Наука

Фундаментальные исследования

1. Созданы оригинальные высокоточные численные модели движения малых тел Солнечной системы, позволяющие на длительных интервалах времени исследовать орбитальную эволюцию таких небесных тел как:

  • Искусственные спутники Земли, Луны и Марса;
  • Космический мусор;
  • Естественные спутники (Юпитера);
  • Астероиды, в том числе опасные, сближающиеся с Землей;
  • Кометы;
  • Метеороидные потоки;
  • Экзопланеты.

Орбитальные модели позволяют выявлять динамический хаос в движении небесных тел, а для астероидов, сближающихся с Землей, кроме того, — оценивать вероятность столкновения опасных космических объектов с планетой.
Научным Советом по астрономии РАН были включены в список важнейших достижений астрономических учреждений России следующие результаты,  полученные астрономами ТГУ:

  • результаты исследовательской работы по численному моделированию динамики галилеевых спутников Юпитера (1999 г.);
  • результаты работы по исследованию динамической структуры околоземного орбитального пространства (2014 г.)

2. Предложены новые эффективные индикаторы динамического хаоса, основанные на модификации так называемого MEGNO-метода. Они способны не только отчетливо выявлять регулярную и хаотическую природу орбитального движения, но и определять уровни регулярности с выделением периодичности в регулярной составляющей фазового пространства.

3. Разработаны оригинальные интеграторы высоких порядков для численного решения дифференциальных уравнений орбитального движения. Интеграторы основаны на численных методах:

  • Метод Гаусса–Эверхарта;
  • Коллокационный метод Рунге–Кутты;
  • Экстраполяционный метод Грэгга–Булирша–Штера;
  • Многошаговый метод Адамса–Мультона;
  • Геометрический метод Йошиды.

4. Разработаны эффективные методы для стохастического моделирования параметрической неопределенности в сильнонелинейных обратных задачах небесной механики. Это — так называемый метод возмущенных наблюдений, а также метод кусочно-линейного переноса. Предложены показатели нелинейности обратных задач.

5. Разработан численно-аналитический метод построения профилей излучения пульсаров для мгновенного излучения кривизны из магнитных полюсов на основе индикатрис синхротронного излучения (модель Радхакришнана и Кука). Достоинством метода является то, что в нем заложено множество параметров, влияющих на формирование профилей. Знание этих параметров позволяет с высокой степенью точности воспроизводить профили излучения экспериментально наблюдаемых пульсаров, что показано на примерах целого ряда конкретных пульсаров. Этот подход к идентификации параметров излучения пульсаров  может помочь глубже разобраться с феноменом периодичности излучения нейтронной звезды.

Прикладные исследования

1. В интересах АО ИСС им. академика М.Ф. Решетнева разработан аппратно-программный комплекс для отработки методов и алгоритмов высокоточного расчета эфемеридной информации КА системы ГЛОНАСС с использованием межспутниковых измерений в условиях влияния немоделируемых ускорений.

2. В интересах ЦАО Росгидромет совместно с ИКИ РАН создана методика для прогнозирования наложений зон видимости с авроральных имаджеров космических аппаратов Метеор-МП и Зонд, находящихся на разновысотных орбитах. Это необходимо, прежде всего, для исследования возмущенной полярной ионосферы. Благодаря разработанной методике выявлено наиболее благоприятное время выведения спутников на целевые орбиты и начала проведения космического эксперимента.

По перечисленной выше  тематике за 10 лет защищены одна докторская и шесть кандидатских диссертаций. Выполнены исследования по программам Министерства образования, грантам РФФИ и хоздоговорам на сумму около 35 млн. руб.

Астрономическое образование

На физическом факультете ТГУ в составе образовательной программы по направлению «Физика» реализуется модуль «Астрономия», сформированный следующими профильными дисциплинами.

Бакалавриат
  • Общая астрономия;
  • Небесная механика;
  • Аналитические и численные методы небесной  механики;
  • Динамика искусственных спутников Земли;
  • Космическая геодезия и геодинамика;
  • Геофизика и физика планет;
  • Общая астрофизика;
  • Астрометрия;
  • Сферическая астрономия;
  • Определение орбит;
  • Технологии программирования.
Магистратура

Программа «Классическая и прикладная астрономия. Небесная механика»

  • Методы теории специальных возмущений;
  • КАМ-теория;
  • Управляемое движение космических аппаратов;
  • Резонансы и малые знаменатели;
  • Метеорная астрономия;
  • Методы определения орбит из наблюдений;
  • Галактическая астрономия;
  • Методы параллельных вычислений;
  • Типографика и презентация.

Программа «Астрофизика. Физика космических излучений и космоса»

  • Теоретическая астрофизика;
  • Космическая электродинамика;
  • Квантовые процессы в сверхсильных магнитных полях;
  • Галактическая астрономия;
  • Радиоастрономия;
  • Релятивистская теория спина;
  • Теория релятивистского излучения;
  • Методы параллельных вычислений;
  • Типографика и презентация.

Сотрудничество с астрономическими организациями

  • Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга МГУ (Москва);
  • Институт астрономии РАН (Москва);
  • Институт космических исследований РАН (Москва);
  • Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН (Москва);
  • АО «Газпром космические системы» (Королев);
  • Астрономический институт им. В. В. Соболева СПбГУ (С.-Петербург);
  • Институт прикладной астрономии РАН (С.-Петербург);
  • Главная астрономическая обсерватория РАН (С.-Петербург);
  • Специальная астрофизическая обсерватория РАН (Нижний Архыз);
  • АО «Информационные спутниковые системы» им. академика М.Ф. Решетнева (Железногорск).

Астрономические организации, где работают выпускники

  • АО «Информационные спутниковые системы» им. академика М.Ф. Решетнева (Железногорск);
  • АО «Газпром космические системы» (Королев);
  • Московский авиационный институт (Москва);
  • Специальная астрофизическая обсерватория РАН (Нижний Архыз);
  • НИИ прикладной математики и механики (Томск);
  • Томский планетарий (Томск).

Материально-техническое обеспечение

  • Суперкомпьютер «СКИФ Cyberia»;
  • Персональные компьютеры;
  • Высокоточные GPS/ГЛОНАСС приемники фирмы Topcon;
  • Базовый GNSS приёмник Trimble NetR9.