Программа секции «Планетные исследования» ЛКШ-2025

Солнечная система изучена далеко не полностью, и её исследование остаётся одной из ключевых задач современной науки. Какие геологические процессы формируют поверхность планет и спутников? Как эволюционируют планетные атмосферы? Какие методы позволяют изучать состав и структуру планет? Какие объекты могут быть перспективными для поиска внеземной жизни? Секция планетных исследований познакомит участников с современными методами изучения планет, спутников и малых тел. Разбираются ключевые результаты межпланетных миссий, такие как обнаружение подлёдных океанов у спутников-гигантов, следы жидкой воды в прошлом Марса, активный вулканизм на Ио и криовулканизм на Энцеладе.

Длительность программы: 20 часов занятий в секции (12 часов лекций + 8 часов практики)

Программа секции: разработана в сотрудничестве с учеными из ИКИ РАН и ГЕОХИ РАН — ведущих научных учреждений, занимающихся исследованиями тел Солнечной системы. Ключевой особенностью программы являются практические занятия, на которых участники научатся анализировать геологические карты, работать с гиперспектральными данными, моделировать атмосферные процессы, определять механические свойства грунтов, разрабатывать концепции научных миссий и работать с языком Python для анализа планетологических данных.

Практика: участники секции будут работать с реальными данными, полученными с космических аппаратов, анализировать геологические карты, моделировать атмосферные процессы и разрабатывать концепции научных миссий. Также они познакомятся с методами обработки данных с использованием языка Python.

В симуляции научной экспедиции в систему TRAPPIST-1 участники секции будут отвечать за выбор целей для проведения экспериментов на каждом из этапов симуляции, за выработку требований к траектории космического корабля, составление циклограмм экспериментов в части, касающейся работы научной аппаратуры, сбор и анализ научных данных, полученных в ходе экспериментов с подходом виртуальной обсерватории.

Что узнают и чему научатся участники

• Как исследуются планеты земной группы, планеты-гиганты, карликовые планеты и малые тела.
• Как эволюционируют поверхности и атмосферы планет под действием различных геологических и климатических процессов.
• Как проводить анализ геологических карт и идентифицировать процессы, формирующие рельеф планет.
• Как работать с гиперспектральными данными и методами дистанционного зондирования.
• Как формируются научные задачи космических миссий и преобразуются в технические требования.
• Как использовать Python для анализа данных, полученных с космических аппаратов.

Основные темы

1. Исследование планет земной группы и планет-гигантов.
2. Методы дистанционного и контактного изучения планетных поверхностей.
3. Формирование требований к научной миссии: методика NASA STM.

Программа секции:

1. Исследование Луны и планет земной группы
   Теория: Физические характеристики, геологические процессы, эволюция атмосфер, результаты миссий, будущие миссии.
2. Исследование планет-гигантов, карликовых планет, комет и астероидов
   Теория: Газовые и ледяные планеты-гиганты, их внутреннее устройство, магнитосферы, кольцевые системы, ледяные спутники, карликовые планеты и их геологическая активность.
3. Планетарная геология и космохимия
   Теория: Внутреннее строение планет, тектонические, вулканические и ударные процессы, химический состав планет, минералогия метеоритов, процессы дифференциации вещества.
   Практика: Анализ геологических карт планет.
4. Планетарная геоморфология
   Теория: Формы рельефа на планетах, ледниковая и водная эрозия, криовулканизм.
   Практика: Идентификация геоморфологических структур по данным миссий Mars Reconnaissance Orbiter, LRO и других.
5. Методы дистанционного зондирования планет
   Теория: Спектроскопия, радиолокация, гравиметрия, методы интерпретации данных орбитальных миссий.
   Практика: Обработка гиперспектральных данных, определение состава поверхности.
6. Методы контактного изучения планетных поверхностей и определение механических свойств грунта
   Теория: Посадочные аппараты, луноходы и марсоходы, методы анализа химических и механических свойств грунта, методы изучения атмосферы с поверхности.
   Практика: Определение механических свойств грунта с использованием лабораторных аналогов марсианского и лунного реголита.
7. Атмосферы планет и их исследование
   Теория: Типы атмосфер, парниковый эффект, эволюция и изменение климата, атмосферы небесных тел в Солнечной системе.
   Практика: Анализ спектральных данных для различных типов атмосфер.
8. Как формировать требования к научной миссии: методика NASA STM
   Теория: Что такое Science Traceability Matrix (STM), структура и назначение STM, примеры STM для миссий Mars Sample Return, Europa Clipper, Dragonfly.
   Практика: Разработка упрощённой STM для гипотетической миссии.
9. Краткий курс языка Python и его применение для научных целей
   Теория: Основы языка Python, научные библиотеки (NumPy, SciPy, Matplotlib, Pandas), работа с массивами данных, визуализация научных данных.
   Практика: Обработка реальных данных планетологических миссий, построение графиков, работа с табличными данными, анализ простых спектральных характеристик.