Багато від малих. Про минуле і майбутнє землі розкажуть астероїди

0
23

Навколо тільки й розмов, що про шкідливий вірус, розв’язаної ним пандемії і вакцинуванні. А студенти самарського національного дослідницького університету ім. С. П. Корольова тим часом під керівництвом професора ольги старинової, завідуючої кафедрою вузу, розробляють математичні моделі, які, полегшивши польоти до небесних об’єктів, зроблять їх більш результативними.

– ольга леонардівна, чому ви зацікавилися астероїдами і кометами? — область моїх наукових інтересів-міжпланетні перельоти. Наша кафедра співпрацює з багатьма вітчизняними фірмами, що займаються подорожами в далекий космос. Брала участь, наприклад, в розробці програми польоту на марс. Однак цей проект, тимчасово сподіваюся, потіснили інші, і ми переключилися на вивчення так званих малих тіл сонячної системи – астероїдів і комет. Увага до них зрозуміла: вважається, що саме вони, оскільки не відчувають впливу атмосфери, зберегли те саме початкове речовина, з якого створювалася сонячна система після великого вибуху. Воно не вступало в хімічні реакції ні з газами, ні з рідинами, не піддавалося вивітрюванню і розмиванню. І якщо космічному апарату вдасться здійснити посадку на один з таких об’єктів і привести на землю зразки цієї найціннішої речовини, то астрофізики зможуть визначити, з чого спочатку складалася сонячна система, як формувалася, і, можливо, висловити припущення, що нашу землю очікує в майбутньому.зауважу, астероїди і комети представляють не тільки науковий інтерес, а й практичний: там можна добувати цінні корисні копалини – різні метали, наприклад, рідкоземельні в тому числі. У майбутньому мова йде не про їх транспортування на землю, а про використання безпосередньо в космосі при здійсненні різних проектів. І в той же час малі тіла можуть становити безпосередню загрозу для нашої планети, оскільки не можна виключити зіткнення з ними. Щоб запобігти цій можливості, в першу чергу їх потрібно досліджувати. Встановити, наприклад, радіомаяк, щоб передавав на землю дані про практично непередбачувану траєкторію їх польоту. Справа в тому, що на астероїд або комету при русі діє дуже багато факторів і зробити на землі балістичні розрахунки на тривалий проміжок часу – завдання надзвичайно складне і не дає гарантії точності.

– як, створюючи математичну модель, ви збираєте дані, якщо об’єкт знаходиться в далекому космосі? — це дійсно важко, адже цікавлять нас тіла розташовуються на відстані від землі в кілька мільйонів кілометрів. Це ті, що ближче, але рахунок може йти і на сотні мільйонів. І навіть в потужний телескоп їх вдається спостерігати тільки туманною цяткою. Щоб уявити, що астероїд собою являє насправді, експедиції необхідно до нього наблизитися і після обертання навколо нього здійснити посадку. Однак заздалегідь ми дуже мало знаємо про об’єкт наших досліджень. Тому так важко розрахувати, скільки палива буде потрібно для виконання всієї програми досліджень. А вона може тривати від року до десятків років. І виходить, що через брак знань космічні апарати доводиться завантажувати паливом з великим запасом. Це і дорого, і знижує результативність експедиції, адже зайве паливо не дозволяє взяти таку необхідну наукову апаратуру.

Вперше, ще в 1984 році, відбувся політ до комети галлея вітчизняних апаратів «вега-1» і «вега-2». До малих небесних об’єктів літали і планують це робити в майбутньому комічні апарати наса, японського і європейського космічних агентств. У вітчизняну федеральну космічну програму такі проекти поки не включені.

Складаючи моделі для розрахунку руху космічного апарату, ми практично нічого не знаємо про цікавлять нас тілах: ні їх розмірів, ні форми, ні розподілу маси всередині об’єкта. При плануванні місії доступні лише відомості загального характеру (маса, орбіта навколо сонця, період власного обертання). Ми пропонуємо описувати досліджуваний об’єкт у вигляді композиції гравітуючих (тобто створюють гравітаційне поле) точок. І фактично припускаємо, що наш астероїд «зліплений» з декількох кулястих об’єктів. Для відома: до сих пір при проектуванні космічних місій всі тіла представляють як єдиний сферичний об’єкт. Ми ж запропонували вже на початковому етапі вважати його композицією двох гравітуючих точок. З одного боку, цей опис точніше, ніж рівний (сферичний) об’єкт, з іншого – ми можемо, перебуваючи на землі, визначати параметри моделі за наявною інформацією. Це наше ноу-хау, оскільки колеги свої розрахунки прив’язують лише до однієї такої «кульки». Воно дозволить істотно поліпшити точність розрахунків необхідних запасів палива для виконання місії. Якщо, скажімо, потрібно 1000 кг палива, то неточність в 200% змусить взяти з собою аж 2000 кг.а використання нашої вдосконаленої моделі дозволить скоротити запаси до 1200 кг., а більше 800 приберегти для наукової апаратури.

– ви публікуєте статті в провідних журналах, як колеги оцінюють ваші моделі? 8>–>- реакція, як прийнято, різна. Одні кажуть, що точність моделей недостатня, що потрібно краще визначати характеристики об’єктів. На це, природно, не заперечиш. Однак пропозицій, як це зробити заздалегідь на землі, поки не надходило. Інші погоджуються з нами: наш підхід і наше ноу-хау вони приймають і вітають. Зауважу, що гідність нашої роботи ще й у тому, що всі бажаючі можуть нею скористатися.

– як ви оцінюєте рівень вашої математичної моделі, чи буде на неї попит? — ми протестували нашу роботу на даних польотів, що вже відбулися, до астероїдів. Похибка становить 15-20%. Це світовий рівень. А з затребуваністю справа йде складніше-тут від нас мало що залежить. Однак нашою роботою зацікавилися в китаї. Ми співпрацюємо з університетами нанкіна і пекіна, а вони, між іншим, щороку запускають кілька студентських міні-супутників. Студенти з нанкіна готові випробувати нашу методику на черговому астероїді, який пролетить дуже близько від землі. Природно, якщо подібні проекти буде освоювати наша країна, ми обов’язково приймемо в них участь.

– студентів ці дослідження цікавлять? 8>–>- безумовно, є велика група, яку приваблює все пов’язане з астероїдами. Скажімо, студенти молодших курсів захоплені захистом землі від космічної небезпеки і азартно моделюють різні ситуації зіткнення планети з астероїдами. Їм важливий сам процес.

– з астероїдами зрозуміло, що в подальших ваших планах? — ми займаємося не тільки малими космічними тілами. Для майбутніх польотів до місяця важливо з’ясувати, чи не виникне проблем у корабля, що прямує до супутника землі. Адже система земля-місяць — це два досить близько розташованих об’єкта, і необхідно навчитися управляти комічними кораблями, що рухаються в такому складному гравітаційному полі.