Эксперты КФУ объяснили, о чем может «рассказать» обратная сторона Луны
Недавно китайская автоматическая межпланетная станция первой удачно прилунилась на малоизученной стороне естественного спутника Земли.
Недавно китайская автоматическая межпланетная станция первой удачно прилунилась на малоизученной стороне естественного спутника Земли.
Космический аппарат «Чанъэ-4» совершил мягкую посадку 3 января 2019 года в кратере фон Карман в центральной части бассейна «Южный полюс — Эйткен». В тот же день он сделал первый в мире снимок участка обратной стороны Луны с близкого расстояния и передал его на Землю через спутник-ретранслятор «Цюэцяо».
В Казанском университете еще в 1974 году по заказу Института космических исследований (ИКИ) АН СССР под руководством профессора Анатолия Нефедьева были проведены исследования топографии обратной стороны Луны. В результате казанским специалистам вместе с учеными ИКИ удалось построить высотные профили обратной стороны Луны в сечениях, перпендикулярных видимым с Земли. Эти профили по сей день остаются самыми точными для бассейна «Южный Полюс — Эйткен» в данных сечениях в широтном направлении. В исследованиях принимал участие доцент кафедры астрономии и космической геодезии Института физики КФУ Михаил Шпекин.
Для своих измерений казанские астрономы использовали снимки, выполненные с борта космических кораблей «Зонд-6» и«Зонда-8». В 1968 советский беспилотный космический корабль «Зонд-6» впервые в истории космических исследований доставил на Землю фотопленку с изображением лунной поверхности с близкого расстояния. В 1970 году «Зонд-8» доставил еще одну серию снимков обратной стороны Луны.
«Снимки космических аппаратов «Зонд-6» и «Зонд-8» позволили обнаружить на обратной стороне Луны большую, ранее не известную низменность размером более 1000 километров в поперечнике , которую ученые Института космических исследований назвали «низменность Юго-Западная». В 1971 году наличие низменности подтвердили измерения лазерным альтиметром с борта американского космического корабля «Аполлон-15». Дальнейшие исследования показали, что открытая низменность – это лишь центральная часть гигантского ударного бассейна, получившего впоследствии название «Южный полюс – Эйткен». Сам кратер Эйткен лежит вблизи лунного экватора, поэтому в названии бассейна нашел отражение огромный размер бассейна, территория которого занимает большую часть обратной стороны Луны», – рассказал Михаил Шпекин.
Ученый объяснил, почему китайские коллеги выбрали для посадки и исследований бассейн Южный полюс – Эйткен, который представляет собой ударную многокольцевую структуру на обратной стороне Луны. Внешнее кольцо бассейна по разным оценкам достигает 2500 – 3500 км.
«Если учесть, что радиус самой Луны равен 1738 км, то становится понятным, что бассейн «Южный полюс – Эйткен» своими размерами покрывает почти половину лунной территории. Считается, что его геологический возраст – около 4 млрд лет. Проблема, еще не нашедшая своего объяснения, состоит в том, что пока не удается понять, в каком состоянии должно было находиться вещество Луны, чтобы ударная волна охватила столь обширную территорию и сохранилась в виде внешних колец бассейна до наших дней, – сказал Михаил Иванович. – Ученые считают, что глубина центральной части бассейна позволяет предположить, что в процессе кратерообразования на поверхность Луны в центральной части бассейна могли быть выброшены не только фрагменты лунной коры, но и вещество мантии Луны, залегающее на большой глубине. Китайский луноход должен будет взять пробы грунта на анализ».
Для изучения геологии, минерального состава и строения поверхности обратной стороны Луны, а также для сбора данных, которые помогут объяснить механизм взаимодействия солнечного ветра и реголита, автоматическая межпланетная станция «Чанъэ-4» доставила на естественный спутник Земли луноход «Юйту-2». Аппарат 10 января приступил к работе: сделал и переслал панорамные снимки окрестностей. Луноход поддерживает связь с Землей при помощи ретрансляционного спутника «Цюэцяо», который находится на гало-орбите в районе точки Лагранжа L2 системы «Земля-Луна».
Самым серьезным достижением китайской лунной миссии на сегодняшний день астрономы КФУ считают то, что ученым из Китая первым в мире удалось установить радиосвязь со спутником, проходящим над обратной стороной Луны.
«При прилунении китайского модуля впервые была осуществлена его прямая связь с пунктом управления на Земле, это очень важное достижение. Поскольку на обратной стороне Луны не может быть прямой связи, то китайские коллеги связь с космическим модулем осуществляли через дополнительный спутник «Цюэцяо», который был помещен в точку Лагранжа. Наличие связи – очень важный момент, поскольку прилунение в настоящее время может осуществляться только в ручном режиме. Дело в том, что координатная система на Луне пока плохо изучена. Кстати, мы с сотрудниками нашей лаборатории как раз ее разрабатываем. Но в связи с тем, что обратная сторона Луны изучена меньше, чем видимая, систему координат еще предстоит уточнять на основе спутниковых наблюдений, – рассказал заведующий научно-исследовательской лабораторией космической навигации и планетных исследований , профессор Института физики, директор Астрономической обсерватории КФУ им.В.П.Энгельгардта Юрий Нефедьев.
Миссия «Цюэцяо» заключается не только в ретрансляции сигналов других исследовательских аппаратов. Она будет осуществлять и собственную научную программу с помощью инструмента Netherlands-China Low-Frequency Explorer, который станет регистрировать низкочастотное радиоизлучение из ранней Вселенной, позволяющее изучить ее структуру. Кроме того, вместе с «Цюэцяо» к Луне во время запуска отправились два идентичных микроспутника Longjiang-1 и Longjiang-2. Они будут выполнять астрономические измерения в сверхдлинноволновом диапазоне. Луна станет играть для них роль щита, защищающего от излучения с Земли, которое мешает проводить измерения.
https://astrochallenge.kpfu.ru/eksperty-kfu-obyasnili-o-chem-mozhet-rasskazat-obratnaya-storona-luny/
Магистрант КФУ исследует тонкопленочные наноструктуры металлов, используемых при создании плазмонных сенсоров
Чувствительные оптические датчики на основе плазмонных структур позволяют обнаруживать сверхмалые концентрации веществ при биохимических анализах.
Работа молодого ученого Института физики Казанского федерального университета, стипендиата компании “BP Exploration Operating Company Limited” (2018) Анастасии Лопатиной называется «Синтез и исследование плазмонных свойств тонких эпитаксиальных плёнок серебра и нитридов переходных металлов»
«Сейчас Настя изучает плазмонные резонансы в сплошных и распавшихся на «островки» тонкопленочных самоорганизующихся наноструктурах серебра. Такого сорта структуры могут использоваться для аналитических исследований веществ оптическими методами, особенно тогда, когда исследуемого вещества очень мало, но нужно зарегистрировать его спектры люминесценции или комбинационного рассеяния, – говорит научный руководитель Лопатиной, доцент кафедры квантовой электроники и радиоспектроскопии Института физики КФУ Роман Юсупов. – Серебро – это классический плазмонный материал. В планах – работа с палладием. Он менее подвержен окислению, а потому сенсоры, при изготовлении которых он используется, получаются гораздо более стабильными. В дальнейшем мы намерены исследовать также современные материалы на основе нитридов переходных металлов – титана, ванадия, ниобия».
Плазмонные покрытия, нанесенные на призму (она является частью оптических сенсоров) позволяют увеличить чувствительность аналитических методов. Химические и биологические сенсоры обычно создаются на основе явления поверхностного плазмонного резонанса. При контакте с биологическими объектами, такими как ДНК, вирусы, антитела, плазмонные эффекты позволяют в несколько раз усилить сигналы флуоресценции, а, значит, расширяют возможности обнаружения, идентификации и диагностики таких объектов.
Плазмонные биосенсоры являются сейчас одним из наиболее перспективных типов датчиков, которые можно использовать для анализа в биохимических и фармацевтических исследованиях. Но не только для создания биосенсоров нужны исследуемые магистрантом материалы.
«Оба моих проекта (бакалаврская работа и магистерская диссертация) связаны с разработкой и созданием квантового компьютера и его составляющих элементов, – отмечает магистрант Института физики КФУ Анастасия Лопатина. – В бакалаврской работе я занималась моделированием и анализом методом конечных элементов структур микрочипов и встречно-штыревых конденсаторов для исследований электронов на поверхности гелия и неона. Электроны на жидком гелии и твердом неоне рассматривались в качестве кубитов – элементов для хранения информации в квантовом компьютере. К сожалению, для работы квантовых компьютеров нужны низкие температуры, порядка единиц градусов Кельвина и ниже (около минус 270 градусов Цельсия). При комнатных температурах работа такого устройства невозможна. В то же время все устройства, посредством которых человек взаимодействует с компьютером, находятся именно при комнатной температуре. Поэтому необходим интерфейс для связи «холодного» процессора с «теплым» миром. Чтобы решить эту проблему, разрабатываются различные способы связи устройств, работающих при низких и комнатных температурах. На основе материалов, которые я сейчас исследую, будут изготовлены устройства, которые станут связующей частью между низкими и комнатными температурами».
Космический аппарат «Чанъэ-4» совершил мягкую посадку 3 января 2019 года в кратере фон Карман в центральной части бассейна «Южный полюс — Эйткен». В тот же день он сделал первый в мире снимок участка обратной стороны Луны с близкого расстояния и передал его на Землю через спутник-ретранслятор «Цюэцяо».
В Казанском университете еще в 1974 году по заказу Института космических исследований (ИКИ) АН СССР под руководством профессора Анатолия Нефедьева были проведены исследования топографии обратной стороны Луны. В результате казанским специалистам вместе с учеными ИКИ удалось построить высотные профили обратной стороны Луны в сечениях, перпендикулярных видимым с Земли. Эти профили по сей день остаются самыми точными для бассейна «Южный Полюс — Эйткен» в данных сечениях в широтном направлении. В исследованиях принимал участие доцент кафедры астрономии и космической геодезии Института физики КФУ Михаил Шпекин.
Для своих измерений казанские астрономы использовали снимки, выполненные с борта космических кораблей «Зонд-6» и«Зонда-8». В 1968 советский беспилотный космический корабль «Зонд-6» впервые в истории космических исследований доставил на Землю фотопленку с изображением лунной поверхности с близкого расстояния. В 1970 году «Зонд-8» доставил еще одну серию снимков обратной стороны Луны.
«Снимки космических аппаратов «Зонд-6» и «Зонд-8» позволили обнаружить на обратной стороне Луны большую, ранее не известную низменность размером более 1000 километров в поперечнике , которую ученые Института космических исследований назвали «низменность Юго-Западная». В 1971 году наличие низменности подтвердили измерения лазерным альтиметром с борта американского космического корабля «Аполлон-15». Дальнейшие исследования показали, что открытая низменность – это лишь центральная часть гигантского ударного бассейна, получившего впоследствии название «Южный полюс – Эйткен». Сам кратер Эйткен лежит вблизи лунного экватора, поэтому в названии бассейна нашел отражение огромный размер бассейна, территория которого занимает большую часть обратной стороны Луны», – рассказал Михаил Шпекин.
Ученый объяснил, почему китайские коллеги выбрали для посадки и исследований бассейн Южный полюс – Эйткен, который представляет собой ударную многокольцевую структуру на обратной стороне Луны. Внешнее кольцо бассейна по разным оценкам достигает 2500 – 3500 км.
«Если учесть, что радиус самой Луны равен 1738 км, то становится понятным, что бассейн «Южный полюс – Эйткен» своими размерами покрывает почти половину лунной территории. Считается, что его геологический возраст – около 4 млрд лет. Проблема, еще не нашедшая своего объяснения, состоит в том, что пока не удается понять, в каком состоянии должно было находиться вещество Луны, чтобы ударная волна охватила столь обширную территорию и сохранилась в виде внешних колец бассейна до наших дней, – сказал Михаил Иванович. – Ученые считают, что глубина центральной части бассейна позволяет предположить, что в процессе кратерообразования на поверхность Луны в центральной части бассейна могли быть выброшены не только фрагменты лунной коры, но и вещество мантии Луны, залегающее на большой глубине. Китайский луноход должен будет взять пробы грунта на анализ».
Для изучения геологии, минерального состава и строения поверхности обратной стороны Луны, а также для сбора данных, которые помогут объяснить механизм взаимодействия солнечного ветра и реголита, автоматическая межпланетная станция «Чанъэ-4» доставила на естественный спутник Земли луноход «Юйту-2». Аппарат 10 января приступил к работе: сделал и переслал панорамные снимки окрестностей. Луноход поддерживает связь с Землей при помощи ретрансляционного спутника «Цюэцяо», который находится на гало-орбите в районе точки Лагранжа L2 системы «Земля-Луна».
Самым серьезным достижением китайской лунной миссии на сегодняшний день астрономы КФУ считают то, что ученым из Китая первым в мире удалось установить радиосвязь со спутником, проходящим над обратной стороной Луны.
«При прилунении китайского модуля впервые была осуществлена его прямая связь с пунктом управления на Земле, это очень важное достижение. Поскольку на обратной стороне Луны не может быть прямой связи, то китайские коллеги связь с космическим модулем осуществляли через дополнительный спутник «Цюэцяо», который был помещен в точку Лагранжа. Наличие связи – очень важный момент, поскольку прилунение в настоящее время может осуществляться только в ручном режиме. Дело в том, что координатная система на Луне пока плохо изучена. Кстати, мы с сотрудниками нашей лаборатории как раз ее разрабатываем. Но в связи с тем, что обратная сторона Луны изучена меньше, чем видимая, систему координат еще предстоит уточнять на основе спутниковых наблюдений, – рассказал заведующий научно-исследовательской лабораторией космической навигации и планетных исследований , профессор Института физики, директор Астрономической обсерватории КФУ им.В.П.Энгельгардта Юрий Нефедьев.
Миссия «Цюэцяо» заключается не только в ретрансляции сигналов других исследовательских аппаратов. Она будет осуществлять и собственную научную программу с помощью инструмента Netherlands-China Low-Frequency Explorer, который станет регистрировать низкочастотное радиоизлучение из ранней Вселенной, позволяющее изучить ее структуру. Кроме того, вместе с «Цюэцяо» к Луне во время запуска отправились два идентичных микроспутника Longjiang-1 и Longjiang-2. Они будут выполнять астрономические измерения в сверхдлинноволновом диапазоне. Луна станет играть для них роль щита, защищающего от излучения с Земли, которое мешает проводить измерения.
https://astrochallenge.kpfu.ru/eksperty-kfu-obyasnili-o-chem-mozhet-rasskazat-obratnaya-storona-luny/
Магистрант КФУ исследует тонкопленочные наноструктуры металлов, используемых при создании плазмонных сенсоров
Чувствительные оптические датчики на основе плазмонных структур позволяют обнаруживать сверхмалые концентрации веществ при биохимических анализах.
Работа молодого ученого Института физики Казанского федерального университета, стипендиата компании “BP Exploration Operating Company Limited” (2018) Анастасии Лопатиной называется «Синтез и исследование плазмонных свойств тонких эпитаксиальных плёнок серебра и нитридов переходных металлов»
«Сейчас Настя изучает плазмонные резонансы в сплошных и распавшихся на «островки» тонкопленочных самоорганизующихся наноструктурах серебра. Такого сорта структуры могут использоваться для аналитических исследований веществ оптическими методами, особенно тогда, когда исследуемого вещества очень мало, но нужно зарегистрировать его спектры люминесценции или комбинационного рассеяния, – говорит научный руководитель Лопатиной, доцент кафедры квантовой электроники и радиоспектроскопии Института физики КФУ Роман Юсупов. – Серебро – это классический плазмонный материал. В планах – работа с палладием. Он менее подвержен окислению, а потому сенсоры, при изготовлении которых он используется, получаются гораздо более стабильными. В дальнейшем мы намерены исследовать также современные материалы на основе нитридов переходных металлов – титана, ванадия, ниобия».
Плазмонные покрытия, нанесенные на призму (она является частью оптических сенсоров) позволяют увеличить чувствительность аналитических методов. Химические и биологические сенсоры обычно создаются на основе явления поверхностного плазмонного резонанса. При контакте с биологическими объектами, такими как ДНК, вирусы, антитела, плазмонные эффекты позволяют в несколько раз усилить сигналы флуоресценции, а, значит, расширяют возможности обнаружения, идентификации и диагностики таких объектов.
Плазмонные биосенсоры являются сейчас одним из наиболее перспективных типов датчиков, которые можно использовать для анализа в биохимических и фармацевтических исследованиях. Но не только для создания биосенсоров нужны исследуемые магистрантом материалы.
«Оба моих проекта (бакалаврская работа и магистерская диссертация) связаны с разработкой и созданием квантового компьютера и его составляющих элементов, – отмечает магистрант Института физики КФУ Анастасия Лопатина. – В бакалаврской работе я занималась моделированием и анализом методом конечных элементов структур микрочипов и встречно-штыревых конденсаторов для исследований электронов на поверхности гелия и неона. Электроны на жидком гелии и твердом неоне рассматривались в качестве кубитов – элементов для хранения информации в квантовом компьютере. К сожалению, для работы квантовых компьютеров нужны низкие температуры, порядка единиц градусов Кельвина и ниже (около минус 270 градусов Цельсия). При комнатных температурах работа такого устройства невозможна. В то же время все устройства, посредством которых человек взаимодействует с компьютером, находятся именно при комнатной температуре. Поэтому необходим интерфейс для связи «холодного» процессора с «теплым» миром. Чтобы решить эту проблему, разрабатываются различные способы связи устройств, работающих при низких и комнатных температурах. На основе материалов, которые я сейчас исследую, будут изготовлены устройства, которые станут связующей частью между низкими и комнатными температурами».
Источник:
https://astrochallenge.kpfu.ru/magistrant-kfu-issleduet-tonkoplenochnye-nanostruktury-metallov-ispolzuemyh-pri-sozdanii-plazmonnyh-sensorov/