Заглянуть за пределы Земли: Специальная астрофизическая обсерватория РАН ждет универсантов на практику

В интервью для сайта Санкт‑Петербургского университета ученый секретарь САО РАН Елена Кайсина рассказала, над какими проектами работают в обсерватории практиканты‑астрономы и какие навыки им удается приобрести в ходе исследовательской деятельности.

Расскажите об основных направлениях научной деятельности обсерватории.

Спектр нашей исследовательской работы очень широк. Так, например, в области космологии проводятся исследования космического микроволнового фона и эволюции ранней Вселенной. Ученые САО РАН занимаются изучением структуры ближней Вселенной (10‑15 Мпк), галактик Местной группы, их кинематики и динамики, звездного населения и химического состава, активных ядер галактик (AGN), групп галактик, галактик на далеких расстояниях, крупномасштабной структуры Вселенной. В сферу интересов входят исследование межзвездной среды, разных типов звезд на различных стадиях эволюции, их эволюции и химического состава, магнетизма звезд, кратных звездных систем, быстропеременных объектов и микроквазаров. Коллеги исследуют Солнце радиоастрономическими методами. В последние годы активно развивается новая тематика по поиску и исследованию экзопланет.

Безусловно, стоит отметить работы по разработке и созданию каталогов и баз данных, которые используют в своей работе ученые во всем мире.

Отдельное внимание в Специальной астрофизической обсерватории РАН уделяется разработке, развитию и созданию методов и приборов для проведения наблюдений.

Работа целого ряда лабораторий и научных групп посвящена исследованиям в оптическом и радиодиапазонах электромагнитного спектра излучения. Внедрением инфокоммуникационных технологий в астрофизические исследования, включая автоматизацию процесса наблюдений, занимается лаборатория информатики САО РАН. Также в обсерватории действуют службы эксплуатации РАТАН‑600 — крупнейшего в мире радиотелескопа с рефлекторным зеркалом диаметром 600 метров — и комплекса БТА — Большого телескопа альт‑азимутального.

Какие ценные знания удается приобрести студентам во время практической работы?

Участвуя в работе с телескопами САО РАН, являющимися уникальными научными установками, студенты знакомятся с методиками проведения наблюдений на телескопах различного уровня, овладевают необходимыми для этого навыками, а также готовятся к практической научно‑исследовательской деятельности в соответствии с научной специальностью. В ходе практики они получают доступ к современным методам исследований. Практикантам предоставляется возможность принять участие в практической работе в рамках кооперативных международных программ, реализуемых на телескопах САО РАН, в организации российских и международных конференций, приобрести деловые контакты в научном сообществе.

Результаты исследований, полученные с их участием, могут быть опубликованы в журнале «Астрофизический бюллетень», издаваемом САО РАН, и в других ведущих научных российских и зарубежных изданиях. Например, материалы дипломной работы одной уже нашей сотрудницы (выпускницы СПбГУ) послужили основой для статьи, опубликованной в высокорейтинговом научном журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, который является одним из ведущих в мире в области астрономии и астрофизики.

Расскажите, пожалуйста, о том, как у вас организованы студенческие практики и в чем они обычно заключаются?

Всего в течение учебного года на базе САО РАН проходят практику более 100 студентов астрофизического профиля, а также будущие специалисты в сфере информационных технологий и представители технических специальностей. К нам приезжают обучающиеся ведущих вузов России, в число которых входят СПбГУ, Государственный астрономический институт имени П. К. Штернберга МГУ, Санкт‑Петербургский политехнический университет, федеральные университеты — Казанский (Приволжский), Уральский, Южный, Северо‑Кавказский и другие.

Практика бывает нескольких видов. Учебная предполагает посещение лекций, семинаров, практических занятий, а также лекций — экскурсий на телескопы. Их проводят научные сотрудники САО РАН. Что касается других видов практики — производственной, преддипломной и научно‑исследовательской, они осуществляются на базе научных подразделений обсерватории под руководством наших специалистов, которые ставят студентам научно‑исследовательские задачи, в том числе для подготовки курсовых и дипломных работ. Обучающиеся индивидуально выполняют практические работы и участвуют в наблюдениях, а сотрудники САО выступают их научными руководителями и консультантами.

Длительность практики зависит от ее вида и обычно определяется учебным планом вуза и указывается вузом в заявке, программа практики предварительно согласовывается с вузом. Ее подготовкой и организацией учебного процесса в обсерватории занимаются ученый секретарь САО РАН при участии образовательного отдела. Обычно учебная практика проходит около двух недель, другие же могут длиться до 2‑4 месяцев.

Ученые СПбГУ объяснили поведение оптического излучения блазаров и описали структуру их джетов

Предлагаете ли вы темы курсовых и дипломных работ для студентов?

Все тематики согласовываются с вузами и научными руководителями/консультантами от САО РАН. В качестве примера приведу несколько уже законченных дипломных работ: «Исследование переменности блазара S5 0716+714 в поляризованном свете», «Ультраяркие рентгеновские источники и молодые звездные скопления в галактике NGC 3256», «Исследование скоплений массивных звезд при использовании нового метода учета межзвездного поглощения», «Лунные покрытия в многоканальной оптической системе на 6‑м телескопе САО РАН», «Построение орбит двойных звезд методом стохастической оптимизации», «Исследование коротковременной фотометрической переменности релятивистских объектов на 6‑метровом телескопе САО РАН», «Исследование низкоаккрецирующего поляра с коричневым карликом SDSS 121209.31+013627», «Измерение масс сверхмассивных черных дыр в ядрах двух активных галактик методом фотометрического эхокартирования» и «Свойства звездных населений шаровых скоплений».

Сотрудник Специальной астрофизической обсерватории, выпускник СПбГУ и аспирантуры САО РАН Сергей Котов:

«Меня больше тянуло к работе с аппаратурой, нежели к теоретическим изысканиям. Поэтому, когда поступило предложение поехать на практику в обсерваторию с некогда крупнейшим в мире телескопом, я отказываться не стал. Эта практика, в итоге вылилась в дипломную работу, которая далее переросла в учебу в аспирантуре. Началось все с проведения наблюдений непосредственно на БТА, что сильно подкупало меня как человека, до этого наблюдавшего на максимум 30‑сантиметровом телескопчике. Далее были обработка наблюдений, измерение характеристик приборов, а мне предложили написать дипломную работу в САО. В сугубо теоретическом университете я для себя интереса не видел и согласился. И стало интересно! Большая часть работы при этом вообще проходила в Армении в Бюраканской обсерватории, что только добавляло разнообразия в работу. Так потихоньку эта практика вылилась в кандидатскую диссертацию.

Прежде всего Университет мне дал хорошую базу. Без основ физики и математики мне вряд ли удалось бы построить научную карьеру. Конечно, лично мне многое в учебной программе хотелось бы поменять: в частности, увеличить количество практических дисциплин за счет менее углубленного изучения математики и изучать более современное оборудование и методы работы. В текущей работе мне, пожалуй, больше всего пригодились численные методы, без них в современной науке трудно сделать что‑то осмысленное».

В чем вы видите свою задачу в проведении студенческих практик?

Основная цель практики — научить будущих специалистов применять знания в работе, помочь им приобрести практические навыки и, безусловно, подготовить для Специальной астрофизической обсерватории РАН будущих аспирантов и/или сотрудников.

Среди главных задач практики углубление и закрепление теоретических знаний о наблюдаемых проявлениях различных астрофизических объектов и деталях происходящих в них физических процессов. При работе на астрофизических приборах обсерватории студенты должны познакомиться с их устройством и принципами работы, приобрести практические умения и навыки при получении астрофизических данных. При этом важно овладеть методикой подготовки и проведения наблюдений астрофизических объектов в соответствии с темой научных исследований, научиться обрабатывать, анализировать и интерпретировать полученные данные. Также обучающимся необходимо изучить практические возможности наблюдательных методов на телескопах и по возможности принимать участие в их разработке и модернизации.

К сожалению, немногие практиканты впоследствии приходят к нам на работу. Сейчас у нас наблюдается дефицит научно‑технического и IT‑персонала.

Есть ли среди ваших сотрудников универсанты? Как вы оцениваете их работу?

Да, в Специальной астрофизической обсерватории Российской академии наук работают более 15 выпускников Университета по направлению подготовки «Астрономия» разных лет выпуска ― от 1974 до 2023 года, в том числе окончившие аспирантуру САО. На мой взгляд, им свойственны такие черты, как культура, ответственность и целеустремленность. Подготовку кадров по астрономии на математико‑механическом факультете отличает фундаментальная база по математике и IT, что дает хороший задел для дальнейшей работы и реализации научных задач в области астрофизики.

Как вы считаете, в каких еще направлениях может развиваться ваше взаимодействие с СПбГУ?

Думаю, мы могли бы сотрудничать в области подготовки специалистов по техническим и инженерным специальностям, а также в области информационных технологий.

В САО РАН существует нехватка специалистов в научно‑технической сфере деятельности, о проблеме дефицита инженерно‑технических кадров говорят часто, и с ней сталкиваемся не только мы. В этом плане можно обозначить следующие направления и задачи: автоматизация управления телескопами, научным оборудованием и научным экспериментом; разработка клиент‑серверных приложений в ОС GNU/Linux (в том числе с веб‑интерфейсом) для задач автоматизации; разработка ключевых узловых элементов систем управления на основе современных микроконтроллеров ARM и RISC‑V; построение одноранговых сетей аппаратного обеспечения систем управления телескопами на базе CAN‑шины и разработка решений межсетевого взаимодействия на основе промышленных ПК под управлением GNU/Linux. Также востребованы разработка аппаратно‑программных решений для внедрения современного гетерогенного оборудования в системы управления научным экспериментом и сбором данных; улучшение эксплуатационных характеристик оборудования телескопов с учетом внедрения новых технологий и модернизации; разработка и создание высококачественных ПЗС‑систем на основе новых принципов и подходов, направленных на повышение фотометрических характеристик и универсальности при использовании различных типов твердотельных приемников изображения.

В области IT нам интересны применение средств и методов инфокоммуникационных технологий в фундаментальных астрофизических исследованиях; разработка средств, методов и технологий управления экспериментом, обработки и анализа экспериментальных данных; разработка программного обеспечения управления системой сбора и обработки изображений; разработка и внедрение методов обработки сигналов в реальном времени; разработка и создание баз данных; применение методов искусственного интеллекта для анализа результатов и визуализации многопараметрических данных; поддержка и развитие компьютерной и коммуникационной сетей.