Базовая кафедра космической физики празднует 40-летие.

Младший брат спутника  

Кафедра космической физики – почти ровесница космической эры. Она была создана на Физтехе в 1969 году – через 12 лет после запуска первого спутника и через четыре года после организации своего «базового» Института космических исследований Академии наук тогда еще СССР.

И последовательность этих событий, и скорость, с которой они произошли, вполне понятны. Запуск спутника, без преувеличения, открыл для физики совершенно новое пространство исследований.

Уже третий спутник в 1958 году имел на борту научную аппаратуру, благодаря которой, в частности, были открыты радиационные пояса Земли. Через год, в 1959 году, с помощью приборов на межпланетной станции «Луна-2» был открыт солнечный ветер. С начала 60-х годов, параллельно с пилотируемой «лунной гонкой», развертывались научные проекты по исследованию Венеры и Марса.

Космические эксперименты становились все масштабнее и сложнее, и в первой половине 60-х годов президент Академии наук Мстислав Всеволодович Келдыш выступил с инициативой создания отдельного института, который должен был стать координирующим центром космических исследований.

5 июля 1963 года несколько тяжеловесным, как и положено в официальных письмах, языком он писал: «Основной задачей института должно быть систематическое исследование космического пространства с помощью унифицированных малых (а в дальнейшем и более тяжелых) искусственных спутников Земли».

Будущий институт должен был вести весь цикл научного проекта: планировать научные эксперименты, создавать и испытывать научную аппаратуру, участвовать в запусках аппаратов, а затем обрабатывать получаемые данные.

От замысла до воплощения идеи прошло всего два года: Институт космических исследований как головной академический институт по исследованию и использованию космического пространства в интересах фундаментальных наук был создан в 1965 году.

Довольно скоро стало понятно, что новому институту нужны новые специалисты, и в 1969 году усилиями тогдашнего директора ИКИ Георгия Ивановича Петрова и профессора Леонида Львовича Ваньяна была создана специализированная кафедра космической физики на факультете аэрофизики и космических исследований Московского физико-технического института. Ее возглавил сам Георгий Иванович Петров.

Из официальной справки: «Перед кафедрой была поставлена задача подготовки высококвалифицированных специалистов, занимающихся исследованиями космоса с помощью ракетных зондов, спутников Земли и планет, а также межпланетных космических аппаратов». Эту задачу она успешно выполнила и продолжает выполнять по сей день: выпускники кафедры составляют, наверное, половину сотрудников ИКИ. Они же фактически писали историю первых десятилетий научного космоса.

«Буря и натиск»  

Известное выражение «через тернии к звездам» в случае с ИКИ характеризует ситуацию как нельзя более точно. Свои первые годы и кафедра, и институт провели в четырех маленьких «стекляшках» – временных зданиях, подобных тем, что в те годы ставили для парикмахерских и химчисток. Параллельно рядом шло строительство нового большого здания. Предполагалось, что переезд произойдет быстро, но, как всегда, дело затянулось и здание было достроено только в 1973 году, вновь благодаря М.В. Келдышу. А «стекляшки» и поныне находятся во дворе ИКИ. В одной из них сейчас располагается Московское отделение факультета проблем физики и энергетики МФТИ, на который в 1976 году при образовании ФПФЭ перешла и кафедра.

Впрочем, все эти неудобства, включая и то, что нынешние окрестности метро «Калужская» тогда представляли собой в буквальном смысле слова чистое поле, учиться здесь было исключительно интересно. Как вспоминает академик Лев Матвеевич Зеленый, директор ИКИ РАН, выпускник и ныне заведующий кафедрой космической физики, «Первые же месяцы в ИКИ поразили меня свободой академических нравов, жесткими, на грани корректности, дискуссиями на семинарах, какой-то странной клановостью, которую мы, студенты, сразу почувствовали».

С 1974 года заведующим кафедрой стал новый директор ИКИ (с 1973 года) академик Роальд Зиннурович Сагдеев. Под его руководством Институт перешел в новое качество – он стал настоящим центром космических исследований в масштабах всего мира.

Открытия, сделанные в эти годы, определили сегодняшнюю картину Вселенной. Описания Венеры и Марса, полученные по данным советских и американских космических аппаратов, вошли в школьные учебники. Плазменные исследования позволили лучше понять пространство, в котором находится Земля и другие планеты Солнечной системы. Астрофизические обсерватории, работавшие в различных энергетических диапазонах, наблюдали совершенно новые объекты и процессы, невидимые с Земли из-за плотной азотной атмосферы нашей планеты. И многое, многое другое. Настоящим триумфом космической науки стал международный проект ВЕГА (1986 год) по исследованию Венеры и кометы Галлея, инициатором которого выступил ИКИ. А наблюдения космического микроволнового фона в эксперименте     «Реликт» на аппарате «Прогноз-10» впервые подтвердили анизотропию космического реликтового излучения, сохранившегося во Вселенной с момента, когда ей было всего 300 тысяч лет.

Параллельно с новыми событиями в космической науке развивалась и кафедра. В 1980 году в учебный план кафедры был введен ряд оригинальных дисциплин, связанных с новыми направлениями подготовки в области вычислительной физики. Их появление было вызвано потребностью времени: все большую долю в космических экспериментах занимало численное моделирование. По словам Р.З. Сагдеева: «Без численных моделей сейчас не обойтись ни в теоретических исследованиях, ни при обработке результатов измерений в сложных космических экспериментах и их наглядном представлении на научных форумах». Решение оказалось исключительно своевременным: численное моделирование с тех пор стало одним из важнейших методов космических исследований, и целые научные конференции посвящены обсуждению его результатов.

Экспериментальное подтверждение  

Институт космических исследований внутри больше, чем снаружи, – человек, попавший сюда впервые, удивляется, увидев в лифте тринадцать кнопок, хотя с улицы кажется, что в здании не больше семи этажей. Таким свойством обладал, кстати, знаменитый НИИЧАВО братьев Стругацких — идеальный научно-исследовательский института эпохи «романтических» 60-х годов. Этот дух романтизма в ИКИ живет до сих пор, несмотря на сложные времена, которые пришлось пережить науке в минувшие десятилетия.

Наверное, объясняется это просто – здесь по-прежнему открывают космос.

ИКИ – институт экспериментальный по преимуществу (хотя теоретические работы также важны), и работа со студентами нацелена прежде всего на подготовку физиков-экспериментаторов. Не случайно студенты, пришедшие на кафедру, практически сразу же после выбора направления и научного руководителя погружаются в реальную работу лаборатории.

Это и увлекательно, и очень сложно, поскольку космическая физика — уникальная область, объединяющая сразу множество физических дисциплин. Ведь экспериментатору надо разбираться не только в изучаемом явлении, но и в основах действия прибора.

Научные исследования здесь ведутся «широким фронтом»: от астрофизических исследований объектов дальнего космоса до дистанционного зондирования Земли с околоземных орбит, от физики планетных атмосфер до изучения плазменных процессов в Солнечной системе, от фундаментальных исследований до прикладных разработок.

Традиционно самые «сильные» направления, бывшие приоритетными в космической программе СССР, — планетные и плазменные.

Отделом физики планет и малых тел Солнечной системы в ИКИ более 30 лет руководил Василий Иванович Мороз — основоположник инфракрасной планетологии и создатель научной школы планетных исследований в ИКИ. Сейчас в отделе продолжаются экспериментальные исследования планет Марса и Венеры, создаются модели атмосферы, климата и погоды планет Солнечной системы, в лабораторных условиях проверяются модели процессов, которые происходят на планетах. Кроме этого, здесь создают и новые приборы для исследования марсианского спутника Фобоса и прорабатывают эксперименты для изучения более далекого объекта — ледяного спутника Юпитера Европы, осуществить который предполагается около 2020 года.

Плазменные исследования – одно из главных направлений в ИКИ, и это неудивительно: более 99% видимой материи в Галактике находится в плазменном состоянии. В космических экспериментах плазму можно изучать в естественных условиях, которые невозможно воспроизвести на Земле, где плазма всегда ограничена стенками лабораторной установки. Создание моделей планетных магнитосфер, изучение и теоретическое моделирование отдельных физических явлений в системе магнитосфера—ионосфера, исследований солнечно-земных связей — все это задачи отдела физики космической плазмы, начавшиеся с исследований на спутниках серии «Прогноз» и продолжившиеся на четырех аппаратах проекта «Интербол», в обработке данных которого, кстати, участвовали и студенты МФТИ.

Далекие объекты Галактики и Вселенной изучают в отделе астрофизики высоких энергий. Здесь ведутся наблюдения в основном в рентгеновском и гамма-диапазонах. Научная школа отдела была основана академиком Я.Б. Зельдовичем и его учеником академиком Р.А. Сюняевым, сейчас научным руководителем отдела. Об уровне работ, которые проводятся здесь, говорит хотя бы тот факт, что сотрудник отдела Михаил Ревнивцев одним из первых был удостоен Премии Президента РФ в области науки и инноваций для молодых ученых 2008 года «за результаты научных исследований, вносящих существенный вклад в понимание природы галактических и внегалактических источников рентгеновского излучения».

Кроме исследований Вселенной, в институте не меньшее внимание уделяют Земле. С выходом космических аппаратов за пределы атмосферы стало возможным вести глобальный мониторинг нашей планеты. Здесь находится место и фундаментальным, и прикладным исследованиям: от изучения взаимодействия и энергетического переноса между океаном и атмосферой и разработки методов зондирования Земли из космоса до создания систем спутникового мониторинга растительности, погоды и климата. Кстати, созданные в ИКИ прикладные геоинформационные системы на основе спутниковых данных успешно используются во многих организациях, в том числе федеральных.

ИКИ ведет научные проекты от начала и до конца, поэтому, кроме названных «фундаментальных» направлений, здесь решаются задачи в таких «прикладных» направлениях, как оптико-физические ис-следования, небесная механика и баллистика, телекоммуникационные сети и системы, без которых невозможно представить современный космический эксперимент.

Фундаментальные космические разработки могут найти применение в совсем других сферах. Так, например, одним из «побочных» результатов работ в планетных исследованиях стал прибор РУСАЛКА для мониторинга земных парниковых газов. Совсем недавно он начал работу на Международной космической станции. Здесь же работает нейтронный спектрометр БТН, первоначально бывший запасным прибором для марсианского проекта, а сейчас наблюдающий за нейтронной компонентой радиационного фона на околоземной орбите.

Будущее за космосом 

Первые пятьдесят лет космических экспериментов оказались исключительно бурными, но и будущее обещает быть не менее интересным. Астрофизикам предстоит разгадать загадку «темной материи» и «темной энергии», а также «вглядеться» в глубь Вселенной, чтобы еще ближе подойти к моменту ее рождения и лучше понять происходившие в ней процессы. В планетных исследованиях также ждет немало интересного: в ближайшие десятилетия, вероятно, начнется подготовка к автоматическим экспедициям к более дальним планетам Солнечной системы. Одной из главных целей объявляется поиск жизни или ее следов. Впрочем, даже если человечеству не суждено получить окончательный ответ на этот вопрос, эти проекты дадут исключительно много для понимания эволюции Солнечной системы.

В изучении космической плазмы, вероятно, настоящий прорыв наступит с появлением многоспутниковых проектов, способных одновременно измерять параметры пространства сразу во многих точках. Подобные проекты уже проводились и в России, и сейчас за рубежом, но число точек до сих пор было все-таки ограничено.

В институте и на кафедре кипит жизнь: обсуждаются новые результаты и научные проекты, рождаются идеи будущих экспериментов. Воплощать их и получать результаты предстоит как раз сегодняшним студентам, только приходящим в космическую физику. Именно им предстоит разгадать те загадки космоса, которые только сформулировали их предшественники. Впрочем, в бесконечной Вселенной всегда найдутся новые вопросы. А значит, кафедре космической физики и ее выпускникам предстоит бесконечно интересный труд познания.

Ольга Закутняя,

Максим Долгоносов

Кафедре космической физики исполнилось 40 лет!

Физтех искренне поздравляет кафедру космической физики с 40-летним юбилеем. Созданная вскоре после образования Института космических исследований АН СССР и с тех пор неразрывно с ним связанная, кафедра впитала в себя не только традиции мощных научных школ Я.Б. Зельдовича, Л.А. Арцимовича,

И.С. Шкловского, но и неповторимое обаяние эпохи 1960-х.

Созданная основателями кафедры академиками Г.И. Петровым и Р.З. Сагдеевым атмосфера, в которой сочетается ответственность и демократизм, равно уважительное отношение к теории и эксперименту, научная лапидарность и романтика, свойственная всем истинным покорителям космоса – все это является лицом кафедры и в наши дни. Именно в такой атмосфере Физтех реализует главные заложенные в его основу принципы, позволяющие воспитывать молодых ученых и инженеров в соответствии с требованиями времени.

Желаем всем сотрудникам кафедры, научным руководителям, тем, кто отдает свои силы воспитанию новых поколений исследователей космоса, и всем, кому посчастливилось пройти эту замечательную школу, чтобы вам и впредь сопутствовали творческие успехи  и незабываемое чувство физтеховского братства.

Ректорат, деканат ФПФЭ

Выпуск №23(1838)-24.11.09.