Сочетание уникальных компетенций в изучении солнечно-земных связей и новейших установок класса мегасайнс позволит преодолеть отставание России в одной из критических областей.
В юбилейный для Института солнечно-земной физики СО РАН (Иркутск) 2020 год завершилось строительство пускового объекта «Оптические инструменты» укрупненного инвестиционного проекта «Национальный гелиогеофизический комплекс РАН» (НГК РАН). Впереди создание еще шести уникальных научных установок. Проектирование и строительство охватывают практически все обсерватории института в условиях непрерывной работы существующей экспериментальной базы.
Концепция комплекса была разработана под руководством академика Гелия Александровича Жеребцова и получила поддержку Российской академии наук, различных межведомственных комиссий. Учитывая стратегическую важность реализации комплекса, а также научно-технологический задел, созданный при реализации его первого этапа, распоряжением правительства РФ от 01.12.2018 г. № 2659-р первый и второй этапы НГК РАН были включены в План комплексного развития Сибирского отделения Российской академии наук с учетом приоритетов и долгосрочных планов развития Сибирского федерального округа.
Один из объектов комплекса «Оптические инструменты»
Необходимость реализации комплекса обосновывается существующим и усиливающимся отставанием экспериментальной базы России в области исследований по солнечно-земной физике и физике околоземного космического пространства (ОКП) на фоне непрерывного развития этого направления в мире. Физическое состояние ОКП определяется солнечной и геомагнитной активностью, которые, в свою очередь, во многом определяют работоспособность и эффективность функционирования инженерно-технической инфраструктуры — как наземного, так и космического базирования. Космические явления могут оказывать (и оказывают!) негативные воздействия на работу многих технологических систем: сбои в энергосистемах и выход из строя линий электропередач, радиационное воздействие на здоровье космонавтов, на экипажи и пассажиров трансполярных авиатрасс, ошибки в радиолокации и помехи в каналах радиосвязи — особенно в Арктической зоне России.
Таким образом, для обеспечения высокой надежности и повышения эффективности инженерно-технических систем различного назначения необходимо глубокое понимание физических процессов, происходящих на Солнце и в ОКП, которое обеспечивается фундаментальными исследованиями с помощью современных инструментов. К настоящему времени ситуация в этой области видится крайне неудовлетворительной: многие необходимые эксперименты стали для российских ученых недоступны, была утрачена возможность правильно оценивать и понимать суть некоторых работ, проводимых за рубежом. Это объясняется, прежде всего, многолетней недооценкой важности фундаментальных исследований, ориентированных на решение проблем практического использования ОКП, оценку его влияния на развитие новых космических технологий, снижение рисков и последствий негативных природных явлений. В течение последних 40—50 лет в нашей стране не создавались крупные уникальные современные инструменты (телескопы, радары, лидары и так далее), необходимые для проведения исследований на высоком мировом уровне. Эта кризисная ситуация сказывается и на решении прикладных задач, основой которых являются достижения в области фундаментальной науки.
В США, к примеру, указанной тематике уделялось и уделяется огромное внимание. Широкомасштабные и интенсивные работы и исследования проводятся с 1995 года в рамках программы «Национальная стратегия по космической погоде» (National Space Weather Program), целью которой является создание активной синергетической межведомственной системы для обеспечения своевременных, точных и надежных наблюдений, технических характеристик и прогнозов космической среды. Подготовлен конкретный план, определяющий действия по совершенствованию подготовки страны к неблагоприятным космическим природным явлениям (эффекты космической погоды). Стоит заметить, что таковые могут быть вызваны и искусственным путем, то есть модифицированием геофизической среды.
В рамках национальной программы США работают свыше 10 космических аппаратов, восемь исследовательских центров и более десятка виртуальных обсерваторий. Привлечены многие государственные структуры: исполнительное управление президента США, ряд министерств, а также десятки различных ведомств и служб. Это вызывает беспокойство, поскольку научно-техническое отставание РФ в этом приоритете не сокращается, а только нарастает. Аналогичные крупные программы реализуются в настоящее время в Европейском союзе и Китае.
Стройка радиогелиографа
Создание НГК РАН направлено не только на преодоление отставания России в области фундаментальных исследований физики Солнца и ОКП, но и на опережающее развитие российской науки в этом направлении с заделом на 25—30 лет. Создаваемые в рамках НГК РАН уникальные объекты (радиогелиограф, крупный солнечный телескоп, лидар, система радаров, нагревный стенд, центр обработки данных) позволят проводить фундаментальные исследования на современном уровне, будут способствовать решению прикладных задач, существенно обогатят российскую науку и промышленность новыми техническими и конструкторскими решениями.
Сегодня в части наземного сегмента ИСЗФ СО РАН является единственным в России крупным гелиогеофизическим центром с экспериментальной базой, включающей ряд уникальных научных установок: большой солнечный вакуумный телескоп, большой внезатменный солнечный коронограф, Сибирский солнечный радиотелескоп, инфракрасный телескоп АЗТ-33 ИК, радар некогерентного рассеяния, сеть ионозондов вертикального и наклонного зондирования ионосферы и станции магнитометров, входящие в мировую сеть INTERMAGNET, что позволяет проводить исследования по широкому кругу задач в области физики Солнца и ОКП. Значит, при взаимодополняющем использовании существующих научных установок ИСЗФ СО РАН и создаваемых объектов НГК РАН будет достигнут синергетический эффект и принципиально новый уровень результатов в области солнечно-земной физики и физики околоземного космического пространства.
Реализация комплекса в полной мере соответствует задачам, поставленным в Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации и конкретизированным в национальном проекте «Наука». Помимо решения многих фундаментальных проблем в области физики Солнца и солнечно-земных связей, острая необходимость создания национального гелиогеофизического комплекса для России подчеркивается и тем, что жизнь современного общества невозможно представить без средств цифровизации, которая, в свою очередь, немыслима без систем связи, зачастую развернутых в околоземном космическом пространстве на базе орбитальных аппаратов. Для успешной работы таких систем необходимо знать текущую космическую обстановку, всеми возможными методами проводить постоянный мониторинг Солнца и ОКП, а также уметь прогнозировать изменения их состояния хотя бы с удовлетворительной оправдываемостью. И только реализация всех объектов НГК РАН позволит выйти на исследования полного инновационного цикла, продуктом которого будет являться прогноз космической погоды с той заблаговременностью, которая необходима потенциальным потребителям.
Сергей Олемской, доктор физико-математических наук, первый заместитель директора ИСЗФ СО РАН
Фото предоставлены ИСЗФ СО РАН
