Россия возвращается в группу технологических лидер

Узок круг этих революционеров.

Сегодня уже ни для кого не секрет, что в 20 веке Россия, в лице СССР, имела практически неограниченный научно-технический потенциал, до конца никем не реализованный до сих пор. Многие достижения и задумки оказалось проще уничтожить, чем шаг за шагом, падая и вставая, ошибаясь и прорываясь, создавать уникальные изделия и запредельные научные прорывы.

Так, почти разрушенной и обескровленной, страна вошла в 21 век, постепенно выстраивая свой дом и по крохам, со скудными средствами, восстанавливая утерянные компетенции.

В этой статье, разделённой на несколько разделов, будет представлен ряд критичных направлений, в которых России удалось не только не утерять былые компетенции, но и добиться выдающихся результатов, возвращающих нашей стране научно-техническое лидерство как раз в тех областях, которых нас с упоением старались лишить демократизаторы 90-х и их заокеанские советники. По-умолчанию, затрагивать ВПК не буду, хотя все конечно же понимают, что без пресловутого «двойного назначения» сейчас, в общем-то, никуда.

1. Космос.

В космос, с той или иной степенью успешности, летают и запускают аппараты многие. С одной стороны, за пределами атмосферы становится всё теснее, с другой стороны, действительных игроков на пальцах одной руки: Евросоюз, Россия, США и примкнувший к ним Китай.

Кроме самих запусков ракет, как со спутниками (в интересах различных заказчиков), так и с людьми (для научных околоземных экспериментов и изучения ближнего космоса), на что прежде всего обращает внимание статистика и что, на самом деле, интересно лишь на длинных дистанциях, есть ещё кое-что, о чём знают немногие и где идёт настоящая схватка за лидерство.

Это, прежде всего, создание совершенных технологий изучения дальнего космоса, где без космических телескопов никуда.

Для справки: космические телескопы работают в различных типах и диапазонах излучений:
- видимое излучение,
- гамма-излучение,
- инфракрасное излучение,
- микроволновое излучение,
- радио-излучение,
- рентгеновское излучение,
- ультрафиолетовое излучение.

Есть ещё телескопы-детекторы космических частиц, а также кое-кто планирует создать телескоп для изучения гравитационных волн.

В принципе, в космосе уже достаточно много аппаратов, самыми публично-известными из которых являются телескопы именно видимого излучения: «Хаббл» (США и ЕС), «Кеплер» (США) и «Сюньтянь» (Китай).

Каждый из типов телескопов обладает своими преимуществами и недостатками. К числу недостатков относятся, прежде всего, жёсткие ограничения, накладываемые самим космосом: телескоп как бы специализируется на приём одного излучении и лишь в определённом диапазоне, когда различные космические тела, скопления и пылевые облака тормозят и блокируют одни излучения и пропускают другие.

В этом смысле, специалисты давно определились — самым интересным является рентгеновское излучение, способное проникать фактически через любую материю, протискиваясь сквозь атомы и, как и при привычной всем рентгеноскопии, оставлять чёткий отпечаток тела и внутреннего строения материи.

Сейчас в космосе работают, как минимум, два телескопа рентгеновского излучения: «Чандра» (США), летает по геоцентрической высокоапогейной орбите на высоте 105000 км и «XMM-Newton» (ЕС) на эллиптической орбите с высотой от 7000 до 114000 км, которые принимают рентгеновское излучение в диапазоне до 10 кэВ.

А теперь, наконец, про российский телескоп с непростой судьбой, задуманный нашими учёными ещё более 30-ти лет назад.

13 июля с космодрома Байконур стартовала ракета «Протон-М», которая вывела в космос обсерваторию «Спектр-РГ», которая как раз и включает в себя космический телескоп рентгеновского излучения. В настоящее время разгонный блок развернул солнечные батареи и движется к своему месту назначения: гелиоцентрическая орбита в точке Лагранжа L2, расположенной на расстоянии 1,5 млн км от Земли.

Чем интересна точка Лагранда L2?

Это место в космосе, расположенное за Землёй с противоположной стороны от Солнца, где теоретически находится точка естественного гравитационного равновесия, что создаёт уникальную возможность с малыми затратами сохранять положение тела относительно Земли и Солнца. Также, учитывая постоянную тень при совпадении видимых диаметров Земли и Солнца, это самое удобное место для наблюдений за космосом — мечта любого астронома находиться всегда в тени.

При этом, российский рентгеновский телескоп в обсерватории «Спектр-РГ» — это уникальный аппарат, работающий в диапазоне рентгеновского излучения, недостижимым сегодня никому в мире — до 30 кэВ, то есть в чрезвычайно жёстком рентгеновском диапазоне.

Что это даёт?

Простую вещь: добраться до самого дальнего космоса, куда никто пока добраться не может.

Дело в том, что  жёсткий рентген излучает любое космическое тело, пронизывая рентгеновским излучением весь космос, практически независимо от расстояния. При этом, особый интерес к тем самым легендарным чёрным дырам, а также к активным ядрам молодых галактик и квазаров, и удалённых квазизвёздных объектов, которые вообще не видны в видимом спектре либо из-за удалённости, либо из-за его блокирования, как в случае чёрных дыр. Зато увидеть их все во всей красе можно именно в рентгеновском спектре, так как к нам от них доходит именно самый коротковолновый жёсткий рентген. Он же как раз способен оторваться от чёрной дыры за счёт нескольких эффектов от падающей на неё массы и он же способен преодолеть любое расстояние (миллионы и миллиарды световых лет) от самых удалённых квазаров или ядер активных галактик.

Как этого достигли?

Основная трудность работы с жёстким рентгеном — он прошивает насквозь любые линзы, даже их не заметив. В связи с этим, ещё давно была придумана схема с косым падением рентгена на систему плоских зеркал. Тогда квант рентгеновского излучения, движущийся под малым углом к зеркалу, вынужденно отражается, так как по касательной попадает на плотный частокол атомов и уходит в точку фокуса.

За этой геометрией возникают запредельные требования к полировке плоского зеркала на уровне единиц нанометров, что и сделали в России впервые в мире.

И ещё: обсерватория «Спектр-РГ» включает в себя два телескопа: российский ART-XC, производства Института космических исследований РАН и РФЯЦ-ВНИИЭФ, и немецкий eROSITA — институт Макса Планка. Немцы не смогли добиться нужного качества полировки, поэтому их телескоп будет работать в том же диапазоне излучения до 10 кэВ. Зато в паре они смогут создавать картинку, недоступную до этого никому.

В заключение несколько слов о перспективах работы «Спектр-РГ»: запланированный срок службы (без возможных продлений) обсерватории 6,5-7,5 лет. Прибудет он в точку Лагранжа L2 через 100 дней — примерно в конце октября. Далее его необходимо зафиксировать с помощью двигателей и впоследствии, учитывая неустойчивое равновесие, всё время подправлять, тратя топливо, пока оно не израсходуется.

В течение четырёх-пяти лет телескопы будут делать последовательные карты всего неба, совершая полные обороты вместе с Землёй, фиксируя изменения во вселенной. Потом специалисты расшифруют карты, определят наиболее интересные точки и вся работа обсерватории на два-три года вперёд сосредоточится именно на них: на активных галактиках и, возможно, на тех самых чёрных дырах, не дающих покоя человечеству вот уже как более 200 лет.

И всё это богатство предстоящих открытий стало возможным благодаря российским учёным и инженерам — достойным продолжателям великой советской науки.

***

Следующая глава будет посвящена возрождению российского авиационного двигателестроения — такой же области компетенций избранных, как и космос.