6 февраля 1996 г. Великобритания передала антарктическую станцию "Фарадей" Украине. Станция стала называться "Академик Вернадский". Англичане безвозмездно передали станцию, потребовав лишь, чтобы в течение десяти лет новые хозяева не меняли профиль исследований, а их результаты передавали в мировые центры данных. Десять лет уже прошли, станция по-прежнему работает в заданном британцами направлении и продолжает поставлять научному содружеству результаты своих измерений. О работе станции "SQ" рассказал неоднократный участник антарктических экспедиций, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Радиоастрономического института НАН Украины Андрей Зализовский. Сфера научных интересов А. Зализовского - взаимодействие атмосферной и космической погодных систем, глобальные электромагнитные резонансы в околоземном космическом пространстве, ионосферное распространение радиоволн.
- Расскажите, в каких зимовках Вы участвовали?
- Я принимал участие в третьей, седьмой и одиннадцатой экспедициях - в 1998-1999, 2002-2003 и 2006-2007 годах соответственно. Собираюсь участвовать в 15-й антарктической экспедиции, которая начнется в марте 2010 г. Перед отправкой участники проходят медкомиссию, затем подготовительные сборы в городке Макаров-1 (Киевская обл.) и в марте их отправят в Антарктиду.
- А ведь раньше подготовительные сборы проходили в Харьковской области?
- В 2000-2005 годах сборы проходили в пос. Мартовая на Низкочастотной обсерватории Радиоастрономического института НАН Украины. Подготовку проходили зимовщики 6-й, 7-й, 8-й, 9-й и 10-й украинских антарктических экспедиций.
- Сколько человек будет участвовать в 15-й экспедиции?
- Десять человек. Это будет самая немногочисленная украинская экспедиция (предыдущие 14 экспедиций состояли из 11-15 зимовщиков). Такая малолюдность связана с финансовым кризисом - руководство Национального антарктического научного центра пытается таким образом сэкономить средства. На медкомиссию вызываются три харьковчанина. Одного вы уже знаете, второй – также сотрудник Радиоастрономического института Павел Силин, а также доктор Константин Даниленко, представляющий Харьковский онкологический центр. Все уже зимовали от одного до трех раз.
- Не планируется ли в экспедиции участие женщин?
- Пока не планируется. Однажды, во второй экспедиции, такой эксперимент был проведен, но оказался неудачным. Зимовка оказалась очень тяжелой для всех ее участников. В общем, можно было бы брать и женщин, но для этого нужно на более высоком уровне подбирать коллектив зимовщиков. Понятно, что собрать беспроблемный мужской коллектив проще, чем смешанный. К слову, в британское время за 49 зимовок на "Фарадее" не было ни одной женщины. Хотя в настоящее время на станциях других государств женщины-зимовщицы присутствуют.
- В чем же причина такой ситуации?
- Причина отсутствия женщин на "Фарадее"-"Вернадском" состоит, в первую очередь, в том, что наша станция - одна из наиболее изолированных в Антарктиде. На станции нет телевидения, интернета, возможности свободного общения по электронной почте. Наши контакты с родными и близкими ограничены редкими телефонными звонками через дорогостоящие спутниковые линии. Круг общения крайне узок.
Станция "Академик Вернадский" находится на острове площадью 1,5 квадратных километра. Добраться до станции можно только в летние три-четыре месяца. Причем даже летом это иногда проблематично. Для подхода к станции есть два узких пролива, которые иногда заблокированы айсбергами. В течение зимовки выход за пределы острова затруднен, так как лед между островами и материком, как правило, не стоит на месте, а "дышит". И на лодке не проплывешь, и на лыжах не проедешь. И получается, что коллектив изолирован довольно полно и долго. Соседние станции для нас недосягаемы. В общем, на станции формируется классический замкнутый коллектив, в котором что-либо изменить извне в течение года невозможно. Если в коллективе начинаются проблемы, их очень сложно разрешать. Я участвовал в третьей экспедиции и встретил участников экспериментальной второй, когда мы приехали их менять. Было очевидно, что люди друг от друга очень устали.
На других же станциях и круг общения значительно шире, и гораздо проще эвакуировать людей. Например, к расположенной в 60 км от нас американской станции "Палмер" ледоколы ходят почти круглый год, за исключением лишь трех зимних месяцев. А на английской станции "Розера", расположенной в 320 км от нас, в 1992 г. была построена взлетно-посадочная полоса, давшая возможность прилетать и улетать когда угодно. Собственно, после этого на "Розеру" стали брать на зимовку женщин.
- Как психологи участвуют в подборе персонала?
- На правах консультантов. Кстати, ожидается, что и в этом году в подборе персонала примет участие харьковчанин, профессор Института неврологии, наркологии и психиатрии АМН Украины Виктор Сухоруков. Он работает над проблемой подбора участников закрытых коллективов еще со времен СССР. Психологов, конечно, привлекают, но таких случаев, чтобы по их рекомендации кого-то не взяли в экспедицию, практически не бывает. Рекомендации ученых-психологов призваны помочь прогнозировать и решать возможные проблемы на зимовке.
- Сейчас действует программа работы украинской антарктической станции, разработанная на 2002 -2010 г. Что исследовали в рамках этой программы?
- Радиоастрономический институт работает в рамках направления "Физика верхней атмосферы и ближнего космоса". Собственно, это основное научное направление, ради которого станция была построена. В настоящее время продолжаются измерения полного содержания озона в атмосфере спектрофотометром Добсона, ведется вертикальное зондирование ионосферы, постоянно работает геомагнитная обсерватория. С 2000 года нами были начаты регулярные измерения электромагнитных колебаний в сверхнизкочастотном диапазоне.
Можно отметить, что широко известная в настоящее время озоновая "дыра" была открыта именно на станции "Фарадей", в той лаборатории, которая сейчас продолжает работать на "Вернадском". Первая публикация об уменьшении уровня озона в Антарктиде появилась в 1985 году и основывалась на измерениях, проведенных на британский станциях "Фарадей" и "Халли".
Начатые измерения в сверхнизкочастотном диапазоне позволили впервые в Южном полушарии наблюдать явление ионосферного альвеновского резонатора. Это резонатор магнитогидродинамических волн в ионосфере Земли. В настоящее время мы устойчиво наблюдаем и анализируем это явление и используем характеристики колебаний в оценке параметров околоземной плазмы.
В том же частотном диапазоне регистрируются сигналы, формируемые шумановским резонатором. Он образован всей поверхностью Земли и нижней кромкой ионосферы. Источником сигналов в этом резонаторе являются грозовые разряды. Антарктида отличается от остальных материков тем, что здесь нет своих, ближних гроз, которые являются помехами для этого вида измерений. Таким образом, на "Вернадском" ведется мониторинг глобальной грозовой активности планеты. Удается определять направление на главный центр грозовой активности в реальном времени.
Еще одна решаемая на станции задача – это локация сверхмощных молниевых разрядов. Они, кстати, направлены не на Землю, а в космос и просматриваются до высоты порядка 100 км. Приблизительно на тысячу классических молний приходится одна, которая бьет вверх.
Совместно с коллегами из Стенфордского университета (США) начаты наблюдения в диапазоне сверхдлинных волн. Эти волны дают информацию о состоянии области ионосферы, расположенной на высотах 60-90 км. Кроме того, в этом же частотном диапазоне регистрируются вистлеры. Источником вистлеров являются грозы в магнитосопряженном регионе (для нашей станции – это северо-восточное побережье США). Электромагнитная энергия грозового разряда просачивается в ионосферу, преобразуется в плазменную волну, которая распространяется вдоль силовой линии магнитного поля и принимается на станции. Анализируя дисперсию вистлеров, можно оценивать состояние плазмы вдоль силовой трубки геомагнитного поля.
Исследования более высоких слоев ионосферы (100-500 км) на станции ведутся методом вертикального зондирования с помощью ионозонда. Это радар, который работает в диапазоне частот от 1 до 23 МГц. Каждые 15 минут ионозонд излучает серию импульсов и регистрирует сигналы, отраженные от Е (высота 90-150 км) и F (150-500 км) областей ионосферы. С помощью ионозонда определяются количественные и качественные параметры этих областей ионосферы.
На станции также работает геомагнитная обсерватория, имеющая название по месту пребывания - AIA (архипелаг Аргентинские острова). Несколько лет назад данные геомагнитной обсерватории стали доступны в интернете (портал "ИНТЕРМАГНЕТ") в реальном времени. Данные обсерватории используются для анализа медленных, вековых вариаций геомагнитного поля, при расчете моделей магнитного поля Земли, оценке индексов магнитной активности, исследовании микропульсаций магнитного поля.
- Какие задачи решаются при помощи этих измерений?
- Первая группа задач связана с определением закономерностей распространения энергии от поверхности Земли и тропосферы и на высоты околоземного космического пространства. Второй класс задач - это мониторинг глобальной грозовой активности в СНЧ диапазоне. В его рамках ведется исследование природных резонансов в околоземном пространстве. Еще ряд задач относится к исследованию сверхдальнего распространения коротковолновых сигналов и использования сверхдальнего распространения КВ сигналов в задаче восстановления глобальных характеристик ионосферы.
- Что можно назвать из последних достижений в фундаментальных исследованиях?
- Из ярких достижений можно указать, что впервые в Южном полушарии Земли нашими учеными зарегистрированы сигналы ионосферного альвеновского резонанса. Исследования распространения энергии из нижних слоев атмосферы на высоты геокосмоса позволили понять роль озонового слоя в этом процессе. Вероятнее всего, слой озона является не только экраном для солнечного ультрафиолета, но и препятствует распространению внутренних атмосферных волн снизу вверх.
Изучение микропульсаций на станции "Вернадский" позволило выявить и объяснить вариации параметров их поляризации и использовать этот класс волн в диагностике параметров магнитосферы и ионосферы. Был описан эффект саморассеяния мощных волн на искусственных неоднородностях ионосферной плазмы.
- А что будет нового в исследованиях?
- Это будет развитие и модернизация исследований в тех же научных направлениях. Полностью изменить научное направление станции бессмысленно и невозможно. Будет совершенствоваться аппаратура, будут проводиться новые эксперименты. Например, мы планируем в 2011-2020 гг. развернуть СНЧ-обсерваторию в Арктике, которая совместно с "Вернадским" примет участие в проекте исследования глобальной грозовой активности.
В ближайшие три года планируются международные эксперименты в коротковолновом диапазоне с приемным пунктом на "Вернадском". С коллегами из США мы собираемся исследовать взаимодействие мощного КВ излучения с околоземной плазмой и сопутствующие ионосферные эффекты. С российскими коллегами из Института солнечно-земной физики СО РАН будет реализовано многопозиционное многочастотное зондирование ионосферы на сверхдальних радиолиниях. По поведению сигналов можно будет оценивать параметры околоземного космического пространства.
- Зачем нужны эти параметры?
- Ближний космос сейчас активно используется человечеством, это среда обитания огромного количества спутниковых систем и человека. Сейчас исследования ближнего космоса помимо фундаментального приобретают большое прикладное значение. Последние лет двадцать активно развивается научное направление, связанное с исследованием "космической погоды". Цель этой программы - непрерывный мониторинг и прогноз состояния околоземного пространства. Спутники –техника дорогостоящая, которая может выйти из строя из-за неблагоприятных "погодных условий" в геокосмосе. Если появится возможность прогнозировать эти условия, то можно будет заблаговременно принимать меры по защите спутников. Например, временно изменить ориентацию аппарата или выключить его, чтобы его не потерять. Статистика потерь спутников говорит о том, что параметры окружающей среды зачастую учитывались недостаточно.
- Что может в космосе навредить спутнику?
- От Солнца к Земле распространяется солнечный ветер. Это поток плазмы, в основном протонов и электронов. Когда Звезда спокойна, скорость этого потока - около 400 м/с и не очень большие концентрации. А когда Солнце активизируется, скорость солнечного ветра увеличивается до 1,5 тыс. м/с и его плотность резко усиливается. Сопровождается выброс коронарных масс Солнца вспышками рентгеновского и ультрафиолетового излучения, и спутникам приходится тяжело. Сейчас, кстати, активность нашей Звезды снова начинает расти.
- Какое отношение имеют измерения на станции к космической погоде?
- Мы производим мониторинг околоземного пространства на разных высотах по многим параметрам и обобщаем их, пытаясь найти закономерности, которые можно положить в основу прогнозирования. Например, ионосферное зондирование дает данные об электронной концентрации околоземной плазмы на тех высотах, где летают спутники.
- В чем важность мониторинга гроз и глобальных резонансов?
- Грозовая активность является составной частью климата нашей планеты. По тому, как изменяется расположение центров грозовой активности или меняется их мощность, можно судить о глобальных изменениях климата на Земле. Параметры глобальных резонаторов – это очень удобные индикаторы космической погоды. Мы видим, как параметры резонаторов меняются, как они реагируют на изменения потоков солнечного ветра. И еще одно замечание. Резонаторы – очень недорогой метод изучения влияния Солнца на климат, так как это пассивная диагностика. Измеряя параметры резонаторов, мы ничего не излучаем. Это экологически чистый и экономичный метод диагностики.
- А почему нельзя наблюдать непосредственно за Солнцем и, заметив там повышение активности, принимать меры?
- Можно, конечно, и такие наблюдения ведутся как с поверхности Земли, так и со спутников. Но прямой однозначной связи между видимыми процессами на Солнце и возмущенностью околоземного пространства нет.
- Увеличен ли объем финансирования антарктической программы?
- Пока неизвестно, поскольку не принят госбюджет 2010 года. В проекте бюджета планируется увеличение финансирования по сравнению с 2009 годом, чтобы выйти хотя бы на докризисный уровень. Дело в том, что при организации антарктической деятельности основные средства расходуются за пределами Украины, и нужно учитывать курс гривни к доллару. В благополучные годы на всю нашу программу выделялось около 2 млн. долл. в год. Но этого хватает лишь для поддержания состояния станции на прежнем уровне. Для развития и модернизации уровень финансирования украинской антарктической программы должен существенно увеличиться. Для сравнения - даже латиноамериканские страны тратят намного больше. Так, правительство Чили расходует на свою антарктическую программу около 10 млн. долларов в год. Это при сравнительно небольшом объеме научных работ. Примерно такая же ситуация и с аргентинской станцией. Для них присутствие в Антарктиде имеет скорее политическое значение. Конечно, хорошо, что волею судьбы нам досталась современная антарктическая станция. Но уже прошло 14 лет, подходит время серьезных капитальных вложений.
