Астрономия
АстроМатМех
Астрономическое отделение Санкт-Петербургского университета состоит сегодня из Астрономического института им. В.В.Соболева и трех кафедр: астрофизики, небесной механики и астрономии. Институт включает лаборатории теоретической астрофизики, наблюдательной астрофизики, активных ядер галактик, небесной механики и звездной астрономии, физики Солнца и радиоастрономии, а также астрометрии. Данные ресурсы позволяют ученым-астрономам СПбГУ решать задачи различной степени сложности теоретического и прикладного назначения.
Кафедра астрономии в Петербургском университете – одна из старейших в России. Она была учреждена в январе 1819 году. Имена университетских астрономов есть на картах Луны и Марса. В честь Астрономической Обсерватории Ленинградского Университета назван астероид АОЛУТА. Более 10 малых планет носят имена выдающихся астрономов Университета. На Астрономическом отделении работает около 60 ученых, из них 13 докторов и 36 кандидатов наук. Среди них Константин Владиславович Холшевников, заведующий Кафедрой небесной механики, профессор, доктор физ.-мат. наук, который, вместе с профессором кафедры, доктором физ.-мат. наук Виктором Владимировичем Орловым, рассказал нам о своей незаурядной работе.
Современная астрономия изучает самые разнообразные объекты – от близких к нам планет и их спутников до далеких галактик, квазаров и скоплений галактик. Предметом исследования являются не только сами астрономические объекты, но и материя в различных ее проявлениях – космический газ, пыль, плазма, магнитные поля, поля излучения и потоки заряженных частиц. Чтобы получить новые сведения об астрономических объектах, приходится анализировать излучение, приходящее к нам в разных диапазонах – от рентгеновского до радио.
Все это характерно в последние годы и для исследований, которые ведутся в Санкт-Петербургском университете. Вот основные темы, над которыми сейчас работают университетские астрономы:
- Фрактальная структура Вселенной
- Галактики на сверхбольших расстояниях
- Наблюдения галактик с активными ядрами
- Теория образования галактик
- Скрытая масса в галактиках
- Исследование спиральной структуры нашей Галактики
- Обработка сверхточных данных о положениях звезд со спутника Hipparcos
- Процессы взаимодействия излучения и вещества в различных космических объектах
- Наблюдения рентгеновских источников
- Синтез химических элементов в звездах
- Изучение звезд с протопланетными системами
- Исследование радиоизлучения Солнца
- Динамика межпланетного вещества
- Расчет орбитального движения тел в гравитационном поле
- Новые математические методы обработки астрономических наблюдений
- Расчет конструкции и оптики телескопов
Как правило, научные исследования выполняются в тесном взаимодействии с астрономами учреждений Российской Академии наук (РАН), таких как Пулковская обсерватория, Специальная астрофизическая обсерватория, Институт прикладной астрономии и многие другие.
Константин Владиславович отметил, что Кафедра небесной механики специализируется на изучении движения небесных тел, естественных и искусственных. Таким образом, работу кафедры можно разбить на три крупных раздела:
- Планирование космических полетов (Фобос-1, Фобос-2)
- Планирование полетов искусственных небесных тел (ГЛОНАСС). Выбор орбит, поддержание стабильной конфигурации систем спутников.
- Расчет орбит малых небесных тел. Расчет вероятностей столкновения с землей АСЗ (астероиды, сближающиеся с Землей), различных комет.
Остановимся на каждом разделе более подробно. Многим известно, что знаменитые АМС (Автоматические Межпланетные Станции) Фобос-1 и Фобос-2 не выполнили поставленные перед ними задачи. Если с первой станцией ситуация с поломкой ясна, ошибка была допущена в программном обеспечении аппарата. Почему пропала связь с Фобос-2, так и не выяснили. Исследованием данной проблемы занималась Кафедра небесной механики СПбГУ. Наши ученые выдвинули наиболее правдоподобную теорию о столкновении аппарата с космической пылью. На кафедре возникло целое направление, исследующее пылевые кольца вокруг планет, в том числе и Марса. Изучением явления пылевых колец вокруг планет солнечной системы активно занимаются за рубежом, в том числе и выпускники Кафедры небесной механики СПбГУ в Германии и Финляндии.
Всем известно, какое огромное значение в современном мире имеют ИСЗ (Искусственный Спутник Земли). Это военные, исследовательские, метеорологические, навигационные спутники. Для их безопасного нахождения на околоземной орбите необходимо постоянно корректировать траекторию полета ИСЗ, следить за правильной конфигурацией систем спутников. Например, в системе спутников ГЛОНАСС 24 спутника.
В последнее время становится все более актуальной проблема АСЗ. Кстати, малые небесные тела, сближающиеся с землей, это не только астероиды, но и кометы. Мало кто знает, что в 2029 году в непосредственной близости от земли проследует астероид Апофиз. Быть может, он пересечет траекторию полетов геостационарных спутников, а это около 40000 км. от земной поверхности, что по астрономическим меркам совсем рядом. Выявлением подобных тел, наблюдением за ними, а также расчетом траекторий их полетов занимаются ученые на Кафедре небесной механики. Настоящая проблема выходит за рамки астрономической, приобретая размеры общечеловеческой. Поэтому на конференциях по данной тематике присутствуют военные и представители структур МЧС.
Чтобы осуществлять столь наукоемкую исследовательскую работу, научные и учебные лаборатории Астрономического отделения оснащены современным оборудованием, в частности, большим количеством компьютеров. Они объединены в локальную компьютерную сеть, которая подключена к глобальной сети Интернет. Через сеть сотрудники Института используют для расчетов и суперкомпьютеры, как имеющиеся в Университете, так и находящиеся в ряде других учреждений Санкт-Петербурга и заграницей. Вообще программированию на Кафедре небесной механики уделяют особое внимание. Ведь для решения сложных задач необходимы соответствующие данные. Уровень знаний в программировании позволяет выпускникам кафедры работать в сфере информационных технологий.
В настоящее время Кафедра небесной механики имеет 2 гранта РФФИ, профессор В.В. Орлов, вместе с коллегами из Кафедры астрофизики готовит новый учебный курс для аспирантов «Космология». Популяризаторским проектом стала работа над книгой «Динамика тройных систем». Профессор К.В. Холшевников, совместно с коллегами из университета Туорла (Финляндия) готовит материал издательству «Шпрингер» для научно-популярной серии «Коперник». Ученые Кафедры небесной механики утверждают, чем больше будет интересных проектов в разных сферах астрономии, тем интереснее работать. Тем более все ресурсы, для решения задач любой сложности, имеются.