Профессии будущего.
Кто делает «глаза» для спутников и разглядывает облака
Томский Обзор продолжает серию материалов, посвященных профессиям будущего. О них не прочитаешь в брошюрах и на сайтах вакансий, однако в скором времени без этих людей не сможет обойтись ни одна из крупных компаний.
В новом материале рассказываем о том, чем занимаются специалисты-оптотехники, которых готовят в Томском государственном университете.
Кто такие?
Оптотехники — специалисты, создающие устройства, с помощью которых можно «глубже» взглянуть на мир, расширяя пределы естественного восприятия человеком окружающей среды (и космоса, в том числе, и далеких-далеких галактик). Они занимаются разработкой, изготовлением и эксплуатацией оптических и оптико-электронных, лазерных, информационно-измерительных и следящих приборов и систем. Спектр применения этих систем очень широк: оборонная техника, медицина, системы наземной и космической связи, аэрокосмические исследования, навигация, биологии и экологии.
Оптотехники обладают солидным багажом знаний, необходимым при проектировании оптических систем. Они могут системно мыслить, программировать и работать руками. Например, их учат рассчитывать оптические схемы, проектировать, собирать и настраивать силовые каркасы, а при необходимости и создавать программное обеспечение (или работать с уже существующим).
Что делают?
Оптотехники «разглядывают» облака, учат машины правильно обрабатывать изображения и создают голограммы — трехмерные изображения объемов определенных сред.
Например, цель моей научной работы — создать методику оперативного обнаружения облаков верхнего яруса, состоящих из горизонтально ориентированных кристаллических частиц льда. Такие облака формируются на высотах 6–12 км. Размеры частиц в них могут достигать тысячи микрометров, а их плоские грани можно рассматривать как мельчайшие зеркала, которые отражают более 3-х процентов падающей на частицу лучистой энергии Солнца. Поэтому очень важно изучить, при каких метеорологических условиях (температура, давление, влажность, скорость ветра) образуются «зеркальные облака». Решение этой задачи позволит учитывать реальную микроструктуру облаков верхнего яруса (размеры кристаллов и их ориентацию) в оптических моделях, на основе которых строятся прогнозы погоды и климата, и сделает их более точными. Дело в том, что очень многие процессы в атмосфере до сих пор не изучены достаточно полно. Поэтому они не учитываются в расчётах радиационного баланса Земли. То есть, у нас до сих пор нет полной картины, описывающей соотношение потоков излучения, которое приходит от Солнца, с излучением, уходящим в Космос от остывающей ночью Земли (включая атмосферу). В результате мы получаем неточные прогнозы погоды и климата, а последствия этого могут быть самыми печальными. Вспомнить хотя бы недавний ураган в Москве, когда людей вовремя не предупредили об ухудшении погодных условий.
В данном случае оптотехники делают процесс изучения облаков дешевле, ведь при использовании их методов, не возникает необходимости отправлять в атмосферу зонды или самолеты. Исследование проходит без непосредственного контакта с частицами: лазер, с помощью которого их «щупают» не так их тревожит, значит, облака ведут себя естественно.
Оптотехники занимаются и непосредственной обработкой изображений. Например, они учат системы выделять на фоне общего потока и распознавать определенные объекты, скажем, номера автомобилей или лица людей. Также оптические методы позволяют находить следовые концентрации взрывчатых веществ на тех же автомобилях или одежде.
Также эти специалисты занимаются голографией (метод получения объёмного изображения, основанный на взаимном наложении световых волн — прим. ред.). С ее помощью они могут получать трехмерные объемные изображения сред, в частности, воды в водоеме. По созданной однажды голограмме можно комплексно исследовать, например, находящийся в нём планктон. Это очень удобно, так как ученым не нужно иметь под рукой весь объем воды и поддерживать в нем жизнь.
Где нужны?
Специалисты-оптотехники востребованы как в науке, так и в наукоемких производствах. Например, в Томске они работают в Институте оптики атмосферы СО РАН, и во множестве других научных организаций по всей стране. Выпускники кафедры ОЭС и ДЗ РФФ ТГУ также помогают разрабатывать «глаза» (оптико-электронные системы) спутников в ИСС имени М. Ф. Решетнева.
Где готовят?
Бакалавров и магистров оптотехников готовят на кафедре «Оптико-электронные системы и дистанционное зондирование», открытой еще в 1962 году. Здесь будущих специалистов учат и проектировать систему, и создавать некоторые её элементы, и работать с ней. Обучение проводят 6 профессоров-докторов наук и 10 кандидатов (8 доцентов). В составе кафедры 6 учебных лабораторий.