pc) та всі їхні часткові похідні, а також їхню поведінку як функцію галактичних координат.
Довідково: парсе́к — поширена в астрономії позасистемна одиниця вимірювання довжини. Відстань, з якої середній радіус земної орбіти, перпендикулярний до променя зору, видно під кутом 1″. Назва є скороченням від паралакс-секунда (за Вікіпедією).
Також харківські астрономи працювали над визначенням координат галактичного вертекса — точки на небі, відносно якої обертається розглянута зоряна система.
Отримані результати показують: окрім того, що кутові координати центру Галактики й вертекса зоряних систем різняться, не збігаються і їхні геліоцентричні відстані. Це, імовірно, вказує на те, що в Галактиці є ще не відкриті структури, які помітно впливають на її осесиметрію.
Продам ділянку на Місяці, недорого
Якщо міжгалактичні експедиції усе ще залишаються прерогативою авторів наукової фантастики, то мандрівки у межах Сонячної системи — реальність. І це не якась там примха чи задоволення чиєїсь цікавості. Вже сьогодні, зараз, виробники сучасних гаджетів зіткнулися з проблемою безперебійного постачання так званих критичних мінералів — літію, титану, рідкоземельних елементів. Усього того, що потрібно для виробництва літальних апаратів, систем обробки інформації, збереження енергії тощо. Зокрема смартфонів та ноутбуків, без яких вже мало хто уявляє своє життя. Тобто того, без чого більшість технологічно стурбованого людства не уявляє собі подальший свій розвиток і комфорт. Тож якщо, наприклад, Китай уже обмежує експорт продуктів, котрі містять галій і германій — металів, критично важливих для високопродуктивних мікросхем, станцій 5G зв’язку і сонячних батарей, то логічно, що країни-споживачі цих елементів будуть шукати їх деінде. Зокрема, на Місяці та астероїдах. З цього кута зору геть інакше вигляд мають нещодавні експедиції на Місяць. Як вдала індійська, коли космічний апарат Chandrayaan-3 23 серпня цього року безпечно приземлився на Місяць. Так і провальна — росіян, коли космічний апарат «Луна-25» зіткнувся з критичною «нештатною ситуацією» під час орбітального маневру 19 серпня. Ця несправність завадила здійсненню запланованого маневру і змусила космічний апарат відхилитися від курсу, що призвело до його передчасного зіткнення з Місяцем. Варто додати, що раніше успішні приземлення апаратів на Місяці вдавалися лише США, Радянському Союзу та Китаю. А зараз у стадії високої готовності — японська місія на Місяць.
Україна наразі не запускає власних супутників на Місяць, але нам є що запропонувати лідерам цієї галузі. Харківські астрономи мають хороші результати у мінералогічному дослідженні Місяця.
«Таку роботу ми проводимо за мультиспектральними даними, використовуючи дані Chandrayaan-1 (Chandrayaan-1 — перший індійський місячний зонд за програмою Chandrayaan.
Запущений Індійською організацією космічних досліджень у жовтні 2008 року і працював до серпня 2009 року. Згодом були наступні місії, друга та третя — ред.). Спектральна здатність цих знімків дає змогу ідентифікувати основні мінералогічні параметри. Робота ведеться нами за методикою діаграми Адамса і дає можливість пов’язати положення смуг поглинання у спектрі зі складом місячної поверхні. Зокрема, ми проаналізували поверхню плато Аристарх. Це вулканічне плато, де багато вулканічного скла. А аналіз сусідніх ділянок показав наявність мінералів піроксенового ряду», — сказав Вадим Кайдаш.
Перспективи розвитку цього напряму — це використання даних другої місії Chandrayaan. Вона вже використовує кращий прилад, інфрачервоний спектрометр Imaging Infra-Red Spectrometer (IIRS).
«Це дає можливість застосувати методику, яку ми розробляли, до наступної місії, що зараз працює на навколомісячній орбіті. Також ми використовуємо новий метод, який поєднує модель нелінійного спектрального змішування, розроблену групою під керівництвом члена-кореспондента НАНУ Юрія Шкуратова у 1999 році, з алгоритмами машинного навчання (штучними нейронними мережами) для прогнозування складу місячного реголіту (шар пухких, неоднорідних поверхневих накопичень, що покривають тверду породу – ред.) на основі спектральних спостережень».
Для вивчення Місяця харківські вчені активно використовують метод фотометрії.
«Хоча це традиційний метод, але ми працюємо із залученням найкращих доступних космічних даних — пів метра на піксель. Сьогодні поверхня Місяця краще досліджена, ніж поверхня океанічного дна Землі. Багатофазна фотоклінометрія поверхні Місяця дає можливість ретельно вивчати певні ділянки й навіть робити локальні відкриття різних геологічних утворень з незвичайною структурою, порушеннями структури тощо», — зазначив у своїй доповіді Вадим Кайдаш.
Учені інституту, наприклад, дослідили кілька так званих «нерегулярних морських ділянок» (Irregular Mare Patch). Загалом їх декілька десятків на поверхні Місяця й усі вони фактично знайдені вже у період космічної ери, бо з Землі ми їх не бачимо, тому що вони дуже маленькі.
Радянська місія-1976 на Місяць виявилася невдалою!
Одна і та сама ділянка Місяця за різних освітлень, у різних фазових кутах інакша на вигляд. Ці унікальні фотометричні зміни дають змогу побачити різницю у структурі, характері утворення і шорсткості поверхні. Це працює не лише для утворень природного характеру, але й для штучних, які виникають під час взаємодії космічних апаратів з поверхнями безатмосферних планет і астероїдів.
Користуючись цим методом, українські астрономи виявили, що, всупереч офіційним радянським звітам, місія «Луна-24», здійснена у 1976 році, була провальною. Це показав аналіз знімків місця посадки «Луни-24», який здійснив американський супутник «Місячний орбітальний розвідник» (Lunar Reconnaissance Orbiter). Фотометрія зрушення ґрунту під впливом двигунів космічного апарату показує, що вони спрацювали в аварійному режимі й апарат впав на поверхню Місяця. Вочевидь, за схожим сценарієм розвивалася і нещодавня місія російської «Луна-25».
Зіткнення з астероїдом: усім гаплик чи таки є шанс?
У Харкові працює потужна група вчених, які вивчають навколоземні астероїди. Зокрема, вони провели дослідження результатів кінетичного впливу на два астероїди, менший з яких (Діморфос) обертається навколо більшого (Дідимос), у ході космічної місії DART. У чому сенс місії? Ви, мабуть, бачили хоча б один з апокаліптичних фільмів-катастроф, сюжет якого обертається навколо загрози цивілізації внаслідок зіткнення з якимось космічним тілом. Така загроза насправді існує, і вчені активно вивчають як можливі сценарії таких загроз, так і способи їм запобігти. Рік тому Національне космічне агентство США (NASA) скерувало один зі своїх супутників у астероїд Діморфос. Вчені хотіли перевірити можливість міняти траєкторію космічних тіл внаслідок подібного тарану. Місія була успішна, що, зокрема, підтвердили й дослідження харківських астрономів. Вони почали спостереження за астероїдом на Чугуївській спостережній станції ще до початку місії, але через російську агресію для подальших обчислень змушені наразі користуватися лише даними колег. Проте в астрономії обробка є не менш важливою частиною роботи, ніж отримання первинних даних.
«Ми провели фотометричні й поляриметричні спостереження подвійного астероїда Діморфос/Дідимос до і після зіткнення космічного апарату DART із Діморфосом 26 вересня 2022 р. Визначили, що було зменшення орбітального періоду супутника на 33 хвилини після зіткнення. Також ми вперше визначили альбедо поверхні Дідимоса і знайшли варіації альбедо по його поверхні. Провідний науковий співробітник відділу астероїдів і комет Харківської обсерваторії Юрій Миколайович Круглий брав дуже активну участь у цьому проєкті», — сказав Вадим Кайдаш.
Ірина Миколаївна Бельська (українська астрономка, спеціалістка зі спектроскопії та поляриметрії малих тіл Сонячної системи, керівниця відділу фізики астероїдів і комет НДІ астрономії Харківського національного університету, лауреатка Державної премії України в галузі науки і техніки — ред.) провела серйозну роботу з поляриметрії металевих астероїдів. Було показано, що астероїди М-типу мають найбільший діапазон поляриметричних параметрів у порівнянні з іншими типами астероїдів. Вона також виділила підгрупу астероїдів із переважно металевим складом поверхні. Річ у тім, що металеві астероїди — це потужне джерело корисних копалин у Сонячній системі; про них поки що замало інформації та зразків речовини у розпорядженні вчених.
Харківська база даних з абсолютних зоряних величин астероїдів проаналізована у роботі групи Василія Григоровича Шевченка. Доведено наявність систематичних похибок у базі даних центру Малих планет (Minor Planet Center — МРС, міститься у Смітсонівській астрофізичній обсерваторії, яка є частиною Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики спільно з Гарвардською Університетською Обсерваторією — ред.). Точно визначені зоряні величини дадуть змогу правильно оцінити розміри й щільність астероїдів, отже, знати розподіл та еволюцію малих планет у межах Сонячної системи.
Хай знають усі
Як каже наша приказка: вмійте готувати, вмійте й подавати. Харківські астрономи не лише здобувають нові знання для усього людства, а й активно їх поширюють.
Провідний науковий співробітник харківської обсерваторії Олексій Голубов створив понад 1100 статей у Вікіпедії. Завдяки таким ентузіастам, як Олексій, українська Вікіпедія вже сьогодні стоїть на 14 місці за кількістю статей, ненабагато відстаючи від китайської та японської вікіпедій.
«Чому це важливо? Бо це освіта і просвітництво в Україні; популяризація української мови в Україні і за кордоном; впорядкування української наукової термінології. Якщо кожний український студент напише по 10 статей — ми наздоженемо англійську Вікі й будемо перші. Якщо кожний український науковець і університетський викладач напише по 10 статей у Вікіпедію — ми наздоженемо німецьку і будемо треті», — зазначає Вадим Кайдаш.
Кляті рашисти
російська агресія, окупація росіянами частини Харківщини, відверте мародерство російських солдатів та офіцерів завдали страшної шкоди, зокрема й українським астрономічним дослідженням.
Чугуївська спостережна станція, де стояли оптичні та радіотелескопи, була окупована з березня по вересень 2022 року, поки ЗСУ не вигнали рашистів з Харківщини.
«Руйнування та грабунок Чугуївської спостережної станції зробили на цей час неможливими астрономічні спостереження. Окупація станції російськими загарбниками «засліпила» університетську астрономію, зруйнувавши науково-дослідну інфраструктуру, що побудована та модернізована декількома поколіннями фахівців-астрономів. І тепер перед харківськими астрономами постають надважкі завдання відновлення функціонування станції, тому підтримка освітянської та наукової спільноти на національному та міжнародному рівні є критично необхідною у ці важкі часи. Зараз засновано Фонд відновлення Чугуївської спостережної станції (ось його контактні дані: http://uk.astron.kharkov.ua/fond/index_u.html, astrofund@astron.kharkov.ua), оголошено збір коштів на два проєкти. Це придбання астрономічних приладів і відновлення інфраструктури спостережної станції. Ми також вдячні Українській Астрономічній Асоціації за підтримку роботи фонду та індивідуальну допомогу нашим астрономам», — каже Вадим Кайдаш.
Як ілюстрацію до подій того часу і стійкості української науки він демонструє світлину, на якій зображено книгу «Наука в космосі» з бібліотеки Чугуївської станції. Ця книга зупинила кулю калібру 5,45 з російського автомата.
Олег ЛИСТОПАД
Читайте також:
- Це наче людству подарували новий крутий конструктор
- Віктор ДЕМЧЕНКО: «Сподіваюся, мій досвід допоможе «зблизити» наукові світи вищої освіти й дослідницьких інститутів»
- Напівпровідникова галузь: потрібні державні рішення
- Освіта в окупації. Злочин проти української ідентичності
- Розучити пісню перемоги
- Кого вважати українським ученим?
- Українська Рада Миру: стратегія роботи і міжнародний контекст