Ученые Института солнечно-земной физики СО 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 (ИРНР) и выяснила, что на самом деле … экспериментов проводится три.

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. Сворот на Белореченский, потом Сосновка, затем резко вправо через поле и лес по бетонным плитам, оставшимся от бывшего военного аэродрома, — и вот, наконец, радар.

Сооружение в 250 метров в длину и почти 20 метров в высоту подавляет и восхищает одновременно. Фотографы и операторы тут же хватаются за камеры, но наш «экспериментатор» Валентин Лебедев (он же – заведующий лабораторией радиофизических методов диагностики околоземного космического пространства ИСЗФ СО РАН) просит не спешить.

— Идемте сначала чаю попьем, — улыбается он. – Без чаю-то какая работа?
Коллег уговаривать не надо – все дружно шагают за Валентином.

В столовой обсерватории 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 угощают фирменными бутербродами со шпротами (у каждой из обсерваторий ИСЗФ СО РАН – 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).

За чаем Валентин Лебедев рассказывает об эксперименте, свидетелями которого мы станем. Он будет проводиться одновременно на радаре и на комплексе оптических инструментов, расположенном на Геофизической обсерватории в Торах – в 125 км от ИРНР.

— Наша общая задача – провести измерения температуры верхней атмосферы. Это одна из самых трудноизмеримых и одновременно – одна из самых значимых характеристик, — отмечает он. — 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.

Заместитель директора ИСЗФ по научно-технической работе 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. Так что проводим эксперимент с 16 по 21 марта, когда «темная» Луна не создает помех оптическим наблюдениям.

Измерения эти важны не только для фундаментальной науки, так как позволяют лучше понять процессы, происходящие в верхней атмосфере, но и вполне с практической точки зрения:

— Данные о состоянии верхней атмосферы, которые мы получим, помогут рассчитать траекторию движения космических аппаратов. 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 (Валентин показывает наверх, и журналисты несколько секунд озадаченно рассматривают потолок) 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.

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… Дело в том, что радар достался ученым в наследство от военных (до начала 90-х он был радиолокационной системой «Днепр»).

— Можно было бы сказать, что время здесь остановилось, — замечает Валентин, — но это не так: задачи радар решает самые современные.

… 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 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.

— Сегодня вечером по московскому времени мы примем участие еще в одном эксперименте. На борту МКС будет включен плазменный импульсный инжектор (ИПИ-500), а мы на Земле оценим, как бортовые двигательные установки повлияют на состояние верхней атмосферы. Опять 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. И опять же, исследование имеет как фундаментальную, так и практическую ценность: без понимания закономерностей в этой части околоземного космического пространства 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 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

Глядя на напряженные лица журналистов, пытающихся понять логику исследований, Валентин Лебедев объявил, что «эксперименты экспериментами», а обед по расписанию, так что мы снова переместились в столовую. И едва не сомлели от обеда. 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. 

— По сути дела, работа ИРНР в связке с другими научными инструментами Института солнечно-земной физики – это отработка методик будущих научных измерений, — вновь возвращает нас к делу Валентин Лебедев. — Мы должны понимать, как идеи, измерения, методики, алгоритмы обработки данных, которые сейчас используются на Иркутском радаре некогерентного рассеяния и на комплексе оптических инструментов, будут применяться на мощных инструментах нового поколения, которые построят в рамках Национального гелиогеофизического комплекса РАН, в том числе на новом радаре НР-МСТ. 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 Валентин Лебедев и Роман Васильев подтвердили, что эксперименты прошли успешно, аппаратура отработала безупречно, сейчас ведется обработка полученных данных и готовятся отчеты.

Original publication Ученые провели эксперимент, который поможет избежать пробок в космосе — Российская газета