Российские ученые подвели итоги научной работы по направлению «Экспериментальная лабораторная астрофизика и геофизика» Национального центра физики и математики (НЦФМ). Заседание Научно-технического совета прошло в Институте космических исследований (ИКИ) РАН. Ученые из ИКИ РАН, Института прикладной физики (ИПФ) РАН, Объединенного института высоких температур РАН, Института лазерной физики СО РАН и других научных организаций научной кооперации НЦФМ представили 16 докладов о научных результатах, достигнутых в 2022 году при поддержке Госкорпорации «Росатом».

В 2023 году исследователи запланировали создание сразу двух новых лабораторий на базе НЦФМ: для моделирования плазменно-пылевой экзосферы безатмосферных тел Солнечной системы и моделирования влияния возмущений физических полей и химического состава атмосферы на процессы фотосинтеза.

Научный руководитель ИКИ РАН, академик РАН, председатель и научный руководитель секции НТС НЦФМ «Экспериментальная лабораторная астрофизика и геофизика» Лев Зелёный сообщил коллегам из Научно-технического совета: «Сегодня мы рассмотрим семь поднаправлений нашей секции, коллеги представят доклады о результатах своей работы, и мы обсудим научные задачи на 2023–2025 годы. Ещё более масштабная встреча состоится в конце января-начале февраля в Сарове, где у нас будет больше времени для представления всех докладов и дискуссий. Учитывая очевидный приоритет лунной тематики (в 2023 планируется долгожданный полет на Луну российской автоматической станции «Луна-25»), предлагаю сконцентрировать усилия в ближайшие годы на создании установки для пылевой плазмы и лаборатории для моделирования влияния разных факторов на фотосинтез».

Заместитель научного руководителя НЦФМ — главный ученый секретарь НЦФМ, академик РАН Дмитрий Бисикало сообщил: «На реализацию научной программы НЦФМ в 2023–2025 годах выделены средства из федерального бюджета. Сегодня важно обсудить, какие лаборатории развернутся на базе НЦФМ в Сарове, чтобы четко понимать, как эффективно использовать бюджет для создания научной инфраструктуры и проведения исследований».

Коллектив из 15-ти молодых исследователей из ИКИ РАН и ИРФ РАН планирует в следующем году провести «быстрый старт» лаборатории для моделирования плазменно-пылевой динамики безатмосферных тел на базе НЦФМ. В помещении размером около 80–200 квадратных метров собираются разместить установку по изучению пылевой плазмы при низких давлениях. Она позволит моделировать, к примеру, влияние частиц лунной пыли на работу элементов и систем космических аппаратов, на функционирование костюмов астронавтов, солнечных батарей, оптики. С этими знаниями ученые смогут разработать методы защиты от подобной пыли на Луне и в атмосфере Марса.

Визуализация возможной колонии на Луне / ©Globallookpress

«Как биолог на нашем совещании я выгляжу несколько инородно. Расскажу, как мы присоединились к работам в рамках НЦФМ. Наши исследователи внесли вклад в изучение механизмов генерации и распространения электрических сигналов у растений. Мы развиваем методы фенотипирования, можем дать информацию не только о структуре объекта, но и об активности процессов, которые протекают внутри растений. Речь идет в первую очередь об активности фотосинтеза», — рассказал старший научный сотрудник ИПФ РАН (Нижний Новгород), заведующий кафедрой биофизики ННГУ Владимир Воденеев.

Ученые из Нижнего Новгорода планируют анализировать влияние гео- и астрофизических факторов на развитие растений в еще одной будущей лаборатории НЦФМ.

«Лаборатория, которую мы планируем создать, будет состоять из нескольких модулей, и в ее основе будет установка для моделирования различных условий: света, температуры, давления, влажности почвы и воздуха, ионизирующего излучения и магнитных полей, гравитации и химического состава среды», — уточнила Марина Гринберг, младший научный сотрудник ННГУ.

Эти фундаментальные знания позволят составить рекомендации для усовершенствования экосистем космических станций, где в будущем смогут жить люди и выращивать для себя пищу.

Один из оранжевых цветков циннии, выращенных на борту Международной космической станции в январе 2016 года / ©NASA

Другая группа исследователей из НИЦ «Курчатовский институт», ФИ РАН и МФТИ планирует создать на базе НЦФМ лабораторию для моделирования астрофизических струйных выбросов на сильноточных установках типа «плазменный фокус». Плазмофокусная установка позволит изучать радиационные эффекты, взаимодействие плазменного потока с фоновой средой и другие направления физики плазмы. Ученые разработали блок-схему установки и описали основные функциональные узлы и условия, необходимые для ее создания.

В 2022 году специалисты научной кооперации НЦФМ не только создали проекты передовых лабораторий Национального центра, но и провели исследования на экспериментальной базе своих институтов. Например, ученые из ИПФ РАН моделировали динамику импульсных плазменных процессов на крупномасштабном комплексе уникальных установок «Крот», который позволяет воспроизводить явления, аналогичные тем, что происходят в ионизированных оболочках Земли и в космической плазме.

В заключение работы секции НТС НЦФМ «Экспериментальная лабораторная астрофизика и геофизика» исследователи наметили планы работы на будущий год. Ученые утвердили, какие лаборатории начнут создавать в 2023 году на базе Национального центра: лабораторное моделирование плазменно-пылевой экзосферы безатмосферных тел Солнечной системы, а также лабораторное моделирование влияния возмущений физических полей и химического состава атмосферы на процессы фотосинтеза.

Для справки

НЦФМ создается в городе Сарове Нижегородской области по поручению Президента России. Национальный центр основан на экспериментальной и расчетной базе Российского федерального ядерного центра — ВНИИЭФ. Научную кооперацию НЦФМ составляют более 50 научных институтов, научно-исследовательских вузов и наукоёмких компаний. На территории Национального центра будет сооружен комплекс из научно-исследовательских корпусов, передовых лабораторий и установок класса «миди-сайенс» и «мега-сайенс». Образовательной частью НЦФМ стал филиал МГУ «МГУ Саров», где сегодня учатся больше сотни магистрантов и аспирантов.

Научная программа НЦФМ включает следующие направления: физика частиц и космология; исследования архитектуры суперкомпьютеров; математическое моделирование на супер-ЭВМ экса- и зеттафлопсной производительности; газодинамика и физика взрыва; физика высоких плотностей энергии; ядерная и радиационная физика, исследования в сильных и сверхсильных магнитных полях; физика изотопов водорода; искусственный интеллект и большие данные в технических, промышленных, природных и социальных системах; экспериментальная лабораторная астрофизика и геофизика.

Учредителями Национального центра выступают Госкорпорация «Росатом», РАН, Министерство науки и высшего образования России, МГУ, НИЦ «Курчатовский институт», ОИЯИ и РФЯЦ-ВНИИЭФ. Основные цели Национального центра — получение новых научных результатов мирового уровня, подготовка ученых высшей квалификации, воспитание новых научно-технологических лидеров, укрепление кадрового потенциала предприятий Госкорпорации «Росатом» и ключевых научных организаций России, повышение привлекательности российской науки для молодых ученых.

Правительство РФ ставит перед российским научным сообществом цель в кратчайшие сроки обеспечить технологическую независимость и переход промышленности на новейшие технологии. Государство и крупные компании направляют ресурсы на ускоренное развитие отечественной научно-исследовательской базы, создание необходимой инфраструктуры. Росатом и его предприятия принимают активное участие в этой работе.