Rambler's Top100Astronet    
  по текстам   по ключевым словам   в глоссарии   по сайтам   перевод   по каталогу
 

Достижения и перспективы американской астрономии Достижения и перспективы американской астрономии
1.03.1993 16:38 | В. Г. Сурдин/Вселенная и Мы

В преддверии третьего тысячелетия многие подводят итоги своей деятельности. К сожалению, отечественным астрономам, вынужденным бороться за само существование астрономии как науки и как учебного предмета, мягко говоря, не до этого. Поэтому мы познакомим читателя с опытом более благополучной страны -- США, благо недавно была опубликована книга, содержащая итоги и перспективы американской астрономии за прошедшее десятилетие (The Decade of Discovery in Astronomy and Astrophysics, Washington, D.C.: National Academy Press, 1991. 181 pp., $24.95.). Эта книга написана известными учеными для тех, от кого на пороге ХХI века будет зависеть судьба научных исследований Вселенной: для аспирантов и молодых ученых, выбирающих направление своих усилий, для членов университетских советов, формирующих научные планы факультетов и обсерваторий, для директоров фирм, разрабатывающих новые научные приборы, и наконец -- для конгрессменов и спонсоров, решающих финансовые проблемы науки. Задача этой любопытной книги -- обрисовать современное состояние и перспективы на ближайшие 10 лет для наземной и космической астрономии, обозначить систему приоритетов, способную поддержать бурное развитие астрономии, происходившее последние три десятилетия, а также укрепить лидирующее положение американских ученых в этой фундаментальной науке.

Как известно, астрономия -- дорогостоящая наука. По сравнению с небольшим количеством ученых (во всем мире около 10 тыс. профессиональных астрономов) она требует изрядных затрат на строительство крупных инструментов, почти не уступающих по размерам и стоимости таким гигантским "игрушкам" физиков, как синхрофазотроны и коллайдеры. Поэтому перед астрономами стоит непростая задача: убедить правительство и всю общественность страны в целесообразности этих затрат.

Результаты прошедшего десятилетия

Насколько значительным может быть прогресс в астрономии за 10 лет? Посмотрим на прошедшее десятилетие. Астрономические наблюдения, проведенные в космосе, в атмосфере, на поверхности Земли и под землей, дали следующие результаты:

И это лишь некоторые результаты, полученные за прошедшее десятилетие традиционными астрономическими методами без учета тех удивительных открытий, к которым привели межпланетные полеты автоматических космических аппаратов.

Программа на будущее десятилетие

Итак, решением каких ключевых вопросов хотят заняться американские астрономы в ближайшие 10 лет? Вот они:

Ученые надеются, что ближайшее десятилетие даст ответы на большинство из этих фундаментальных вопросов. Но лишь при условии, что будет правильно выработана система приоритетов, соблюден баланс в финансировании космических и наземных проектов, умело привлечены общественные фонды и молодые таланты в астрономию.

Наиболее важным моментом программы является стратегия развития наземной оптической астрономии. В борьбе за слабый свет далеких звезд и галактик важнейшей характеристикой телескопа является площадь его главного зеркала, а с точки зрения национальной науки -- суммарная площадь зеркал крупных национальных телескопов. Долгие годы американцы держали в своих руках "контрольный пакет акций" в этой области, поскольку суммарная площадь зеркал их крупных телескопов составляла более 50% от мирового значения. Однако в 1976 г. был построен советский гигант с диаметром зеркала 6 метров и несколько европейских 3,5- и 4-метровых телескопов, что снизило долю американской светоприемной площади до 46%. В 1980 г. американцы построили многозеркальный телескоп, эквивалентный по площади одному 4,4-метровому инструменту, и тем самым вернули себе первенство (52%). Однако европейские астрономы методично вводили в строй инструменты 4-метрового класса, и к 1989 г. американцы опять отстали (43%). Но впереди у них "большой рывок": в 1991 начал функционировать телескоп-монстр с составным 10-метровым зеркалом, в ближайшие 4 года появятся 3,5-, 6,5- и 8-метровые телескопы, а чуть позже еще один 10-метровый гигант. В следующее тысячелетие американцы намерены уверенно войти лидерами наземной оптической астрономии, контролируя 60_70% светоприемной площади всего мира. На втором месте будет европейская астрономия, на третьем -- японская...

Потребности астрономии

Важнейшие рекомендации американских специалистов касаются строительства новых инструментов. Эта программа, рассчитанная на 10 лет, потребует 3 млрд. долларов. Половину из этих средств должны поглотить 4 крупных проекта: космический ИК-телескоп, наземный ИК-телескоп с 8-метровым зеркалом, установленный на вершине 4-километрового вулкана Мауна Кеа на Гавайях, многоантенная система синтеза изображений в мм-диапазоне, а также 8-метровый телескоп в южном полушарии (~$50 млн.). Вторая половина этой суммы распределится между программами умеренной стоимости, среди которых:

Инструментальная программа американской астрономии предполагает прежде всего количественное развитие хорошо зарекомендовавших себя приборов: космический ИК-телескоп будет иметь зеркало 0,9 м и более 100 тыс. детекторов в его фокальной плоскости, тогда как предыдущий аппарат такого же типа (IRAS) имел всего 62 детектора. От одиночных 8-метровых антенн для наблюдения миллиметрового радиоизлучения астрономы переходят к системам из 40 таких же передвижных антенн, способных синтезировать двумерное радиоизображение. При базе в 3 км эта система позволит в диапазоне 1 мм достичь углового разрешения в 0,07" и детально исследовать процесс формирования звезд в газовых облаках.

Самолеты-обсерватории доказали свою высокую эффективность: летающая ИК-обсерватория им. Койпера на самолете С-141 с 0,9-метровым телескопом на борту, по существу, открыла эру инфракрасной астрономии; по собранным ею за 15 лет работы материалам опубликовано 700 статей и защищено 40 докторских диссертаций. Следующий проект в этой области (на самолете "Боинг-747") лишь увеличивает размер телескопа, высоту и длительность полета.

В области исследований Солнца предполагается наладить международную службу наблюдений и перейти к непрерывному мониторингу солнечной атмосферы: методы гелиосейсмологии дают сейчас более интересные данные о солнечных недрах, чем нейтринная астрономия, на которую возлагались большие надежды. Правда, нейтринные телескопы дали неожиданно интересный результат в 1987 г., когда в Большом Магеллановом Облаке взорвалась сверхновая звезда. Поэтому рекомендовано создать специальную службу сверхновых.

Наименее апробированными являются оптические и ИК-интерферометры с большими базами -- до 1 км. Космический интерферометр должен измерять положение звезд с точностью до 30 миллионных долей угловой секунды. Это станет гигантским шагом в определении расстояний до звезд и в поиске их маломассивных невидимых компаньонов, например, планет.

В области теоретической и вычислительной астрономии предполагается усиленное развитие методов и средств анализа и интерпретации наблюдательных данных. Рекомендовано все крупные астрономические компьютеры связать в единую сеть: оперативный обмен данными -- важное условие успешной работы астрономов.

Интересным направлением космической астрономии должно стать создание обсерватории на Луне. Отсутствие на ней атмосферы, малая сила тяжести, твердая поверхность и медленное вращение делают Луну идеальным местом для астрономических наблюдений. Специалистов по ИК-астрономии привлекают на Луне низкие ночные температуры: без дополнительных затрат приборы будут остывать до 70шК и ниже. Радиоастрономы довольны отсутствием над Луной ионосферы и готовы использовать ее кратеры для сооружения своих ажурных антенн. Правда, они не намерены пришпоривать лунную программу, а рекомендуют систематически прорабатывать варианты, не вкладывая особенно больших средств, экспериментировать с новыми автоматическими приборами так, чтобы в ходе одного из первых полетов на следующем этапе исследований Луны, -- вероятно, лишь в первой декаде ХХI века, -- установить там 1-метровый телескоп и начать исследование лунного астроклимата. Если он окажется хорошим, то Луна в первую очередь станет идеальным местом для размещения интерферометров, которым требуется надежный фундамент.

Польза от астрономии

Сами астрономы испытывают радость от своих занятий, а какова от них польза обществу? Не унижаясь до меркантильности, авторы книги на первый план выносят пользу духовную: астрономия демонстрирует человеку его место во Вселенной. Она, как наиболее романтическая из точных дисциплин, возбуждает у молодого поколения интерес к науке и технике.

Многие науки используют достижения астрономии. Геофизики измеряют дрейф материков (1_3 см/год) по данным межконтинентальных радиоинтерферометров. Геологи проникают в загадки тектоники, сравнивая вулканическую деятельность Земли, Венеры, Марса, Ио и Тритона. Физика высоких энергий получила важные результаты от нейтринной астрономии после взрыва сверхновой 1987 года. Новые знания о космической химии помогают лучше понять природу жизни на Земле. А сравнительный анализ атмосфер землеподобных планет помогает определить границы устойчивости земной экосистемы и предвидеть будущее нашей биосферы. В конце концов, непрерывное расширение астрономами пространственных и временных границ познанной части Вселенной дает человечеству чувство уверенности и собственной значимости.

Разумеется, астрономия предоставляет обществу и некоторые материальные блага. Например, техника регистрации слабых рентгеновских источников используется в медицинской рентгенологии и при досмотре багажа в аэропортах. А радиоастрономические алгоритмы восстановления изображений очень популярны в медицинской томографии. Микроволновые детекторы нашли применение в диагностике рака легких. Высокочувствительные и мелкозернистые астрономические фотоэмульсии сейчас широко используются в любительской и профессиональной фотографии. Радиоастрономическая техника нашла применение в спутниковой связи. Довольно широко используются достижения астрономии и в области обороны: методы регистрации ракет и спутников, точная ориентация боеголовок, адаптивная оптика для спутников-шпионов, контроль за ядерными взрывами и наличием ядерных реакторов на борту спутников -- вот неполный их перечень.

Профессия -- астроном

Не знаю, как у американцев, но в реестре профессий нашего государства профессия астронома не значится. Хотя, согласитесь, у нее есть своя специфика. Ну, например, работа в ночное время в условиях высокогорья: на обсерваториях, расположенных выше 4000 м, некоторые сотрудники вынуждены использовать кислородные маски. А сидеть неподвижно долгими зимними ночами у окуляра телескопа, управляя его работой голыми руками (в рукавицах не чувствуешь кнопок), поверьте, -- это не самое веселое занятие. Работая с большим телескопом, астроном порой оказывается на высоте 30_40_м от пола в неосвещенной башне. За прошедшее десятилетие были тяжелые травмы, были и смертельные случаи.

Каков же статус профессии астронома в США? Вот краткий демографический обзор. В Американском астрономическом обществе (ААО) в конце 1990 г. было 5100 членов. Если не принимать в расчет иностранных членов, то остается 4200 американских астрономов. С 1980 г. число астрономов в США выросло на 42%, причем в последние годы скорость роста увеличилась. Анализ публикаций показывает, что приблизительно 2800 человек, или 2/3 от полного числа астрономов, активно участвуют в научной работе; остальные преподают или занимают административные посты. Каждый год по астрономии и астрофизике защищается в среднем 125 докторских диссертаций. Ежегодно в ААО вступает 250 новых членов, что указывает на большой интерес ученых к астрономии, в которую они мигрируют из других областей науки.

Астрономия -- наука сравнительно молодых людей: а средний возраст американского астронома -- 42 года. За последнее десятилетие доля женщин в астрономии возросла в 1,5 раза -- с 8% до 12%. А среди нынешних студентов-астрономов 20% девушек, значит рост женского населения в этой науке будет продолжаться. Этнический состав американских астрономов следующий: 93% членов ААО относят себя к белым, 4% -- к азиатам, 1% -- к латиноамериканцам и менее чем 0,5% -- к неграм. Такое соотношение типично для всей американской науки.

Период бурного роста астрономии пришелся на конец 60-х, когда открывалось много новых вакансий. Затем наступило определенное насыщение и за последние 10 лет число новых мест для астрономов было умеренным. В основном они возникали в промышленности и в национальных исследовательских центрах (оборонной промышленности). Около половины членов ААО работает сейчас в академических учреждениях, включая университеты. Из них 75% имеет постоянные ставки, финансируемые штатом или спонсорами. А 17% исследователей работает на временных ставках, зависящих от внешнего финансирования.

В 80-х годах доля докторов астрономии, работающих в университетах, существенно уменьшилась, хотя число ученых, находящихся на федеральном бюджете, возросло. Десять лет назад 40% выпускников 1970 г. работало в университетах и 30% -- на более или менее постоянных должностях. В 1989 г. только 32% выпускников 1980 г. работало в университетах и 22% на постоянных должностях. В промышленности работал 1% выпускников 1970 г. и 12% выпускников 1980 г. В национальных лабораториях, соответственно, 11% и 15%. Не меняется лишь доля астрономов, решивших изменить свою профессию: за 10 лет после защиты диссертации из космической науки уходит 30% докторов.

Финансирование астрономии

Большая часть астрономов США финансируется через национальные обсерватории и через систему индивидуальных грантов. Кстати, размер гранта составляет обычно 50-80 тыс. долл., а среднегодовая зарплата для всех членов ААО была в 1990 году 57420 долл.

Наземную астрономию поддерживает в основном Национальный научный Фонд (ННФ), а космическую -- НАСА. Исторически сложилось, что наземная оптическая астрономия получает существенную поддержку из бюджета штатов и из личных средств граждан: замечательные примеры филантропии -- 5-метровый телескоп им. Хэйла и 10-метровый телескоп им. Кека. Вообще, большие телескопы очень популярны и часто носят имена меценатов. Радиоастрономия сильнее зависит от федерального бюджета, а космическая финансируется из него полностью.

Если взять, к примеру, ведущий астрофизический журнал США "Astrophysical Journal", то в 40% статей выражается благодарность за финансовую поддержку НАСА, в 40% -- ННФ и в 10% -- другим федеральным организациям. Последние годы НАСА вкладывает в астрономию ежегодно около 500 млн. долл. (это 4% бюджета НАСА), ННФ -- около 100 млн. долл. (это примерно 6% его бюджета); остальные приходятся на долю штатов совместно с филантропами -- около 200 млн.долл.

Образование и астрономия

Американские ученые обеспокоены тем, что в их колледжах и университетах слишком мало внимания уделяется инженерным, математическим и естественно-научным дисциплинам. Отчасти это связано с тем, что учащиеся поступают в вузы с низкими научными знаниями. В итоге страна не получает достаточного количества грамотных ученых и инженеров и вынуждена черпать их из-за границы. Такое положение считается достаточно рискованным для страны, поставившей перед собой цель оставаться лидирующей в науке и технике.

Анализируя причины недостаточного интереса к точным наукам, комиссия Бакола указывает, что телевидение и пресса в основном рекламируют профессии бизнесмена, юриста и врача, оставляя в тени ученых и инженеров. Один из способов ликвидировать этот перекос -- пропагандировать астрономию, которая обладает особой привлекательностью для молодежи и стимулирует ее интерес к точным наукам. Что же предлагается сделать для улучшения школьного астрономического образования? Вот некоторые из предложений комиссии:

Убежден, что некоторые из этих предложений являются вполне своевременными и для отечественной системы просвещения.

Путь ко всеобщей научной грамотности

Американское научное сообщество видит в астрономии один из самых действенных путей повышения научной грамотности населения. Астрономия наглядна, доступна и романтична. С одной стороны, в ней много архаизмов, легенд, ночных тайн; есть в ней даже что-то мистическое. С другой -- это точная наука, использующая богатый математический аппарат и компьютеры, охватывающая практически весь диапазон современной физики (впрочем, этот диапазон именно потому так широк, что опирается на астрономические данные).

Карьера многих известных естествоиспытателей начиналась с увлечения астрономией. Понимая стимулирующую роль "небесной науки", американские преподаватели используют ее элементы в программе начальной и средней школы, в курсах географии, физики, химии и математики. В Центре астрофизики разработан проект "STAR" (Science Through Its Astronomical Roots -- К науке через ее астрономические корни), в соответствии с которым астрономический материал преподносится старшекласникам на уроках физики и химии. Существует "Проект 2061", цель которого -- гарантировать научную грамотность всех выпускников школы к 2061 г., когда вернется комета Галлея.

В 1988 г. в США курс астрономии прослушали 1,2 млн. студентов-выпускников колледжей и университетов, среди которых оказалось немало гуманитариев. Разумеется, для большинства из них это было лишь введение в астрономию или некоторый интегральный курс, завершающий изучение естественных наук (однако в СНГ астрономию читают лишь студентам этой конкретной специальности -- будущим ученым и учителям. Их всего около 10 тыс. человек. Ощутимое различие!)

В Западных странах астрономия является привлекательным объектом для средств массовой информации. Созданный Карлом Саганом телесериал "Космос" стал самым успешным экспериментом в области популяризации естественных наук: он собрал 400 млн. телезрителей в 60-ти странах. А опубликованная в 1983 г. по мотивам этого фильма книга (C. Sagan "Cosmos") является самой читаемой научно-популярной книгой в истории англоязычной литературы. Почти столь же значительный успех сопутствовал в 1990 г. программе из 30-ти получасовых фильмов "Project Universe". Сотни радиостанций транслируют ежедневные передачи "Stardate", подготовленные в Техасском университете; за прошедшее десятилетие в адрес этой передачи пришло около полумиллиона писем от слушателей.

Статистика указывает, что среди выпускников школ, прослушавших курс астрономии, большинство избирает себе в колледжах и университетах естественно-научные и инженерные специальности. Подготовку в области астрономии и космических наук дают сейчас около 70 колледжей и университетов США. Половина выпускников, получивших такую подготовку, находит работу в фундаментальной науке (физике, астрономии, геологии, ...), половина же распределяется на технические предприятия. Среди аспирантов, защитивших диссертации по астрономии, около 60% находят место для исследовательской или преподавательской работы, а остальные вынуждены уходить в иные области науки, в фирмы, в управленческие структуры и на производство. Кстати, значительная часть из них находит себе исследовательскую работу по оборонной тематике в национальных лабораториях Лос Аламоса и Ливермора, добиваясь там заметных успехов.

Хотя астрономы составляют лишь 0,5% от числа ученых США, интерес к этой науке в обществе очень высок: ведущие научно-популярные журналы уделяют астрономии 7% своего обьема, среди нехудожественной литературы 1988 г. в число 10-ти бестселлеров вошли три книги по астрономии, а число подписчиков на журналы "Sky and Teleskope" и "Astronomy" достигает 250 тыс. Ведущие обсерватории США в год принимают по 100 тыс. посетителей каждая, а Гриффитскую обсерваторию и ее планетарий вблизи Лос-Анджелеса в 1988 году посетило 1,7 млн. человек. Это ли не общественное признание науки?

 

Как видим, американские специалисты по астрономии и родственным ей космическим дисциплинам серьезно думают о будущем своей профессии. Они планируют это будущее, причем не келейно, деля средства между сильными академиками, а вполне демократическим путем, советуясь со всем научным сообществом, предлагая ему наиболее перспективную программу развития, но отнюдь не навязывая ее.

В наши дни результаты астрономии и, тем более, ее открытия затрагивают миллионы любознательных умов, стимулируют всеобщий интерес к науке. Поэтому прав председатель Национального ученого совета США Ф. Пресс, написавший в предисловии к этой книге: "Судьба астрономии у любого народа символизирует его отношение ко всей фундаментальной науке". Судя по всему, за будущее американской астрономии можно быть спокойным. А вот судьба отечественной астрономии, как и других фундаментальных наук, выглядит сейчас очень тревожной. Будем надеяться, что работа американских коллег окажет нам некоторую помощь в прогнозировании научных исследований и в поиске их общественной поддержки. Однако более важным для нас сейчас является уровень культуры и благосостояния нашей страны, который не удастся повысить быстро даже самыми продуманными планами и самыми радужными перспективами новых научных открытий.


Публикации с ключевыми словами: телескоп
Публикации со словами: телескоп
См. также:
Все публикации на ту же тему >>

Оценка: 2.9 [голосов: 41]
 
О рейтинге
Версия для печати Распечатать

Астрометрия - Астрономические инструменты - Астрономическое образование - Астрофизика - История астрономии - Космонавтика, исследование космоса - Любительская астрономия - Планеты и Солнечная система - Солнце


Астронет | Научная сеть | ГАИШ МГУ | Поиск по МГУ | О проекте | Авторам

Комментарии, вопросы? Пишите: info@astronet.ru или сюда

Rambler's Top100 Яндекс цитирования