В 2021 году, объявленном в России Годом науки и технологий, апрель — особый месяц: 60 лет назад первый человек поднялся на околоземную орбиту. С тех пор освоение космического пространства и изучение процессов, происходящих во Вселенной, остаются приоритетными направлениями в ряде стран. Россия, всегда обладавшая мощной космической инфраструктурой, и сегодня продолжает развивать их.
Рассказываем, над чем работают российские учёные в ведущих отечественных центрах космической науки.
Есть ли жизнь на Марсе?
Институт космических исследований РАН — головной институт в системе Российской академии наук по исследованию и использованию космического пространства и большинству научных проектов Федеральной космической программы. Он ведёт работы практически по всем направлениям науки о космосе.
ИКИ РАН — это также центр космического приборостроения. Изготовленная и испытанная в нём аппаратура работает на космических аппаратах, в том числе зарубежных, а также на Международной космической станции. На модернизацию собственной испытательной базы ИКИ РАН в рамках нацпроекта «Наука и университеты» был выделен грант. Сегодня возможности этой базы используются во всех проектах института, а научные результаты и данные, полученные с помощью созданных там приборов, широко цитируются в научной периодике.
В 2018 году в рамках программы гранта Правительства РФ в институте была открыта лаборатория фундаментальной и прикладной рентгеновской астрофизики. В ней создаётся производственная база рентгеновских детекторов нового поколения. Они в первую очередь будут использоваться в системах рентгеновской навигации, которые позволят космическим аппаратам автономно ориентироваться в пространстве при дальних полётах.
К важнейшим проектам ИКИ РАН можно отнести космическую астрофизическую обсерваторию «Спектр-РГ». Она была выведена в космос 13 июля 2019 года. Её главная задача — обзор всего неба в рентгеновском диапазоне с помощью двух уникальных телескопов: eROSITA и ART-XC. Последний создавался в ИКИ РАН.
Сейчас обсерватория проводит третий обзор неба. Всего за время её работы будет выполнено 8 обзоров, в результате учёные получат самую подробную карту обозримой Вселенной в рентгеновском диапазоне волн. Ожидается, что будет обнаружено около 100 тысяч массивных скоплений галактик, около 3 миллионов сверхмассивных чёрных дыр в ядрах галактик, сотни тысяч звёзд и десятки тысяч звездообразующих галактик, а также детально исследованы свойства горячей межзвёздной и межгалактической плазмы.
Помимо прочего, ИКИ РАН специализируется на проектах изучения Луны. На октябрь 2021 года намечен старт посадочного аппарата «Луна-25», в 2024-м ожидается запуск «Луны-26», а в 2025-м — «Луны-27». Цель этих миссий — исследование южных полярных областей спутника Земли с точки зрения их пригодности для дальнейшего освоения, а также составление подробной карты Луны и отработка технологий посадки. В Институте подготовлены научные программы миссий, создаются и испытываются приборы, в том числе комплекс, который позволит получить образцы лунного грунта и доставить их к приборам на борту аппарата.
ИКИ РАН — одна из основных организаций с российской стороны в проекте «ЭкзоМарс», который совместно реализуют «Роскосмос» и Европейское космическое агентство. Основная цель — изучение Марса и поиск возможных следов прошлой или настоящей жизни на нём.
Первая миссия «ЭкзоМарс-2016» была успешно выведена в космос пять лет назад. С весны 2018 года её главный аппарат TGO работает на орбите вокруг Марса. На его борту четыре научных прибора, два из которых сделаны в ИКИ РАН.
Вторая миссия, «ЭкзоМарс-2022», будет запущена летом 2022 года. Она включает в себя два аппарата. Первый — автоматический марсоход «Розалинд Франклин» («Rosalind Franklin»), на котором будут стоять приборы, изготовленные ИКИ РАН. Второй — посадочная платформа «Казачок» («Kazachok»). Она должна доставить марсоход на поверхность Красной планеты. Платформа создаётся в России при поддержке ИКИ РАН. После схода с неё марсохода она начнёт работать как долгоживущая автономная научная станция.
Радиотелескоп диаметром 5 тысяч километров
Институт прикладной астрономии РАН — один из крупнейших астрономических институтов мира. Его сотрудники проводят исследования в области новых методов радиоастрономии, астрометрии, геодинамикии и космической геодезии на основе высокоточных наблюдений.
В начале XXI века под руководством ИПА РАН была создана уникальная система «Квазар-КВО». В неё вошли три радиотелескопа, расположенных в разных точках страны: «Светлое» (Ленинградская область), «Зеленчукская» (Карачаево-Черкесия) и «Бадары» (Бурятия). Это единственная в России постоянно действующая сеть обсерваторий, на которых сосредоточены все средства космической геодезии: радиотелескопы, ГЛОНАСС-/GPS-приёмники, квантово-оптические системы, система ультразвукового исследования DORIS.
Треугольник из трёх телескопов замкнут в единую наблюдательную сеть спутниковыми каналами связи. Таким образом, «Квазар-КВО» образует глобальный радиотелескоп, эквивалентный радиотелескопу с диаметром зеркала около 5 тысяч километров! По сути, это базовая система фундаментального координатно-временного обеспечения России. Одна из задач, решаемых комплексом, — высокоточный мониторинг неравномерности вращения Земли. Получаемые с помощью «Квазар-КВО» данные используются для космических проектов, в том числе для поддержки работы глобальной спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС. Другая прикладная задача — сверхточное определение мирового времени.
В 2020 году ИПА РАН получил грант на обновление приборной базы в рамках нацпроекта «Наука и университеты». Эти средства позволили внедрить принципиально новый тип измерений в работу комплекса «Квазар-КВО» — гравиметрические измерения. Оборудование помогло расширить его наблюдательные возможности.
Кроме того, благодаря гранту институт смог оснастить обсерватории комплекса автоматизированными системами для отслеживания космического мусора в околоземном пространстве и наблюдений за малыми телами Солнечной системы, включая объекты, сближающиеся с Землей. Обновление приборной базы дало возможность расширить круг задач, решаемых уникальным комплексом «Квазар-КВО», и повысить его эффективность. 
Как измерить звезду?
Специальная астрофизическая обсерватория РАН (САО РАН) — научная астрономическая организация, на базе которой действуют уникальные установки: Большой телескоп азимутальный (БТА) и радиотелескоп РАТАН-600. Это одни из крупнейших телескопов в мире.
Телескопы САО РАН отличает многофункциональность и способность решать разнообразные задачи эффективными методами наземной астрономии. Но для получения результатов мирового уровня и поддержания конкурентоспособности методы наблюдений должны постоянно совершенствоваться, а научное оборудование — соответствовать современным вызовам большой науки. В 2019-2020 годах благодаря нацпроекту «Наука и университеты» САО РАН приобрёл новые приборы.
С их помощью учёные САО РАН исследуют относительно яркие звёзды нашей галактики и измеряют их характеристики: температуру, силу тяжести, химический состав, звёздный ветер, скорость движения относительно Солнца. В 2021 году на одном их спектрографов проводится исследование протопланетарных и планетарных туманностей. Это финальные стадии эволюции звёзд солнечной массы. Спектрографы САО РАН позволяют исследовать активные ядра галактик и процессы звездообразования в них, а также наблюдать за шаровыми скоплениями для построения моделей эволюции звёзд и их химического состава.
Многоканальная астрономия сегодня является одним из самых актуальных направлений науки. Техническое оснащение Специальной астрофизической обсерватории РАН позволяет регистрировать слабый космический радиосигнал с высокой точностью и исследовать первые сверхмассивные чёрные дыры Вселенной на расстоянии миллиардов световых лет от нас.
Учёные САО РАН также изучают природу быстрых радиовсплесков. Считается, что они возникают при слиянии массивных чёрных дыр, но до конца этот процесс ещё не изучен.
