Топ-10 космических исследований Казанского федерального университета

12 апреля весь мир отмечает Международный день полета человека в космос, учрежденный резолюцией Генеральной Ассамблеи ООН в 2011 году. В нашей стране этот праздник, названный День космонавтики, несет в себе особый смысл, так как за первым полетом человека в космос, героически совершенным российским космонавтом Юрием Гагариным, стоит и многолетний труд наших соотечествеников, прежде всего, ученых. Так, это поразившее весь мир событие открыло более полувека назад безграничные возможности для освоения человеком космоса, познания Вселенной и ознаменовало для человеческой цивилизации начало новой космической эры, которая дала мощный импульс для возникновения и развития многих прикладных научных направлений - космической навигации, космической связи, дистанционного зондирования Земли и других планет Солнечной системы, геоинформатики, космической медицины и др.

После этого за очень короткое время были разработаны и созданы космические средства, обеспечивающие полеты к Луне, Венере, Марсу и другим планетам. Множество глобальных проектов в области астрофизики, пилотируемой космонавтики, планетологии, изучения Солнца, космической плазмы и малых тел Солнечной системы, солнечно-земных связей и многого другого реализуются Роскосмосом и сегодня.

К некоторым из этих проектов имеет непосредственное отношение Казанский федеральный университет. В стенах вуза ведутся междисциплинарные исследования на базе Института физики, Института фундаментальной медицины и биологии, Института геологии и нефтегазовых технологий, Института математики и механики им. Н.И. Лобачевского.

Специально ко Дню космонавтики подготовлен обзор наиболее значимых научных работ ученых КФУ, связанных с космосом и познанием Вселенной.

Уникальный наблюдательный комплекс КФУ Mini-MegaTORTORA

Принадлежащая Казанскому федеральному университету установка Mini-MegaTORTORA работает на Кавказе в Специальной астрофизической обсерватории (САО) РАН.

Главной задачей системы является обнаружение и наблюдение астрономических событий в оптическом диапазоне - прежде всего, гамма-всплесков. Это мощнейшие и до сих пор во многом загадочные выбросы энергии, которые, как считается, сопровождают гибель и коллапс массивных звезд. Помимо яркого излучения в гамма-диапазоне, они иногда сопровождаются и оптическими вспышками, засечь которые - задача не такая уж и простая. Кроме того, автоматизированная широкоугольная система обзора неба Mini-MegaTORTORA, имеющая большое поле зрения, может обнаружить движущийся космический объект на расстоянии вплоть до нескольких сотен тысяч километров от Земли. За сутки телескоп регистрирует более 600 объектов, движущихся с высокой скоростью. Более того, с помощью новой системы появилась возможность исследовать объект буквально через несколько секунд после его обнаружения.

Космическая биология

Объектами российско-японского космического эксперимента Space Midge, проведенного на Международной космической станции (МКС) при участии Казанского федерального университета, стали личинки комара-звонца. Они известны тем, что обладают способностью длительное время существовать в состоянии криптобиоза - практически полного обезвоживания, и быстро возвращаться к жизни в благоприятных условиях.Космический корабль "Союз" с мотылем на борту отправился к МКС 5 февраля 2014 года. Спустя две недели после запуска японский космонавт Коичи Ваката оживил криптобиотические личинки, добавив воды в специальные контейнеры. Исследователей интересовал вопрос, как развиваются личинки комара в условиях микрогравитации и других факторов космического полета.

Это была первая полноценная попытка использования преимуществ криптобиотических организмов в понимании эффекта космического пространства на организм животных. С фундаментальной точки зрения эксперимент уникален тем, что впервые была показана возможность полного цикла метаморфоза у водных насекомых и насекомых в условиях космического полёта. В настоящее время в лаборатории "Экстремальная биология" Института фундаментальной медицины и биологии КФУ начинают изучать и процессы атрофии скелетных мышц в условиях длительной иммобилизации и микрогравитации. По словам ученых, эти исследования также имеют огромное значение для медицины, физиологии и космической биологии.

Исследование вращения Луны

Ученые Казанского университета изучают вращение Луны, или так называемую физическую либрацию. Полученные в ходе исследования знания помогут сформировать более точную систему координат на Луне. Для чего это нужно? Как известно, естественный спутник Земли, являясь самым близким к нашей планете объектом Солнечной системы, может быть использован для размещения там оптического телескопа, геофизического оборудования и роботизированных или обитаемых лунных баз. На выполнение этих задач, конечно же, в перспективе, и работают ученые КФУ.

Исследование Вселенной по составу космической пыли

Ученые Казанского федерального университета выделяют космическую пыль, оседающую на нашей планете в количестве 40 000 тонн ежегодно, из осадочных горных пород. Космическая пыль, попадающая на Землю, имеет разное происхождение - это частицы комет, астероидов, планет, частицы, образовавшиеся при взрыве сверхновых звезд, а также досолнечного происхождения. Изучая элементный, изотопный составы частиц, время их формирования и нахождения в земных условиях, исследователи смогут более точно определить свойства космических объектов, ответить на некоторые вопросы, связанные с происхождением Вселенной, возникновением жизни (теория панспермии) - с помощью полученных результатов можно будет подтвердить или опровергнуть гипотезу о появлении жизни на Земле в результате занесения из космического пространства так называемых "зародышей жизни". Кроме того, исследователи смогут понять, как космическая пыль влияет на климат Земли.

Разработка новых методов исследования звезд

Работа в этом направлении ведется на кафедре астрономии и космической геодезии КФУ. Предполагается, что разработка новых методов исследования звезд позволит построить "карты" их поверхности. В настоящее время исследователи изучают два типа объектов: холодные магнитоактивные звезды и поляры - тесные двойные звёзды, характеризующиеся наличием значительной поляризации излучения.

Безусловно, эти объекты различаются по своей природе, но у них есть одна общая особенность: как холодные магнитоактивные звезды, так и поляры имеют пятна на поверхности, которые невозможно увидеть в телескоп. Таким образом, перед учеными КФУ стоит задача - разработать и реализовать косвенные методы, позволяющие провести математическое восстановление звездной поверхности: на данный момент уже написана программа, позволяющая моделировать поверхность звезд, сейчас она апробируется.

Майорано - модель для исследования Вселенной

Ученые Казанского федерального университета совершили открытие мирового масштаба в области физики, найдя в сверхтекучем Не3 частицу Майорано.Эту частицу, предсказанную в 30-е годы молодым итальянским физиком-теоретиком Этторе Майорано, ученые со всего мира искали во Вселенной около века.

Предполагается, что во Вселенной майорано может быть частью темной материи, а также существовать в процессах радиационного двойного бета-распада частиц. По словам исследователей, сверхтекучий Не3 является хорошей моделью для исследования космоса, так как позволяет смоделировать многие эффекты, существующие во Вселенной.

Масштабный проект по исследованию космоса "Спектр-РГ"

Ученые КФУ примут участие в проекте по исследованию космоса российско-немецкой обсерватории "Спектр-РГ". Предложение принять участие в проекте поступило ученым КФУ от коллег из Института космических исследований РАН. Такое решение было принято благодаря тому, что КФУ имеет современный телескоп РТТ-150, на котором исследователи нашего вуза уже более 10 лет наблюдают рентгеновские источники в оптическом диапазоне. Как известно, основная задача обсерватории "Спектр-РГ" - точечный обзор отдельных галактик, изучение черных дыр, нейтронных звезд, вспышек сверхновых и галактических ядер. Предполагается, что в ходе исследования будет открыто более миллиона новых активных ядер галактик и до 100 000 новых скоплений галактик.

Восстановление космонавтов после полетов

Исследования, призванные помочь космонавтам восстановиться после длительного пребывания на околоземной орбите, проводят в Институте математики и механики им. Н.И. Лобачевского совместно с Институтом фундаментальной медицины и биологии КФУ. Для этого изучаются механизмы эволюции свойств костной ткани при адаптации к гипо- и гипергравитационным условиям, их основная задача - стимулировать мышцы так, чтобы костная ткань в условиях полета не перестраивалась или же перестраивалась незначительно. Дело в том, что костная ткань чувствительна к силовому воздействию, в частности, к длительному воздействию, при котором происходит структурная перестройка, а, как следствие, изменяются макроскопические параметры ткани: кость может стать более хрупкой или более эластичной. Более того, происходит адаптация мышц к новым условиям.

Самый совершенный в России комплекс для слежения за развитием Вселенной

В КФУ запущен суперсовременный аналитический комплекс на основе изотопного масс-спектрометра Neptune plus, который на данный момент является самым совершенным в России.

Прибор предназначен для геохимии радиоактивных и стабильных изотопов, определения абсолютного возраста горных пород и минералов, осуществления поиска полезных ископаемых, нефтяных отложений, а также палеоклиматических реконструкций и прогнозирования изменение климата в будущем.

Но этим возможности чуда техники по имени Neptune plus не ограничиваются. Самый современный в стране масс-спектрометр поможет проследить историю развития Вселенной.

Микроквазар - окно в молодую Вселенную

Исследованиями рентгеновского излучения космических объектов, в частности, расположенной в нашей галактике черной дыры SS 433 занимается сотрудник лаборатории "Рентгеновская астрономия" КФУ Сергей Фабрика.

С помощью полученных исследователем и его коллегами знаний можно будет сделать определенные предположения о том, как могли развиваться молодые галактики.

Результаты исследований ученого были опубликованы в научном журнале "Nature Physics"(импакт-фактор издания - 20).

Ссылка на оригинал статьи