Локаторы харьковского Радиоастрономического института установлены даже в Пентагоне

Сейчас с новой силой заговорили о необходимости обновления страны, вывода Украины на новый уровень развития. Роль импульса в этом процессе отводится инновационным технологиям. Часть их планируется закупать за рубежом, а остальные – развивать за счет собственного интеллектуального потенциала, который, как заявляют разработчики программы, в Украине довольно высок. Корреспонденту "STATUS QUO" удалось побывать в одном из интеллектуальных центров, где датчик интеллекта (если бы такой существовал), буквально "зашкаливал" бы. Речь идет об одном из самых известных в научном мире харьковских научных центров - Радиоастрономическом институте Национальной академии наук, который в 2010 г. отметил 25-летие. О том, как живется радиоастрономам, рассказал директор института Леонид Литвиненко.

- В прошлом году институт отметил 25-летие. Можно ли подвести итоги деятельности учреждения?

- Самый главный итог в том, что институт состоялся, в нем работает более 300 человек, половина из которых - научные сотрудники. Среди ученых около 30 докторов наук, 80 кандидатов наук, шестеро членов Национальной академии наук Украины. Наш институт в масштабах Харькова по количеству персонала - один из средних. Есть институты и меньше (в которых меньше ста сотрудников), и больше - например, ХФТИ, в котором работает больше тысячи человек. Для такого института, как наш, шесть членов Национальной академии наук - это хороший результат. Например, в ИРЭ им. А. Усикова, который в два раза больше нашего по численности сотрудников, таковых всего четыре.

Еще один итог в том, что институт имеет развитую экспериментальную базу – систему радиотелескопов. Один из них - УТР-2, который расположен в 80 километрах от Харькова, является самым большим и совершенным в мире инструментом декаметрового диапазона радиоволн, несмотря на то, что его построили лет 30 назад. Телескоп постоянно модернизируется и совершенствуется. Антенны остаются теми же, но электронное оснащение очень быстро меняется. Еще 20 лет назад аппаратный зал радиотелескопа выглядел совсем по-другому. Его облик изменили цифровые технологии.

- Что хорошего принесли цифровые технологии?

- Аппаратура стала намного совершенней, улучшились характеристики радиотелескопа. Раньше информация из космоса принималась по 60 каналам, а сейчас - по 81 тыс. 920. Чувствительность и полоса принимаемых частот резко возросли. Если попытаться обозначить произошедшие изменения цифрой, то получится, что телескоп стал в несколько тысяч раз более мощным, чем это было 25 лет назад. Совершенствованием телескопа занимаются сотрудники института, так как это очень тонкая работа и нужна очень высокая квалификация. В распоряжении ученых института есть еще несколько телескопов, которые предназначены для исследований космического излучения в других диапазонах радиоволн.

УТР-2 работает на длинах волн порядка 10 метров (декаметры), при этом используется принцип фазированной решетки. Телескоп РТ-70 возле Евпатории имеет параболическую антенну и работает на дециметровых и сантиметровых длинах волн. Есть еще телескоп РТ-22 в Крыму возле Симеиза для миллиметрового диапазона радиоволн.

Наш институт - головная организация по радиоастрономическим исследованиям в Украине, и наши сотрудники работают на всех этих телескопах. На РТ-70 постоянно находятся 10 сотрудников, когда проводятся важные наблюдения, приезжают и другие. РТ-70 принадлежит Национальному космическому агентству Украины. Телескоп в Симеизе принадлежит Крымской астрофизической обсерватории, и на его базе организован центр коллективного использования. Мы можем поставлять на него свою аппаратуру, разрабатывать, совершенствовать и испытывать новые системы.

- Строятся ли у нас в стране новые телескопы?

- Сейчас очень активно создается новый радиотелескоп рядом с УТР-2. Он называется ГУРТ - гигантский украинский радиотелескоп. Эффективная площадь УТР-2 около 150 тыс.кв.м, новый телескоп будет иметь площадь 1 млн.кв.м. На нем будут установлены антенны нового образца – так называемые активные, их размеры меньше, и они дешевле. Антенны производят специалисты института. Телескоп будет работать на новых физических принципах. На строительство телескопа в 2010 г. из госбюджета был выделен 1 млн.грн. Если будет выделяться в год по 1 млн.грн., то через четыре года инструмент будет готов.

- Что интересного удалось "рассмотреть" с помощью радиотелескопов?

- Многие результаты наблюдений уникальны, они получены впервые в мире. Например, было принято низкочастотное излучение пульсаров, обнаружены высоковозбужденные атомы в космосе, исследовались вспыхивающие звезды, особенности излучения Юпитера, были обнаружены молнии на Сатурне, в общем - очень много интересных результатов, которые влияют на наши представления о Вселенной. Они влияют даже на развитие смежных наук. Например, обнаружение высоковозбужденных атомов углерода в космосе было неожиданным для физиков-теоретиков. Оказалось, что могут существовать атомы, размеры которых достигают половины миллиметра. Такой атом можно было бы рассмотреть даже невооруженным глазом.

Мы исследуем все космические объекты, которые испускают радиоизлучение. Раньше нужно было долго накапливать и изучать сигналы, сейчас удается наблюдать быстротекущие процессы, например, в пульсарах. Такая возможность появилась за счет повышения чувствительности радиотелескопа.

- Над чем сейчас работают астрофизики?

- В связи с тем, что в конце прошлого века было зафиксировано ускоренное расширение Вселенной, сейчас много говорят о т.н. темной материи. В соответствии с теорией, объясняющей ускоренное расширение, должна существовать темная материя, и ее поиском сейчас занимаются многие астрономы, в том числе и ученые нашего института. Есть эксперименты, которые косвенным образом могут подтвердить или опровергнуть эту теорию. Одно из явлений - гравитационные линзы. Если на пути луча зрения от очень далеких объектов возникает массивное тело - например, галактика, то, в соответствии с теорией относительности, в гравитационном поле этого тела траектория лучей искривляется, и мы видим не одно изображение далекого объекта, а два или несколько. Получаются гравитационные "космические миражи". По углу отклонения луча можно судить о массе отклоняющего тела. Оно состоит из видимой массы, которую мы можем наблюдать, и из так называемой темной массы. Темная масса взаимодействует с обычной только путем гравитации. Но что такое "темная масса", наука не знает до сих пор. Возможно, это какие-то новые элементарные частицы, возможно - потухшие звезды или что-то подобное.

Наш институт внес свой вклад в объяснение этих явлений, в частности, вычисляя, какой должна быть масса, чтобы отклонять луч именно таким образом, как это наблюдается.

- Как давно проводятся эксперименты по изучению темной материи?

- Гравитационные линзы институт изучает уже лет двадцать. Но поскольку в последнее время возник повышенный интерес к этим явлениям, мы более внимательно стали искать возможности получения информации из наших экспериментов. Изучение нескольких гравитационных линз показало, что в массе астрономического объекта, которую можно оценить, если и есть темная материя, то ее не более 50%.

По теории, все, что существует, состоит из темной энергии (около 70% всего, что есть), порядка 25% - это темная материя (темная - потому что мы не можем ее наблюдать непосредственно, а только догадываемся по косвенных признакам, что она есть) и около 5% - обычное вещество, которое мы наблюдаем с помощью электромагнитных волн. Хотелось бы увидеть, что в массе гравитационных линз обычного вещества тоже около 5%, а темной материи в пять раз больше. Но по нашим данным получается, что это не так. Однако эксперименты были предварительными, и, может быть, нашим результатам найдется объяснение в рамках теории.

- Чем еще занимается институт кроме наблюдения за космическими объектами?

- Радиоастрономические наблюдения осложняют помехи. Например, в миллиметровом диапазоне помехи возникают из-за высокой влажности в приземном слое атмосферы до высоты 3-4 км. Поэтому в дождь миллиметровая астрономия не работает. В декаметровом диапазоне очень сильное влияние оказывает ионосфера. Иногда ионосфера настолько возбуждена, что идут очень сильные помехи. С этим явлением борются специальными ухищрениями - делают многополосный прием, а также пытаются исключить помехи при обработке сигнала. Это можно делать, если знаешь состояние ионосферы. Поэтому институт очень много внимания уделяет изучению ионосферы, а также магнитосферы, где тоже генерируются помехи. Эти исследования очень важны еще и потому, что ионосфера сильно влияет на радиосвязь. Ионосфера – это среда обитания космических аппаратов, а последние десятилетия – еще и людей на Международной космической станции.

Еще одно направление деятельности института - радиолокационная астрономия. Передатчиком сигналов служит антенна телескопа РТ-70. Методами радиолокационной астрономии изучаются планеты, астероиды и космический мусор. Это очень интересное направление, для развития которого разрабатывается много уникальных приборов.

Радиоастрономия как экспериментальная наука возможна только потому, что ученым удалось создать совершенные инструменты. Однажды на научной конференции по радиоастрономии был представлен необычный экспонат. На столе лежал лист бумаги, на котором было написано: "Переверни меня". Перевернув лист, человек читал: "Перевернув меня, ты затратил столько энергии, сколько было принято всеми радиотелескопами Земли за все время существования радиоастрономии". Радиотелескопы улавливают космическое излучение с ничтожно малой энергией. Коллектив, который разрабатывает такие приборы, очень квалифицированный. Поэтому еще одно направление деятельности института - создание современных радиотехнических систем на продажу. За счет этой деятельности институт выживает в настоящее трудное время, выполняя одновременно свою основную цель – развитие фундаментальной науки.

- Какие приборы производятся в институте, какие страны их заказывают?

- Выполняем заказы иностранных фирм на разработку разнообразного радиолокационного оборудования, в частности - метеорологических радаров. Приборы поставляются в развитые страны - Великобританию, Германию, США. Даже в Пентагоне стоит наш метеорологический локатор.

Мы создаем также радиолокаторы с синтезированной апертурой для наблюдения Земли. Среди заказчиков - Пакистан, Турция и Китай. Производятся радиолокаторы для обеспечения безопасности полетов. Один из последних заказов на локатор для вертолетов выполнен для Южной Кореи. Прибор позволяет в ночное время видеть линии электропередачи, избегать катастроф при посадке.

Для Германии делаем метеорологический радиолокатор нового типа для использования в гражданской авиации. Он работает в миллиметровом диапазоне.

- А почему, например, Германия заказывает у вас радары, разве у них нет своих разработок?

- У нас локатор такого же качества, а может быть, даже и лучше, чем у одной международной фирмы. Это наш конкурент, и мы эту конкуренцию выдерживаем.

- А как идет сотрудничество с отечественными заказчиками?

- Все, что мы делаем для зарубежных заказчиков, было бы хорошо использовать и в нашей стране. Но в Украине, к сожалению, нет денег, чтобы заказывать эту аппаратуру. У нас есть хорошие предложения для малой авиации, например, приборы для составления земельного кадастра. Мы можем делать для Украины, и уже делаем для зарубежных заказчиков, радиолокатор бокового обзора, который снимает местность с хорошей привязкой и высоким разрешением. Можно увидеть отдельно стоящее дерево, автомобиль, гараж, можно наблюдать состояние посевов. Весит такое оборудование до 30 кг. Оно подойдет и для беспилотников, и для вертолетов. Периодически связываются с нами энтузиасты, в том числе и разработчики беспилотников. Но… у них нет денег, а наш институт - организация неприбыльная, собственных финансов для изготовления аппаратуры у нас нет.

- Сколько платят институту за радары?

- Германия платит около 120 тыс.долл. В 2009 г. на поставках разработанного наукоемкого оборудования институт заработал почти 40% общего бюджета института, а в 2010 г. такого результата не удалось получить, так как у нас были сложности с оформлением контрактов. Без денег от продажи локаторов институт не выжил бы, так как государство финансирует всего половину минимальных потребностей института.

- Если бы вдруг государство решило инвестировать науку, какой объем инвестиций мог бы освоить институт?

- Во-первых, давайте поймем, зачем нам нужны инвестиции. Нам нужно серьезно обновлять приборный парк. Закупать криогенное оборудование, сложные измерительные приборы, компьютерную технику. Ведь каждые пять лет появляются существенно более производительные системы. Для закупки нового оборудования нужно около 1 млн. долл. в год. Тогда можно было бы действительно провести полное переоснащение института.

Мы находимся в тяжелой ситуации, так как наши сотрудники могут ездить за границу и обмениваться опытом только за счет заграничных грантов. У нас нет средств оплачивать им заграничные командировки. А для того, чтобы активно участвовать в международной кооперации, нужно, чтобы нас знали. Ведущих ученых, конечно, знают, а как быть с молодежью? Как провести в Харькове хорошую научную конференцию? Для этого нужны средства.

- Поддерживает ли государство стремление института заниматься хоздоговорной деятельностью, чтобы ученые сами себя обеспечили средствами?

- У нас в стране много вещей, которые даже этой деятельностью мешают заниматься. После заключения контракта на разработку локатора с зарубежной фирмой мы получаем предоплату, и деньги мгновенно становятся бюджетными. А отсюда следует, что мы должны для закупки комплектующих проводить тендеры, как для расходования государственных средств. В нашей стране тендеры затягиваются на полгода, а контракт может быть рассчитан на примерно такой же срок. Заказчику сложно объяснить такую ситуацию. Это нонсенс. Если институт заработал деньги, то почему они должны становиться бюджетными? Мы же не последние идиоты, чтобы закупать комплектующие дороже, чем нужно. Тендеры - глупость в данной ситуации.

- Давайте вернемся к науке. Если ставится задача перевести страну на инновационные рельсы, то, наверное, нужна популяризация науки?

- Безусловно. Этим должно заниматься государство, оказывая поддержку издательствам, которые заказывали бы книги ученым. А то ведь получается нелепость. Если наш сотрудник напишет научно-популярную книгу или учебник, то его нужно где-то издать, а это очень сложно. Раньше была популярная серия "Квант", популяризацией науки занималось общество "Знание". Издательства были заинтересованы, чтобы выходила качественная продукция, сами искали авторов, заключали с ними договоры. Это и сейчас должно быть государственной политикой. А мы с удовольствием принимаем экскурсии на наши радиотелескопы. Хотелось бы делать это чаще.

- Сейчас много говорят об "утечке мозгов". Коснулась ли радиоастрономов эта проблема?

- Кое-кто уехал, конечно. Мы от этого не сильно страдаем, но проблема есть. Если бы ученый уехал, набрался опыта, а затем вернулся, то это было бы прекрасно. Но на моей памяти за последние 25 лет вернулся только один человек.

Еще одна сторона проблемы в том, что сейчас очень плохо с молодым пополнением. И не только потому, что уменьшилось число выпускников вузов, а потому что у них низкий образовательный уровень. Дело в том, что качество образования неуклонно снижается.

- Возможна ли кооперация ученых Украины с учеными других стран?

- Кооперация возможна. Например, у нас очень тесные связи с Россией. Летом 2011 г. будет запущен на сложную высокую орбиту космический радиотелескоп. Запускает его Россия. Цель запуска - создание наземно-космического интерферометра (НКИ), смысл которого заключается в совместной работе космического и наземных радиотелескопов. На Земле такие радиоинтерферометры есть, они работают в международных сетях. Но у них маленькая база, и значит - малое разрешение (до 1 угловой сек.). Наземно-космический интерферометр сможет иметь разрешение в миллион раз лучше. Можно будет рассмотреть объекты, о структуре которых мы можем только догадываться. Это, например, нейтронные звезды, размеры которых составляют нескольких километров. Сейчас мы их видим как точку, рассмотреть детали их структуры мы не можем. В общем, есть много применений такому интерферометру.

В создании НКИ участвуют многие страны, в том числе и Украина. Мы очень активно участвуем в подготовке плеча этого интерферометра в Евпатории. Россияне рассматривают евпаторийский радиотелескоп как основное наземное плечо интерферометра. Мы уже несколько лет ведем подготовку по созданию приемных систем этого телескопа, тесно взаимодействуя с российскими учеными. Общий руководитель этого международного проекта - выдающийся российский астрофизик, академик Н. С. Кардашев.

Другая совместная работа связана с исследованием ионосферы. Она ведется с Институтом солнечно-земных связей, который находится в Иркутске. Еще одна - с Московским институтом радиотехники и электроники. Она связана с разработкой новых подходов к созданию радиоэлектронных систем. Эти проекты финансируются порознь: Россия - свою часть программы, а Украина - свою.

- Что ожидает украинскую радиоастрономию?

- Большие надежды у нас связаны с ГУРТом. Уже сейчас на действующем телескопе УТР-2 мы получаем около 70% мировой информации из космоса в декаметровом диапазоне. ГУРТ будет еще более совершенным и могучим. Развитие декаметровой радиоастрономии в мире будет идти за счет увеличения мощности телескопов, повышения их разрешающей способности. Строятся большие телескопы и в других странах. Один из них – в Голландии.

Еще один ресурс – повышение качества обработки сигнала. 20 лет назад информацию записывали самописцы, и для обнаружения нужной информации нужно было долго изучать эти записи. Сейчас благодаря вычислительным программам все получается гораздо быстрее. Большие надежды связываются с системой, которая называется ГРИД. Это высокопроизводительная сеть, объединяющая вычислительные средства разных организаций. В нашем институте есть большой кластер этой сети. Он соединен скоростной оптоволоконной линией с другими кластерами и имеет выход в Европу с базой в Европейском центре ядерных исследований (Швейцария). Скорости обработки в ГРИД огромные: если не хватает вычислительных ресурсов своего кластера, то подключаются ресурсы других.

Наш новый телескоп ГУРТ будет подключен к ГРИД. Оптоволоконная кабельная линия для подключения действующего радиотелескопа УТР-2 к ГРИД будет введена в эксплуатацию в 2011 г. Средства на программу создания ГРИД-системы обработки сигналов радиотелескопа выделяет Национальная академия наук Украины.

- Что нового планируется в сфере создания локаторов?

- В этой сфере перспектива связана с освоением новых диапазонов радиоволн. Сейчас метеорологические радиолокаторы работают на длине волны 2 см, а более перспективными будут локаторы с волной в несколько миллиметров. Они будут дороже, так как придется изобретать новые конструкторские решения, но возможностей у них больше. Очень много работ будет вестись по системам апертурного синтеза. Это радары, которые устанавливают на самолетах и спутниках для наблюдения за поверхностью Земли. Будут разрабатываться новые методы обработки сигналов. Таким образом, перспективы развития этого направления очень хороши. Предстоит много интересной работы.