Астрофизика — страновой бренд Казахстана

Как отразился режим карантина и самоизоляции на работе казахстанских ученых-астрофизиков, каково состояние и перспективы астрономических исследований в Казахстане и что необходимо сделать, чтобы оставаться в фокусе интересов мировой науки?

Астрофизика — страновой бренд Казахстана

Многие страны и города имеют свои отличительные, знаковые маркеры, по которым их узнают и ассоциируют далеко за их пределами. Как сейчас модно говорить, «страновые бренды». У кого-то их даже много. Скажешь — Колизей, Лувр, «Битлз», Достоевский — и уже понятно, о ком и о чем речь.

Есть такие маркеры и у Казахстана. Один из них, безусловно, Байконур и как продолжение — космос. Про Байконур и участие в его развитии РК мы писали не раз и еще вернемся к этой теме. Но где космос — там и наука, и одна из самых интересных, красивых и актуальных астрономия, а если точнее, астрофизика. Без астрофизики не смогли бы состояться ни космонавтика, ни практические результаты космической деятельности — та же навигация, передача спутниковых данных, вообще, многие технологии, которыми сегодня привычно пользуется человечество.

Конечно, обычному человеку, где бы он ни жил, больше известен космический порт. Но для ученых-астрономов во всем мире казахстанская астрофизика — такой же бренд страны, как для других Каспий, нефть, Алатау.

Немного истории

Современные астрономические исследования ведут в Казахстане с 40-х годов прошлого века, а Астрофизический институт имени В.Г. Фесенкова, расположенный в Алматы, одно из старейших академических учреждений республики, в следующем году отметит свой 70-летний юбилей. Предшественники оставили нам замечательное наследие — не только сам институт с его научной школой, но и прекрасную наблюдательную базу, обсерватории, которыми могут похвастаться далеко не все подобные учреждения в мире. К чести казахстанских ученых эти обсерватории не только были сохранены (хотя и оказались на грани выживания в 90-е годы), но и получили научное и технологическое развитие. Если кто не знает, обсерваторий у нас три.

Первая, с которой все начиналось, — на Каменском плато. Сегодня она находится в черте города, и проводить длительные наблюдения с ее телескопов довольно сложно — город дает сильную «засветку» неба, атмосфера благодаря городскому смогу и турбулентности далека от идеальной. Но именно там расположен сам институт, где работают остальные специалисты (теоретики, инженеры), и к тому же это прекрасная научная, образовательная и экскурсионная база.

ТШАО

Тянь-Шаньская высокогорная астрономическая обсерватория находится выше Большого Алматинского озера на высоте 2650 метров над у.м. Создавалась она в 50-60-х годах прошлого века как наблюдательная база Государственного астрономического института имени Штернберга МГУ. После развала СССР перешла в собственность Казахстана. Долгое время у института не хватало средств, чтобы привести в порядок наблюдательное оборудование. Сами приборы не устарели (телескопы вообще не стареют, если за ними правильно ухаживать). Но за последние десятилетия мощнейшее развитие получили система сбора, обработки и передачи данных, система управления. А такое оборудование стоит недешево, да еще нужны определенные усилия и условия, чтобы его приобрести. Но это удалось сделать благодаря усилиям группы ученых и инженеров. За несколько лет на двух основных телескопах фирмы «Карл Цейс» с диаметром зеркала 1 метр было восстановлено прецессионное механическое оборудование, заменена на цифровую система управления и установлено современное приемное оборудование (ПЗС-матрицы и спектрографы). Теперь с телескопов ТШАО можно вести наблюдения практически из любой точки мира — необходимы только скоростной интернет и соответствующий допуск. Что и делается в рамках различных международных научных проектов. И хотя город потихоньку подбирается и сюда (также присутствуют засветка и атмосферная турбулентность), многим видам астрофизических наблюдений это не мешает. И огромный плюс — почти шаговая доступность от города. Мало обсерваторий в мире, куда можно попасть через 40 минут после приземления самолета в международном аэропорту.

Ассы-Тургень

Однако самым перспективным местом наши ученые называют обсерваторию Ассы-Тургень, расположенную на одноименном высокогорном плато на высоте 2750 метров над у.м. Здесь практически отсутствуют все вышеперечисленные недостатки, характерные для объектов в черте города или рядом с ним. А некоторая удаленность от города (75 километров) не помеха для научной работы, а скорее благо. Астроклимат близок к идеальному и, как говорят, почти не уступает чилийскому. Создавалась обсерватория в 80-х годах прошлого века как объект казахстанского астрофизического института. Был установлен метровый «Цейс», на котором сразу стали проводить наблюдения. Были построены башня и купол для большого телескопа АЗТ-20 с диаметром зеркала 1,5 метра, но в 90-е годы, по понятным причинам, завершить строительство не удалось. И только в 2015-2017-х годах телескоп был отреставрирован после многолетнего хранения, установлен и получил новую ультрафиолетовую камеру, позволяющую реализовать все преимущества высокогорной обсерватории. Также была модифицирована оптическая система телескопа, которая увеличила его поле зрения более чем в четыре раза.

После модернизации обсерваторией сразу заинтересовались многие научные организации и специалисты. Мы уже писали о совместных проектах казахстанских астрофизиков с Назарбаев Университетом, университетом в Беркли (США), японскими, украинскими и российскими коллегами. В стратегии развития, разработанной в «Национальном центре космических исследований и технологий», обсерватория Ассы-Тургень рассматривается как международный научный хаб, где могут реализовываться самые различные проекты. Необходимо только довести до логического завершения модернизацию инфраструктуры, чтобы предоставить такие условия работы, которые удовлетворяли бы самым взыскательным требованиям. Безусловно, это требует затрат (хотя не таких уж и заоблачных), а также решения определенных организационных и юридических задач. И в первую очередь — работы высокоскоростного канала интернет-связи и соответствующих условий проживания.

Разобраться в деталях нам помогли астрофизик Александр Серебрянский и инженер Максим Кругов. В астрофизическом институте считают, что все усилия надо сосредоточить именно на развитии Ассы-Тургеньской обсерватории.

инженер Максим Кругов

Максим Кругов: «Многое зависит от организационной структуры, и Ассы-Тургеньской обсерватории необходимо придать особый статус — «Национальной». Это позволит нивелировать все межведомственные барьеры, обеспечить соответствующее финансирование и привлечь к сотрудничеству различные научные организации, не только астрофизиков. Более того, целесообразно все усилия, в том числе материальные, направить на развитие одной обсерватории. Это серьезная экономия ресурсов. А при особом статусе обсерватория будет взаимодействовать с отечественными и зарубежными университетами как единый научный, технический и хозяйственный центр.

Тогда любая образовательная или научная организация сможет осуществлять свои проекты с установкой собственного оборудования и привлечением сотрудников. Более того, должна быть открыта возможность и научного туризма — многие зарубежные коллеги говорят о том, что с удовольствием провели бы здесь отпуск и поработали в совместных проектах. Но опять же, нужна современная инфраструктура — гостиница, приборы, связь. На самом деле астрономических мест с «темным», то есть не засвеченным от города, небом осталось очень мало. Даже на Канарах небо подсвечено. Хорошее небо у соседей, в Узбекистане, в Майданакской обсерватории, но она удалена от города и там почти нет инфраструктуры».

— А как же Тянь-Шаньская обсерватория? Ведь она действует, и столько сил вложено...

М.К.: «На ТШАО можно сделать замечательный образовательный и экскурсионный объект для алматинцев и гостей города. Это тоже необходимо — надо развивать туризм, популяризировать науку. Конечно, придется перенести два метровых телескопа в АссыТургень. Технически это возможно, и сделать это нужно за счет инвестора, который придет на ТШАО. Но серьезный инвестор, если ему дать соответствующие гарантии, пойдет на это. А на Тянь-Шаньской оставить два 470-миллиметровых телескопа, которые и будут использоваться для астротуризма и популяризации. Вся инфраструктура, в том числе гостиница, там уже есть.

Вообще наука очень сильно заинтересована в популяризации, особенно среди школьников средних классов, когда формируется устойчивый интерес, и они уже целенаправленно будут двигаться в сторону тех университетов, которые им интересны. Программирование, робототехника, механика, биология... Взять, к примеру, Дворец пионеров в советское время — там только по астрономии было четыре вида кружков — от теоретических основ до технических и инженерных дисциплин».

астрофизик Александр Серебрянский

Александр Серебрянский: «Развивая тему образовательного и научного центра на базе Ассы-Тургеньской обсерватории: в астрофизике сегодня могут реализовать себя люди самых разных профессий. Мы можем предоставить возможность прохождения высококлассной практики самым разным специалистам — здесь и математика, и физика, и программирование, инженерные науки, IT-технологии... Астрофизика в этом смысле действительно впереди планеты всей по уровню задач, методов решения, результатам. Самые сложные алгоритмы — именно здесь. Именно поэтому такие высокие требования к оборудованию и специалистам».

— Кроме фундаментальных исследований, что дает наличие обсерватории в стране?

А.С.: «Обсерватория — это база не только для изучения дальнего космоса, звезд, галактик... Запуск и работа космических аппаратов, спутников (у Казахстана шесть спутников – два «Казсата», два дистанционного зондирования, два научного назначения) – без надежной наземной поддержки ничего не сделаешь.

И речь не только о центре управления. Здесь важно все — и телеметрия, и визуальное наблюдение, без которого многие данные остаются неполными. И полагаться в таком вопросе на зарубежных партнеров полностью нельзя — это и дороже, и с точки зрения национальной безопасности рискованно».

— Коронавирус и карантин как-то повлияли на работу обсерваторий?

А.С.: «Коронавирус, кстати, показал большую автономность, жизнеспособность института и надежность функционирования всех систем и приборов. Все работало при удаленном доступе и дистанционно. Не было сорвано ни одного проекта. Не каждый мог таким похвастать. Многие направления просели — бизнес, госструктуры, а мы работали. Все зависело только от погоды. А все потому, что в свое время были переоборудованы системы управления и приема-передачи данных.

Еще один аспект — современная астрономия предполагает мгновенное получение и передачу данных для быстрого проведения анализа. Тем более если мы говорим об околоземном космическом пространстве и его мониторинге. Здесь все должно быть практически онлайн. Объекты появляются мгновенно — вспомним челябинский метеорит. Есть еще проблема космического мусора, функционирования космических аппаратов на орбите».

— Кто-то из коллег обращался за содействием?

А.С.: «Мы периодически отслеживаем положение орбитального радиотелескопа «Спектр-РГ», совместного российско-германского проекта, очень дорогостоящего, решающего множество научных задач. По сути это орбитальная обсерватория с целым комплексом приборов (АФИФ получил благодарственное письмо от российских коллег за большую помощь, связанную со «Спектр РГ». — Прим. авт.).

Очень интересный опыт с европейским аппаратом BepiColombo (совместная миссия Европейского космического агентства и Японского агентства аэрокосмических исследований по изучению Меркурия), который совершал гравитационный маневр, использую поле Земли. К нам обратились из итальянской обсерватории, и мы оперативно, почти в онлайн-режиме, провели наблюдения и передали им важные данные, касающиеся баллистики этого аппарата».

— Что еще мешает развитию обсерватории?

А.С.: «Есть очень важная проблема. Научное оборудование — изделия штучные и весьма дорогостоящие. Многие зарубежные партнеры заинтересованы в установке своих приборов в нашей обсерватории за свой счет, в том числе для диверсификации своих возможностей и рисков. И мы заинтересованы — на этом оборудовании можно проводить совместные работы, по сути, бесплатно пользоваться. Но на законодательном уровне не проработана система беспошлинного ввоза дорогостоящего научного оборудования. Государство за ввоз такого оборудования берет деньги как за коммерческий проект. В том же Узбекистане установлена норма беспошлинного ввоза научного оборудования, и 15 лет никаких отчислений за его эксплуатацию. Такое оборудование стоит миллионы долларов, у нас ни одна научная организация не потянет такие суммы. Мы можем завозить технологии, то есть речь идет об инвестиционной привлекательности. Тем самым мы как бы у самих себя забираем средства, отрезаем инвестиции. Это парадокс».