Научно-исследовательская работа (стр. 3 )

  был руководителем ряда российских и международных проектов (гранты РФФИ, ISF, DAAD, Royal Society, EPSRC, INTAS, FP6); являлся консультантом в ряде промышленных организаций таких как Daimler-Benz AG, ABB AG, ALSTOM AG, EDF Energy Ltd, Numeca-International Ltd; выезжал с приглашенными лекциями в известные научные центры Los Alamos National Laboratory (USA), Isaac Newton Institute (Cambridge), Henri Poincare Institut (Paris), Schlumberger (Cambridge), EDF/CNRS (Paris), ALSTOM Technology Centre (Zurich), ABB (Zurich).  является автором и соавтором более 70-ти научных статей в ведущих российских и международных  журналах.

  Область научных исследований лаборатории: гиперзвуковые течения, численное моделирование, проектирование космических летательных аппаратов, системы автоматического проектирования.

  Цель проекта: создание вычислительного комплекса по математическому моделированию задач высотной гиперзвуковой аэродинамики перспективных космических ЛА во всем диапазоне чисел Рейнольдса (Кнудсена).

  Основные задачи проекта: особенностью разработанного комплекса программ должно быть уникальное сочетание высокоточных и экономичных вычислительных алгоритмов с возможностью учета реальных физических эффектов в широком диапазоне режимов движения гиперзвуковых летательных аппаратов.

  Планируемые научные результаты: разработка комплексов прикладных программ для численного моделирования термохимически и термодинамически неравновесных гиперзвуковых течений и тепломассообмена в свободномолекулярном, переходном и континуальном режимах обтекания реальных конфигураций космических аппаратов в рамках унифицированных моделей.

Итоги работы в 2011 году:

Разработаны эффек­тивные методы декомпозиции области для моделирования пристенных турбу­лентных течений. Создан пакет программ эффективных методов декомпозиции области для моделирования пристенных турбулентных течений. Проведен асим­птотический анализ задачи сверх - и гиперзвукового обте­кания 2D и 3D тел при больших и малых числах Рейнольдса и получены прибли­женные аналитические решения уравнений тонкого ударного слоя. Произведено сравнение решений асимптотически упро­щенных моделей с решением полных уравнений Навье – Стокса и прямого статистического моде­лирования Монте-Карло.

  В работе лаборатории принимают участие: чл.-корр. – 3 чел., доктора  наук – 13 чел., кандидаты наук – 16 чел., молодые сотрудники (до 35 лет) – 17 чел., аспиранты – 5 чел., студенты – 4 чел.

Лаборатория "ИСПАВР  " под руководством

– доктор физико-математических наук, профессор факультета физики Католического университета Америки (Вашингтон, округ Коламбия, США) – один из самых известных и высокоцитируемых в мире ученых, работающих в области исследований планет Солнечной системы. Область научных интересов – фотохимия и спектроскопия планетных атмосфер. В 1961 г. он закончил физический факультет МГУ им. . Является учеником проф. , совместно с которым создавал гамма - и ультрафиолетовые спектрометры для первых советских межпланетных зондов. В 1970–1980х гг. – сотрудник отдела физики планет ИКИ АН СССР, с 1988 по 1991 г. - заведующий лабораторией исследования верхних атмосфер планет этого института. В этот период реализован ряд ключевых экспериментов по спектроскопическому исследованию атмосфер Марса, Венеры, кометы Галлея на космических аппаратах «Марс-5», «Венера-9», «ВЕГА», «Фобос», также он принимает активное участие в разработке ультрафиолетового спектрометра для проекта НАСА «Вояджер». Автор монографий «Фотохимия атмосфер Марса и Венеры» (1982) и «Физика свечения атмосфер планет и комет» (1987). За исследования атмосферы и ионосферы Венеры на космических аппаратах в 1985 г. удостоен Государственной премии СССР. 

  После переезда в США в 1991 г. осваивает новое направление – исследование атмосфер планет Солнечной системы с помощью спектрометров высокого разрешения, установленных на наземных, авиационных и орбитальных обсерваториях, и быстро получает мировое признание в этой области. Ему принадлежит множество пионерских исследований и открытий. открыт озоновый слой, гелий и метан в атмосфере Марса, он первый наблюдал пары воды в атмосфере кометы, свечение гидроксила в атмофере Венеры, им  первые получены и интерпретированы спектры атмосферы кометы в гамма-диапазоне, по которым были отождествлены процессы перезарядки тяжелых  ионов солнечным ветром. хорошо известен не только как наблюдатель и разработчик космической научной аппаратуры, но и как теоретик, работающий на стыке геофизики и астрофизики. Его фотохимическая модель атмосферы спутника Сатурна Титана признана на сегодняшний день наиболее совершенной среди нескольких десятков разработанных в мире подобных моделей. Продолжая, несмотря на солидный возраст, работать с ислючительной продуктивностью, добился высшего показателя индекса Хирша среди первых авторов научных публикаций в области исследований планетных атмосфер.

  Школа  хорошо известна у нас в стране и за рубежом. Самым молодым аспирантом советского периода его карьеры был , ныне заместитель директора ИКИ РАН, заведующий отделом физики планет, воспитавший за эти годы целую плеяду  талантливых молодых ученых и реализовавший ряд важных экспериментов по исследованию атмосфер Земли, Марса и Венеры на борту межпланетных зондов Европейского космического агенства и Международной космической станции. Зам. декана ФПФЭ, доцент , стал первым в России развивать трехмерные численные модели общей циркуляции атмосфер планет. Под руководством на Физтехе несколько лет работает группа специалистов, которая в тесном взаимодействии с ФАКИ участвует в разработке перспективных бортовых спектрометров инфракрасного диапазона. Cоединение воедино трех направлений – наблюдений с помощью инфракрасных спектрометров высокого и сверхвысокого  разрешения, наблюдений с борта космических аппаратов и численное  моделирование – составляет основу того синтеза, который должен дать толчок исследованиям в новой лаборатории.

  Деятельность лаборатории имеет и важное прикладное значение. После почти двадцатилетнего перерыва в нашей стране сейчас делаются попытки восстановить полноценную группировку спутников для метеорологического и климатического мониторинга, исследования ресурсов Арктики, контроля угроз безопасности страны и других задач государственной важности. И главной проблемой в выполнении этой амбициозной программы является недостаток квалифицированных кадров. Новая лаборатория будет непосредственно участвовать в выполнении заказов Роскосмоса по разработке новейшей бортовой аппаратуры, а выросшие в ее стенах студенты и аспиранты принесут свой опыт и квалификацию в космическую промышленность. Физтех уже имеет положительный опыт участия в кооперации с предприятиями космической промышленности  по выполнению Федеральной космической программы. Подключение к этой деятельности базовых организаций не только ФАКИ, но и ФПФЭ, привлечение на Физтех ведущих специалистов с опытом участия в международных космических проектах и становление нового коллектива под руководством ученого с мировым именем – все это должно не только вывести Физтех на новый уровень признания, но и послужить качественному обновлению всей космической отрасли страны.

  Очень важным аспектом деятельности лаборатории является стимулирование международного сотрудничества, играющего ключевую роль в фундаментальных космических исследованиях. На фоне стагнации в космической отрасли страны особенно важно ориентироваться на мировой уровень в приборостроении, обработке данных, численном моделировании, и стараться подходить к работе с самыми жесткими критериями, которые может  дать международная экспертиза. Расширение ареала сотрудничества будет способствовать и повышению репутации научной деятельности Физтеха в целом.

Проект деятельности лаборатории под руководством «Исследование планетных атмосфер методами спектроскопии высокого разрешения, мониторинга космическаими аппаратами и численного моделирования» ставит следующие задачи:

Проведение исследований атмосфер планет Солнечной системы при помощи космических аппаратов и наземных наблюдений методами спектроскопии высокого разрешения в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах спектра; Разработка перспективных бортовых спектральных приборов для зондирования планетных атмосфер космическими аппаратами; Численное моделирование климата планет и эволюции планетных атмосфер при помощи высокопроизводительных суперкомпьютерных систем и трехмерных моделей общей циркуляции.

  В 2011 г. коллективом лаборатории ИСПАВР были получены следующие научные результаты:

По анализу результатов астрономических наблюдений атмосферы Марса исследованы вариации отношения D/H в парах воды, проведен поиск метана: содержание метана в атмосфере Марса было близко к ожидаемым значениям, однако в некоторых сеансах наблюдений метан не был обнаружен. Получены верхние пределы для этана и для SO2. По данным КА «Марс Экспресс» продолжен мониторинг гидрологического цикла Марса, проведен мониторинг дневного свечения кислорода на лимбе планеты, обнаружено ночное свечение кислорода с интенсивностью 0,22–0,35 МР. По вариациям эмиссии молекулярного кислорода в эксперименте ОМЕГА исследованы гравитационные волны. Разработаны алгоритмы по восстановлению полей температуры в атмосфере Марса по данным эксперимента ПФС. Проведено численное моделирование микрофизических процессов в марсианском аэрозоле. Проведен анализ астрономических наблюдений свечения СО на 4,7 мкм в атмосфере Венеры. По данным КА «Венера-Экспресс» исследовано содержание SO и SO2 в надоблачной атмосфере. Исследовано распределение водяного пара над облаками по данным спектрометра VIRTIS в окне прозрачности 2,56 мкм и под облаками по данным спектрометра СПИКАВ на ночной стороне в окнах 1,1 и 1,18 мкм. Проведен расчет вертикального распределения паров H2SO4 и численное моделирование фотохимии атмосферы Венеры. Завершено создание двух приборов для исследования атмосферы Марса на КА «Фобос-Грунт»: фурье-спектрометр АОСТ (2-25 мкм, спектральное разрешение до 0,9 см и эшелле-спектрометр ТИММ (2,2-4,2 мкм, R~25000).  Следующие  модификации этих приборов планируются для установки на европейский КА «ЭкзоМарс», запуск в 2016 г. Продолжены наблюдения спектрометром «Русалка» на борту МКС для отработки методики измерения содержания парниковых газов в атмосфере Земли. Продолжена разработка системы мониторинга содержания озона в земной атмосфере: «Озонометр-ТМ» (для установки на борт четырех КА, входящих в группировку «Ионосфера») и «Озонометр-З» (для КА «Зонд», образующего вместе с КА «Ионосфера» орбитальную 2 группировку «Ионозонд»). Проведены исследования возможности построения бортового гетеродинного спектрометра высокого разрешения в ближнем инфракрасном диапазоне.

  По результатам проведенных исследований с сентября по декабрь 2011 г. опубликовано 12 работ в реферируемых научных журналах, сделано 22 доклада на конференциях. Студентом 1-го года магистратуры получен грант Фонда содейстивия развитию малых форм предприятий  по программе «У. М.Н. И.К».