Наука в екстремни условия: Как гл. ас. Ивайло Начев превръща Антарктида във високотехнологична лаборатория

Българските научни изследвания на Ледения континент продължават да се развиват и укрепват позициите на страната ни сред водещите полярни програми в света. Само две седмици преди да замине за своята втора поредна антарктическа експедиция, гл. ас. Начев от Техническия университет – София разказва за мотивацията, подготовката и научната работа, която предстои. След успешното участие в рамките на 33-тата българска експедиция, той отново се отправя към Антарктида, за да продължи изследванията на слънчевата активност и нейното въздействие върху земната йоносфера и магнитно поле.

В това интервю той споделя за предизвикателствата, научния прогрес и личните емоции, свързани с работата на един от най-екстремните континенти на планетата.

Експедицията и личната мотивация

Гл. ас. Начев, само след две седмици заминавате за втора поредна антарктическа експедиция. Какво ви мотивира да се върнете?

На първо място удовлетвореността от работата и каузата за постигане на високи научни резултати, както за проекта, по който ще работя, така и за българските научни изследвания. В последните години се забелязва, че наистина България се нарежда сред водещите научни програми в световен мащаб. За да запазим и утвърдим позицията си, обаче, е необходимо да продължим научните си програми. Работата на Антарктида лично за мен изгражда характер, сплотеност и колективизъм, а от професионална гледна точка е както предизвикателство, така и трупане на жизнено важен практически опит, понеже при възникнал технически проблем е необходимо да намериш инженерното решение по неговото отстраняване само с наличното, с това, с което разполагаш на базата, и при това в максимално кратки срокове.

Снимка: Технически университет

Какво е усещането да развеете знамето на ТУ–София в един от най-недостъпните региони на планетата?

През годините на нашата база са работили и продължават да работят изследователи, завършили ТУ-София. В 33-та антарктическа експедиция обаче бях първият официален представител на Университета чрез участието ми в проекта „Въздействие на слънчевата активност върху Йоносферната динамика и потоците високоенергетични частици над Антарктида“ - съвместен проект на Техническия Университет - София, Института по астрономия с НАО към БАН и Висшето военноморско училище „Н. Й. Вапцаров“. Радвам се, че успях да развея флага на университета чак на Ледения континент, защото още от студент във Факултета по телекомуникации, професионалното ми развитие е свързано с Техническия Университет - София. Друга причина да съм щастлив е, че развях флага точно до оборудването, с което се извършват научните изследвания, а то е проектирано от научната ни група LASER в ТУ-София и работи безпроблемно през целия престой на 33-та българска Антарктическа експедиция.

Снимка: Технически университет

Научната работа

Работите върху изследвания на слънчевата активност. Какво точно изучавате и кои явления са обект на вашите наблюдения?

Изследванията, които извършваме, са свързани с изследване на слънчевата активност и влиянието й върху земната Йоносфера, изследване на земното магнитно поле, концентрация на космически частици вследствие на Слънчеви изригвания и търсене на взаимовръзки между тези процеси.

Защо именно Антарктида е подходящо място за подобни измервания и какви условия предоставя, които липсват на други места по света?

В момента сме в пик на 11-годишен слънчев цикъл и периодът е подходящ за изследване на този тип събития поради засилената Слънчева активност. Нашите изследвания са обвързани със следене на събития, които са най-забележими в различни обхвати на електромагнитния спектър. В населените места мониторингът на този спектър за такъв тип научни изследвания е затруднен, поради това, че всички съвременни технологии от нашето ежедневие работят на различни негови обхвати. Това изисква, както сложна обработка на данните, така и възможността конкретно събитие да не може да бъде обвързано директно със слънчева активност и да изисква верификация от друг тип уреди от наблюдателната астрономия, които в някой случаи не могат да верифицират конкретното събитие. Поради липсата на постоянно пребиваващи жители и липсата на индустриални технологии спектърът на Антарктида е изключителна чист и подходящ за следене на слънцето, чрез технически средства за радио-мониторинг. Една от системите ни получава данни вследствие на насочеността на сензора си и постоянно следене на траекторията на Слънцето – поради дългият ден, през летния сезон на Антарктида, това е възможно с продължителност до над 18 часа за денонощие.

Как слънчевата активност влияе върху живота на Земята – от технологиите до здравето на хората?

Слънчевата активност влияе най-вече на радио- и сателитните комуникационни системи. Различни технологии за радио комуникация стават почти неизползваеми при висока слънчева активност. Исторически при висока слънчева активност дори е документирано нарушение в електропреносните мрежи – явен пример за последните 50 години са събитията, случили се в Квебек, Канада през 1989 г. По отношение на здравето на хората, аз съм инженер и учен и мога да коментирам качеството на апаратурата, получените данни, открития и хипотези в слънчево-земните връзки. В научната литература има данни за хора, чувствителни на електромагнитни бури, а други научни звена изследват влиянието на слънчевата активност над различни целеви групи, така че нека сравнят отзивите на тези групи с данните за слънчевата активност от различни системи, а защо не и с данните, които публикуваме в научни списания, и като експерти в областта си, да дадат мнение как това влияе на здравето. Лично за мен и близките ми - нямам спомен да сме дискутирали дискомфорт, само поради наличие на слънчеви изригвания или геомагнитна буря.

Какви инструменти, апаратура или иновативни методи ще използвате по време на новата експедиция?

През последната експедиция проектираното от нашата научна група от ТУ-София оборудване се справи много добре. В предстоящата експедиция ще използваме модернизиран вариант на оборудването за следене на въздействието на слънчевата активност върху Йоносферата, директно наблюдение на слънчеви избухвания в широк честотен диапазон, мониторинг на земното магнитно поле. Тази година сме добавили няколко допълнителни технически средства, които ще повишат чувствителността на измерванията, както и софтуер за запис и анализ на данните в реално време, разработен изцяло от нас.

Резултати и надграждане

Снимка: Технически университет

Може ли да ни споделите част от резултатите от предишната ви експедиция и какво надграждате тази година?

Поради научната етика не мога да споделя за конкретните ни хипотези и това за какви открития става дума, преди публикуването на научните трудове в резултат на проекта. Това, което мога да споделя към момента е - породени са първите хипотези на база въпросните резултати, но изследванията, както става ясно, продължават и очакваме допълнение на резултатите през настоящия сезон. Земното магнитно поле например има характерни локални и регионални изменения – една от системите ни е записала данни от изменение в земното магнитно поле, уникални за географския регион за Остров Ливингстън. На българския научноизследователски кораб НИК 421, носещ името на Светите братя Кирил и Методий, също имахме монтирано оборудване и се оказа, че чрез него сме извършили един от най-дългите експерименти от този вид от борда на движещ се обект.

Има ли перспектива резултатите да бъдат внедрени в образованието или научно-развойната дейност в ТУ–София?

Част от хардуерните подсистеми вече са включени в учебния ни план. Във Факултета по телекомуникации имаме нова магистърска програма по Аерокосмически комуникации, където поради естеството на конкретиката и надеждността на работата на космическите апарати, се разглеждат сходни хардуерни решения. Вече няколко студенти изявиха желание да работят по дипломна работа, където да търсят инженерни решения, свързани с конкретни казуси за отдалечени мониторинг станции. След публикуване на данните, ги предоставяме и на студенти, които са показали желание да ги използват за своите проекти в университета и да прилагат различни методи за тяхната обработка. В научната ни група сме си поставили амбициозната цел този тип системи да се доразвият и утвърдят именно в научно-развойната дейност на университета.

Преживяванията

Снимка: Технически университет

Какви са най-големите предизвикателства, пред които се изправяте в Антарктида?

Работата на Антарктида сама по себе си е предизвикателство. Тук е моментът да отбележа, че при инсталацията на оборудването през предходната експедиция получих ключова логистична подкрепа от логистичния екип на базата. Едно от нещата, които ме впечатлиха е задружността на участниците в експедицията и готовността всеки да помогне на всеки в моментите, когато не е пряко зает с работата си.

Как протича един „обикновен“ ден в базата?

Всеки ден е уникален за себе си. Сутрин обикновено се събираме на закуска, където се обсъждат и дневните задачи по различните научни проекти, къде и по кое време логистиците ще са най-необходими. След което всеки започва да върши работата си и понякога така до късно вечер, понякога може да се случи да имаш почивен ден. Когато някой не е зает пряко с работата си, винаги при желание, а такова не липсва на никого, намира с какво да помогне на другите.

Поглед напред

Какви са очакванията ви за тази експедиция?

Престоят ми на тази експедиция ще бъде с няколко дни повече от миналата година, голяма част от оборудването е на базата. Очакванията ми са да възстановя постановките за работа на терен възможно най - бързо, след необходимата профилактика на хардуера след тежката антарктическа зима. Надявам се с това да спечеля няколко дни повече работа на оборудването, а записаните данни да затвърдят хипотезите ни и те да се превърнат в откритие.

Мислите ли за трета експедиция или все още е рано?

За Техническия Университет безрезервно вярвам, че ще има трета експедиция, това е само началото на полярните ни изследвания, но за да ги продължим, трябва да покажем сериозния си научен резултат. А що се отнася за мен самия - ще отговоря при следващата ни среща, след завръщането ми от предстоящата 34-та българска антарктическа Експедиция.

Какво бихте казали на младите хора, които мечтаят да се занимават с наука и да работят на Ледения континент?

Множество от изследванията, които се правят на Антарктида, са обвързани с процеси, случващи се на земята хиляди години. Нашите изследвания, освен като принос в науката, трупат и немалка база данни и научни открития, които да могат да се използват и надграждат в бъдеще. Така че, Антарктида остава една открита лаборатория за бъдещи научни изследвания.

Антарктида е мястото, където науката среща пределите на човешката издръжливост. С втората си поредна мисия гл. ас. Начев доказва, че българските учени не просто присъстват на Ледения континент – те създават знания, които имат значение. И всяко ново измерване, всеки успешно работещ уред и всяка събрана данна приближават следващото българско откритие.

*

Д-р Ивайло Начев е преподавател и изследовател в катедра „Радиокомуникации и видеотехнологии“ към Факултета по телекомуникации на Техническия университет – София. 

Начев е част от научната група LASER в ТУ–София, където участва в разработването на иновативна апаратура за радионаблюдения и космически мониторинг. Той е сред водещите изследователи в първия български полярен астрономически проект, реализиран съвместно между Техническия университет – София, Института по астрономия с НАО към БАН и ВВМУ „Н. Й. Вапцаров“.

През сезон 2023–2024 г. доц. Начев е официален представител на ТУ–София в 33-та българска антарктическа експедиция. На остров Ливингстън той инсталира и поддържа високочувствително оборудване, проектирано в университета, което позволява наблюдение на слънчеви изригвания, регистриране на високоенергийни частици и проследяване на измененията в земното магнитно поле. Уредите работят безпроблемно през целия сезон и осигуряват уникални за региона научни данни.