В преддверии Дня космонавтики ведущие российские астрофизики рассказали о создании новой лаборатории для изучения космических явлений на Земле, открытии новых космических объектов и загадках молниевых разрядов на научном семинаре Национального центра физики и математики (НЦФМ). В рамках Десятилетия науки и технологий выступили академики РАН Лев Зелёный и Евгений Мареев, возглавляющие секцию «Экспериментальная лабораторная астрофизика и геофизика» НТС НЦФМ, и главный научный сотрудник Института космических исследований РАН Геннадий Бисноватый–Коган.

Открыл научный семинар академик РАН Лев Зелёный, научный руководитель Института космических исследований РАН, рассказав об исследованиях по астрофизике, космической физике и геофизике в рамках направления «Экспериментальная лабораторная астрофизика и геофизика» НЦФМ: «Мы решили в рамках нашей секции собрать всех специалистов по лабораторному моделированию, которые работают в России. Пока в Большом Сарове, на базе НЦФМ, создаётся инфраструктура, мы хотели обменяться научным и методологическим опытом проведения таких экспериментов в Москве, Московской области, Нижнем Новгороде, Новосибирске и Сарове. Сейчас идёт подготовка большой лазерной установки, определяемся с её параметрами. Благодаря тому, что Росатом поддерживает деятельность кооперации НЦФМ в формате распределённых лабораторий, в 2022 году мы уже создали серьёзный методический задел для будущих работ. В течение этого года было принято решение о создании семи установок класса «мидисайенс», одна из которых – лаборатория моделирования астрофизических и геофизических явлений, в основном молодёжная. В ней будет три сектора: пылевой плазмы, биофизики и диагностики астрофизических и геофизической плазмы. Мы собрали кадровые запросы, дело живое, требуется много людей. Приглашаю молодых учёных, студентов МГУ и других научно-исследовательских вузов присоединиться к этой работе».

Исследование астрофизических задач, в том числе физики звёзд и планет, Солнца и Земли, безатмосферных тел типа астероидов, долгое время велось только путём наземных или космических наблюдений. В лабораториях на Земле учёные могут воспроизводить природные явления множество раз с большим пространственным разрешением. На таких установках по программе НЦФМ российские учёные моделируют как влияние космических факторов на процессы фотосинтеза и климата (в том числе, для усовершенствования экосистем космических станций), так и атмосферные электрические явления в планетных атмосферах (например, для поиска наиболее эффективной защиты от молний). Ещё одной важной задачей является изучение космической пыли в Солнечной системе. Этот вопрос особо актуален, так как этим летом запланирован запуск аппарата «Луна-25» в космос.

«Пыль во Вселенной – наиболее распространённый космический объект. Пыль является основой звёздообразования. Все мы, фактически, созданы из звёздной пыли. Более 4,5 миллиардов лет назад из газо-пылевого облака сформировались Солнце и наши планеты. Пыль и сейчас существует в межпланетном пространстве. Мы изучаем её на безатмосферных телах: астероидах, спутниках Марса и Земли. Когда начнётся освоение Луны, мы потревожим мёртвое царство пыли. Со статической пылью мало проблем, но как только начинается движение, то у лунной пыли появляется нескомпенсированный электрический заряд, она начинает ко всему "липнуть". Американские астронавты, которые первые шесть раз летали на Луну по программе "Аполлон", так и не научились справляться с негативным влиянием пыли. Заряженная пыль проникала в их скафандры. Масштабы пылинок достигают несколько нанометров, вдыхание лунной пыли очень опасно. На Марсе похожая проблема тоже возникает, вы могли её наблюдать в фильме "Марсианин", когда герой-астронавт попал в один из "пылевых дьяволов" Марса», – отметил академик РАН Лев Зелёный, председатель секции НТС НЦФМ «Экспериментальная лабораторная астрофизика и геофизика».

О решении более земной проблемы – защите от грозовых разрядов – рассказал на семинаре НЦФМ академик РАН Евгений Мареев, заместитель директора Института прикладной физики РАН, в докладе «Атмосферное электричество в природе и лаборатории: молния, глобальная электрическая цепь». Учёный описал историю развития исследований грозового электричества: от первых наблюдений Бенджамина Франклина и Михаила Ломоносова до наших дней. Академик Мареев отметил, что важный метод изучения грозовых разрядов изобрели учёные Физико-энергетического института (сейчас входит в Госкорпорацию «Росатом»): специалисты первыми в мире начали проводить эксперименты с искусственным заряженным облаком, когда в двухметровой струе водного аэрозоля рождаются грозовые разряды.

«Мы начали проводить очень интересные эксперименты с НИИ ядерной физики МГУ на стенде "ГИН-1МВ", "Крот", "Ионосфера" и "Спрайт", на которых, в частности, мы впервые промоделировали разряды в верхней атмосфере над облаками. Это было одной из научных сенсаций. Те эксперименты, которые мы с коллегами в рамках кооперации НЦФМ начали проводить на "ГИН-1МВ" в 2022 году, продолжим не только в воздухе при атмосферном давлении, но и при пониженном. Важно исследовать, каким образом происходит формирование стримерной короны, которая играет большую роль в процессах выбора места удара молнии – прилипания "лидера" к точке. Для молниезащиты это ключевой вопрос, поэтому к познанию этой закономерности привлечено так много внимания», – уточнил академик РАН Евгений Мареев, сопредседатель секции «Экспериментальная лабораторная астрофизика и геофизика» НТС НЦФМ.

Следующий доклад на научном семинаре НЦФМ представил главный научный сотрудник Института космических исследований РАН Геннадий Бисноватый–Коган. Астрофизик рассказал историю развития внеатмосферной астрономии, которая позволяет регистрировать те кванты электромагнитного излучения, которые поглощаются в атмосфере. Он уделил особое внимание эксперименту КОНУС-ВИНД, детектирующая аппаратура для которого была разработана членом-корреспондентом АН СССР Евгением Мазецем (1929–2013). За время эксперимента получен огромный массив информации о тысячах гамма-всплесков, в том числе гигантских вспышек, о природе которых учёным пока мало что известно.

«Были и удивительные гамма-всплески – знаменитый всплеск 5 марта 1979 года, который сейчас известен как мягкий гамма-повторитель (гамма-репитер) – магнетар. Это было 8-секундное сверхсильное излучение вращающейся нейтронной звезды с сильным магнитным полем. Всего известно 4 таких всплеска, около 20 источников в нашей Галактике с похожими свойствами. Всплеск 2004 года привёл к проблемам радиосвязи на Земле, он был настолько ярким, что было невозможно определить его максимальную светимость», – отметил Геннадий Бисноватый–Коган. В конце доклада учёный рассказал ещё о нескольких загадках Вселенной, в том числе о струях космической плазмы, вырывающейся из ядер галактик, – астрофизических джетах.

Запись семинара можно посмотреть во «ВКонтакте» НЦФМ по ссылке.

Источник: Пресс-служба НЦФМ.