Школьницы из Талдыкоргана разработали проект по изменению траекторий астероидов

Ученицы НИШ Талдыкоргана Нұрай Қайратқызы и Аяулым Нұртай разработали AstroShip – интерактивную платформу для исследования изменения траекторий астероидов с помощью лазерной абляции. Youth.kz поговорил с Нұрай о том, как работает эта технология, какие задачи решают школьницы и как планируют развивать свою разработку.

– Как вы пришли к идее AstroShip? Почему решили исследовать именно изменение траекторий астероидов, а не выбрали более привычную для школьного проекта тему?

– Идея AstroShip появилась из нашего интереса к астрофизике и изучению космоса. Обычно, когда говорят об астероидах, люди в первую очередь думают об угрозе столкновения с Землей. Нам стало интересно, можно ли рассматривать их не только как потенциальную опасность, но и как объекты, которые можно использовать в будущем освоении космоса.

Поэтому мы решили исследовать изменение траекторий астероидов с помощью непрерывной лазерной абляции. Нас заинтересовала возможность повлиять на движение небесного тела без прямого механического воздействия. Мы выбрали эту тему, потому что она объединяет физику, математику, программирование и реальные перспективы космических исследований.

– Если объяснить простыми словами, что такое непрерывная лазерная абляция и как с ее помощью можно изменить траекторию астероида?

– Если объяснить простыми словами, лазерная абляция – это процесс, при котором поверхность астероида нагревается мощным лазерным излучением, из-за чего часть вещества испаряется. Выбрасываемое вещество создает небольшую реактивную силу, которая постепенно меняет скорость астероида.

Непрерывное воздействие важно, потому что даже очень небольшое изменение скорости, накопленное за длительное время, может привести к заметному отклонению траектории. При этом речь идет не о том, чтобы резко остановить или развернуть астероид, а о том, чтобы постепенно изменить его движение.

В нашем проекте мы рассматриваем этот принцип с научной точки зрения и исследуем, как параметры лазерного воздействия могут влиять на изменение траектории.

– Почему вы выбрали астероид 2007 VK184 в качестве одного из основных объектов исследования? Какую задачу вы решали на его примере?

– Мы выбрали астероид 2007 VK184, чтобы рассмотреть проблему изменения орбит на конкретном примере, а не только в теории.

На его примере мы хотели изучить, как характеристики астероида – его размеры, масса, скорость и орбита – влияют на потенциальную возможность изменения траектории с помощью лазерной абляции.

Для нас было важно связать физические принципы с реальным небесным объектом и использовать научные данные при моделировании. При этом мы не утверждаем, что обнаружили реальную угрозу столкновения или доказали возможность отклонить этот астероид в конкретных условиях. Наша задача – исследовать сам принцип и оценить его применимость.

– Что именно вы сделали самостоятельно? Какие расчеты, модели и функции платформы разработали вы с Аяулым, а что взяли из открытых данных NASA/JPL?

– Мы разделили работу на две части: научную и техническую. Мы используем данные о небесных телах и их орбитальных характеристиках из открытых научных источников, в том числе NASA и JPL. Это необходимо, чтобы наше исследование опиралось на реальные сведения, а не на придуманные значения.

Наша собственная работа заключается в изучении физических принципов лазерной абляции, анализе параметров астероида, проведении расчетов и разработке концепции интерактивной платформы AstroShip.

Вместе с Аяулым мы работали над тем, как представить информацию понятным и наглядным способом: показать характеристики астероида, его исходную траекторию и предполагаемые изменения при воздействии. Мы стараемся четко разграничивать исходные научные данные и результаты наших собственных вычислений.

– Как вы проверяли результаты исследования? Какие выводы получили и что оказалось самым сложным в работе?

– Мы проверяли результаты, сопоставляя используемые исходные данные с открытыми научными источниками и анализируя физический смысл получаемых результатов. Для нас было важно не просто получить числа, а понять, соответствуют ли они рассматриваемым физическим процессам.

Одной из главных сложностей стало объединение нескольких областей науки. Нужно учитывать массу астероида, характеристики лазерного излучения, эффективность передачи импульса и продолжительность воздействия. Кроме того, реальная орбитальная динамика намного сложнее, чем простая модель.

Главный вывод нашей работы заключается в том, что даже небольшое изменение скорости небесного тела при достаточно длительном воздействии может заметно повлиять на его дальнейшее движение. Однако для точного прогноза необходимы полноценные численные расчеты с учетом орбитальной механики и неопределенностей модели.

– В чем практическая ценность AstroShip? Может ли платформа использоваться другими школьниками или исследователями для изучения астероидов?

– Мы видим практическую ценность AstroShip в том, что платформа может сделать сложные астрофизические процессы более доступными для понимания. Вместо того чтобы изучать только теорию и формулы, пользователь сможет знакомиться с характеристиками астероидов и наглядно рассматривать, как изменение физических параметров может повлиять на их движение.

В первую очередь мы ориентируемся на школьников и учащихся, которые интересуются астрономией, физикой и программированием. В дальнейшем платформу можно развивать как образовательный инструмент для учебных проектов и знакомства с научными исследованиями.

При этом мы понимаем, что AstroShip не заменяет профессиональное программное обеспечение для расчета орбит. Наша цель – создать доступную платформу, которая поможет людям лучше понять проблему и заинтересоваться дальнейшими исследованиями.

– Как вы распределили работу с Аяулым и как совмещаете исследование с учебой? Были ли моменты, когда хотелось отказаться от проекта?

– Мы с Аяулым распределили обязанности с учетом наших навыков и интересов. Аяулым отвечала за техническую разработку сайта: она самостоятельно создавала сайт AstroShip и работала над его структурой и визуальным представлением. Моя основная часть работы была связана с научной и технической стороной проекта: я занималась расчетами, изучением принципа лазерной абляции, анализом физических параметров астероида и исследованием того, как лазерное воздействие может повлиять на его траекторию.

Совмещать проект с учебой было непросто, поскольку исследование требовало времени, концентрации и самостоятельного изучения материала, выходящего за рамки школьной программы. Конечно, иногда возникала усталость, особенно когда расчеты оказывались сложнее, чем мы ожидали. Но именно это сделало проект ценным для меня: я научилась глубже разбираться в физических процессах, искать научные источники и не сдаваться, если решение не получается с первого раза.

– Какую обратную связь вы получили от ученых и жюри конкурсов? Что планируете делать с AstroShip дальше?

– Обратная связь от экспертов и жюри для нас важна, потому что она помогает посмотреть на проект со стороны и понять, какие аспекты необходимо улучшить. Особенно полезны замечания, которые заставляют нас точнее обосновывать расчеты, объяснять ограничения модели и яснее формулировать практическую ценность проекта.

В дальнейшем мы планируем развивать AstroShip: улучшать визуализацию орбит, расширять базу небесных тел и добавлять новые расчеты. Наш сайт уже доступен на трех языках, и в будущем мы хотим расширить языковую поддержку, чтобы сделать проект доступным для еще большего числа пользователей из разных стран.

Наша долгосрочная цель – продолжать исследование и совершенствовать проект, чтобы он помогал людям лучше понимать астероиды, принципы изменения их траекторий и перспективы применения этих знаний в будущем освоении космоса.

Школьники из Казахстана не только изучают космос, но и создают собственные разработки. Так, ученики НИШ в Астане создали спутник размером всего пять сантиметров, который 1 октября отправился на орбиту на ракете Falcon 9 компании SpaceX. Подробнее о об этом Youth.kz рассказывал ранее.