Из чего состоит Вселенная, как связаны IT и космос, и опасны ли для нас астероиды, узнали 10 апреля, накануне Дня космонавтики, гости Информационного центра по атомной энергии (ИЦАЭ) Томска.
Именно космосу и астрономии посвятили свои выступления спикеры шоу «Разберём на атомы». Так называется фирменное научно-популярное ток-шоу сети ИЦАЭ, в ходе которого специалисты читают небольшие лекции, освещая общую тему с разных сторон. Своим взглядом на космос поделились химик, IT-специалист и эксперт по исследованию астероидной опасности.
О том, как исследуют космос химики, рассказала сотрудница Томского политехнического университета, химик-ядерщик Азиза Азизова. Несмотря на то, что космос кажется многим пустым, он на самом деле наполнен различными веществами. Даже то, что мы называем космическим вакуумом, не является абсолютной пустотой, а содержит несколько атомов водорода на один кубический сантиметр.
Основу нашей Вселенной составляют лёгкие элементы, образовавшиеся в результате Большого взрыва и последующих ядерных реакций в звёздах. Самые часто встречающиеся элементы во Вселенной – это водород и гелий.
Изучение химии в космосе помогает ученым лучше понимать происхождение и эволюцию Вселенной, образование планет и звёзд, а также природу межзвёздной среды.
Химия играет ключевую роль в понимании процессов образования химических элементов в звёздах. Там происходит термоядерный синтез лёгких элементов (водород и гелий), который впоследствии переходит в синтез более тяжёлых элементов, вплоть до железа.
Пространство между звёздами заполнено газом и пылью, состоящими преимущественно из водорода, гелия и небольшого количества углерода, кислорода и азота. Химические реакции в этой среде приводят к образованию сложных молекул, включая органические соединения. Анализ химического состава атмосфер и поверхностей планет позволяет ученым делать выводы о геологической активности или наличии воды.
Для проведения химических исследований космоса учёные используют разнообразные инструменты и методы, позволяющие изучать состав и свойства удалённых объектов. Например, спектрометры – специальные устройства, измеряющие интенсивность света на разных длинах волн. Каждый химический элемент имеет уникальный спектр излучения, который называется спектральной линией. По этим линиям можно определить, какие элементы присутствуют в исследуемом объекте.
Для химического анализа космоса можно использовать и другие устройства: лазеры, радиометры, инфракрасные камеры и различные датчики. Подобные устройства располагаются не только на Земле, но и устанавливаются на искусственных спутниках, зондах и спускаемых аппаратах. Так человечество получает возможность анализировать разные участки космического пространства, получая всё больше информации об устройстве Вселенной.
Преподаватель ИТ-Академии ТУСУР Ян Яблонский в своём выступлении затронул тему связи информационных технологий, то есть способов реализации процессов создания, хранения и обмена информацией, с освоением космоса.
Информационные технологии играют важную роль в исследовании космоса. Они позволяют обрабатывать и хранить данные, моделировать процессы, происходящие в космосе, управлять космическими аппаратами и «общаться» с ними на огромных расстояниях.
Современные космические проекты генерируют огромные объёмы данных, для управления которыми необходимо разрабатывать и поддерживать специализированные базы данных. Некоторые задачи требуют значительных вычислений, которые могут выполняться на большом количестве компьютеров, включая устройства добровольцев. Так любой житель Земли, присоединившись к подобному проекту, может внести свой вклад в исследование космического пространства.
С помощью современных компьютеров специалисты могут моделировать процессы, происходящие в космосе, например, формирование галактик, эволюцию звёзд, динамику планетных систем. Использование компьютеров позволяет создавать высокоточные модели, которые помогают предсказывать и интерпретировать астрономические явления. Подобное моделирование используется и при подготовке космических миссий. Перед запуском космических аппаратов проводятся компьютерные симуляции, чтобы проверить работоспособность оборудования и оптимизировать траектории полёта.
К космическим аппаратам, которые покидают Землю, с точки зрения IT предъявляются особые строгие требования, так как цена любой ошибки – это огромное количество материальных ресурсов и времени, вложенных в разработку проекта. Так, процессоры, управляющие космическими аппаратами, разрабатываются особым образом, позволяющим работать в экстремальных условиях, например, под воздействием радиации.
Все современные космические аппараты оборудованы сложными системами управления, которые контролируют работу двигателей, навигационную систему и научные приборы. Бортовые компьютеры также отвечают за связь с Землёй и выполнение команд, переданных операторами. Для выполнения сложных задач, используются автономные системы, способные принимать решения без вмешательства человека. Например, марсоходы оснащены системой автономного вождения, позволяющей избегать препятствий и выбирать оптимальный маршрут.
Ток-шоу «Разберём на атомы» завершилось выступлением Татьяны Галушиной, доктора физико-математических наук, доцента физического факультета ТГУ, члена Международного астрономического союза. Презентация Татьяны была посвящена исследованиям астероидной опасности.
В начале выступления эксперт рассказала о разнице терминов, в которых часто путаются, говоря об астероидах и метеоритах. Астероид — это относительно крупный космический объект, вращающийся вокруг Солнца. Метеорит — это объект космического происхождения, который достиг поверхности крупного небесного тела, например нашей планеты. А метеор – это явление, которое мы видим, когда метеорит входит в атмосферу Земли и сгорает (частично или полностью), оставляя яркий след.
Потенциально опасными астероидами называют объекты, которые имеют диаметр более 140 метров и проходят на расстоянии менее 0,05 астрономических единиц (примерно 7,5 миллионов километров) от Земли. Опасность при этом разделяется на три класса: если диаметр объекта превышает 1 километр, то столкновение его с Землёй приведёт к глобальной катастрофе, при диаметре от 100 метров до 1 километра – к катастрофе регионального масштаба, а если диаметр не будет превышать 100 метров, то к локальным разрушениям.
Для решения проблемы астероидной опасности необходимо работать над рядом задач. Выявлять и каталогизировать потенциально опасные астероиды, ведя за ними постоянное наблюдение. Исследовать движения уже известных нам объектов. И предотвращать столкновения небесных тел с Землёй.
Если поиск новых и изучение уже известных объектов – это задача, над которой уже много столетий работают астрономы по всему миру, то предотвращение столкновения космических объектов с Землёй – это задача, над решением которой человечество задумалось только недавно.
При этом противодействие угрожающему Земле объекту зависит от его размера. Если объект, траектория движения которого пересекается с земной, небольшого размера, то достаточно будет оповещения и эвакуации населения. Объекты средних размеров в случае, если они будут угрожать нашей планете, вероятно, потребуется уничтожить, или, в случае более крупных размеров, изменить их траекторию.
В заключение Татьяна ещё раз обратила внимание аудитории на то, что астероиды могут представлять реальную угрозу для населения Земли. Но инструменты по наблюдению и прогнозированию траектории космических объектов постоянно развиваются, делая всё более реалистичным практическую проверку разных методов воздействия на астероиды для устранения их опасности.
«Разберём на атомы» – не единственное мероприятие, которое ИЦАЭ Томска предложил своим гостям накануне Дня космонавтики. Гости центра также смогли посмотреть документальный фильм «Выжить в космосе» телеканала «Наука», в котором рассказывается об опасностях длительного пребывания в космических экспедициях и о том, какие усилия предпринимаются для сохранения здоровья космонавтов.
Любители интеллектуальных игр приняли участие в «Космическом квизе», проверив свои знания о космосе. После пяти раундов разнообразных интересных вопросов победу одержала команда «Котики».
А завершился вечер небольшой импровизированной обсерваторией. Все желающие смогли исследовать небо над Томском с помощью телескопа в компании сотрудников ИЦАЭ Томска и Томского планетария. Погода этим вечером оказалась хорошей, и участникам наблюдений удалось не только увидеть Луну, Юпитер и Марс, но и узнать интересные факты об этих объектах и наблюдении за ними.
Впечатлениями о прошедшем вечере поделилась гостья ИЦАЭ Мария Акимова: «Космос – очень интересная тема, мне кажется, не просто так все в детстве хотели стать космонавтами. Очень понравилось, как легко и просто спикеры подавали даже какие-то сложные темы. Теперь буду осторожнее смотреть на звёздное небо, вдруг где-то там летает астероид, траектория которого пересечётся с моей. Интересно было отвечать на вопросы квиза, хотя обидно, что наша команда не выиграла сегодня».
