Вокруг только и разговоров, что о зловредном вирусе, развязанной им пандемии и вакцинировании. А студенты Самарского национального исследовательского университета им. С.П.Королева тем временем под руководством профессора Ольги СТАРИНОВОЙ, заведующей кафедрой вуза, разрабатывают математические модели, которые, облегчив полеты к небесным объектам, сделают их более результативными.
— Ольга Леонардовна, почему вы заинтересовались астероидами и кометами?
— Область моих научных интересов — межпланетные перелеты. Наша кафедра сотрудничает со многими отечественными фирмами, занимающимися путешествиями в дальний космос. Участвовала, например, в разработке программы полета на Марс. Однако этот проект, временно надеюсь, потеснили другие, и мы переключились на изучение так называемых малых тел Солнечной системы — астероидов и комет. Внимание к ним объяснимо: считается, что именно они, поскольку не испытывают воздействия атмосферы, сохранили то самое первоначальное вещество, из которого создавалась Солнечная система после Большого взрыва. Оно не вступало в химические реакции ни с газами, ни с жидкостями, не подвергалось выветриванию и размыванию. И если космическому аппарату удастся совершить посадку на один из таких объектов и привести на Землю образцы этого ценнейшего вещества, то астрофизики смогут определить, из чего первоначально состояла Солнечная система, как формировалась, и, возможно, высказать предположение, что нашу Землю ожидает в будущем.
Замечу, астероиды и кометы представляют не только научный интерес, но и практический: там можно добывать ценные полезные ископаемые — различные металлы, например, редкоземельные в том числе. В будущем речь идет не об их транспортировке на Землю, а об использовании непосредственно в космосе при осуществлении различных проектов. И в то же время малые тела могут представлять непосредственную угрозу для нашей планеты, поскольку нельзя исключить столкновения с ними. Чтобы предотвратить эту возможность, в первую очередь их нужно исследовать. Установить, например, радиомаяк, чтобы передавал на Землю данные о практически непредсказуемой траектории их полета. Дело в том, что на астероид или комету при движении действует очень много факторов и произвести на Земле баллистические расчеты на длительный промежуток времени — задача чрезвычайно сложная и не дает гарантии точности.
— Как, создавая математическую модель, вы собираете данные, если объект находится в дальнем космосе?
— Это действительно трудно, ведь интересующие нас тела располагаются на расстоянии от Земли в несколько миллионов километров. Это те, что поближе, но счет может идти и на сотни миллионов. И даже в мощный телескоп их удается наблюдать только туманным пятнышком. Чтобы представить, что астероид собой представляет в действительности, экспедиции необходимо к нему приблизиться и после вращения вокруг него осуществить посадку. Однако заранее мы очень мало знаем об объекте наших исследований. Поэтому так трудно рассчитать, сколько топлива потребуется для выполнения всей программы исследований. А она может длиться от года до десятков лет. И получается, что из-за нехватки знаний космические аппараты приходится загружать топливом с большим запасом. Это и дорого, и снижает результативность экспедиции, ведь лишнее топливо не позволяет взять столь необходимую научную аппаратуру.
Впервые, еще в 1984 году, состоялся полет к комете Галлея отечественных аппаратов «Вега-1» и «Вега-2». К малым небесным объектам летали и планируют это делать в будущем комические аппараты НАСА, Японского и Европейского космических агентств. В отечественную федеральную космическую программу такие проекты пока не включены.
Составляя модели для расчета движения космического аппарата, мы практически ничего не знаем об интересующих нас телах: ни их размеров, ни формы, ни распределения массы внутри объекта. При планировании миссии доступны лишь сведения общего характера (масса, орбита вокруг Солнца, период собственного вращения). Мы предлагаем описывать исследуемый объект в виде композиции гравитирующих (то есть создающих гравитационное поле) точек. И фактически предполагаем, что наш астероид «слеплен» из нескольких шарообразных объектов. Для сведения: до сих пор при проектировании космических миссий все тела представляют как единый сферический объект. Мы же предложили уже на начальном этапе считать его композицией двух гравитирующих точек. С одной стороны, это описание точнее, чем ровный (сферический) объект, с другой — мы можем, находясь на Земле, определять параметры модели по имеющейся информации. Это наше ноу-хау, поскольку коллеги свои расчеты привязывают лишь к одному такому «шарику». Оно позволит существенно улучшить точность расчетов необходимых запасов топлива для выполнения миссии. Если, скажем, нужно 1000 кг топлива, то неточность в 200% вынудит взять с собой аж 2000 кг. А использование нашей усовершенствованной модели позволит сократить запасы до 1200 кг., а более 800 приберечь для научной аппаратуры.
— Вы публикуете статьи в ведущих журналах, как коллеги оценивают ваши модели?
— Реакция, как принято, разная. Одни говорят, что точность моделей недостаточная, что нужно лучше определять характеристики объектов. На это, естественно, не возразишь. Однако предложений, как это сделать заранее на Земле, пока не поступало. Другие соглашаются с нами: наш подход и наше ноу-хау они принимают и приветствуют. Замечу, что достоинство нашей работы еще и в том, что все желающие могут ею воспользоваться.
— Как вы оцениваете уровень вашей математической модели, будет ли на нее спрос?
— Мы протестировали нашу работу на данных уже состоявшихся полетов к астероидам. Погрешность составляет 15-20%. Это мировой уровень. А с востребованностью дело обстоит сложнее — здесь от нас мало что зависит. Однако нашей работой заинтересовались в Китае. Мы сотрудничаем с университетами Нанкина и Пекина, а они, между прочим, каждый год запускают несколько студенческих мини-спутников. Студенты из Нанкина готовы испытать нашу методику на очередном астероиде, который пролетит очень близко от Земли. Естественно, если подобные проекты будет осваивать наша страна, мы обязательно примем в них участие.
— Студентов эти исследования интересуют?
— Безусловно, есть большая группа, которую привлекает все связанное с астероидами. Скажем, студенты младших курсов увлечены защитой Земли от космической опасности и азартно моделируют различные ситуации столкновения планеты с астероидами. Им важен сам процесс.
— С астероидами понятно, что в дальнейших ваших планах?
— Мы занимаемся не только малыми космическими телами. Для будущих полетов к Луне важно выяснить, не возникнет ли проблем у корабля, направляющегося к спутнику Земли. Ведь система Земля — Луна — это два достаточно близко расположенных объекта, и необходимо научиться управлять комическими кораблями, движущимися в таком сложном гравитационном поле.
Юрий ДРИЗЕ
Нет комментариев