Астрофизик

Астрофизик изучает физические свойства космических объектов, чтобы открыть новые данные о природе Вселенной или по-новому их объяснить, тем самым расширить наши знания об окружающем мире, продвинуться вперед в его изучении. Он также разрабатывает астрофизические инструменты и методы исследования. Профессия подойдет тем, кто много и с интересом созерцает ночное небо, интересуется вопросами космоса и мироздания, астрономией, физикой и математикой за пределами школьной программы.  Кстати, недавно центр профориентации ПрофГид разработал точный тест на профориентацию, который сам расскажет, какие профессии вам подходят, даст заключение о вашем типе личности и интеллекте.

Кто такой астрофизик

Астрофизик – это ученый, который исследует физическую природу, эволюцию небесных тел и процессы, происходящие в нашей Вселенной. У него уникальная миссия – объяснить с точки зрения физики все, что происходит в космосе, понять принципы мироздания.

Изучаемые астрофизиком события во Вселенной имеют космические масштабы: из звезд образуются нейтронные звезды и черные дыры, галактики объединяются в скопления, и все это движется и расширяется, излучая свет. А ведь есть еще межзвездная среда… Астрофизики изучают все компоненты Вселенной и решают множество интересных вопросов, которые требуют осмысления и глубокого изучения. Как это все работает? Возможна ли жизнь за пределами Земли? Где заканчивается Вселенная и когда наступит конец ее жизни? Этим глобальным проблемам посвящены их научные изыскания.

Для многих профессия астрофизика выглядит романтичной: сидишь в обсерватории, наблюдешь, как разгораются и гаснут звезды… В действительности работа современного астрофизика мало похожа на то, что о ней думают непосвященные. Его основное рабочее оборудование не телескоп, а компьютер – на него по интернету поступают «сырые» данные цифровых телескопов, снимки со спутников и космических зондов. Почти все время астрофизик посвящает их анализу и другой исследовательской работе – созданию гипотез, построению моделей и графиков, чтению публикаций других ученых и подготовке собственных научных статей.

В астрофизике основным источником информации о космических объектах служит приходящее от них электромагнитное излучение. Исследуя его с помощью спектрального анализа, фотометрии астрофизик определяет плотность, температуру, химический состав и многие другие характеристики небесных объектов наряду с действующими между ними силами. Чтобы лучше понять происходящее, он строит аналитические модели изучаемых процессов, модифицирует их с учетом новых данных. Астрофизик согласовывает свои предположения с результатами уже существующих наблюдений (их история может исчисляться десятилетиями и веками) и известными законами физики и делает прогнозы о развитии звезд, галактики или космоса в целом. Астрофизики также ищут признаки органических химических соединений и молекул, которые могут свидетельствовать о наличии жизни на других планетах. В целом область интересов астрофизиков весьма обширная.

Примеры тем, которые изучают астрофизики:

• Химический состав звезд и планет.
• Гравитационное воздействие.
• Звездная динамика и эволюция (например, формирование и развитие Солнечной системы, галактик).
• Темная материя, темная энергия, черные дыры.
• Крупномасштабная структура материи во Вселенной.
• Происхождение космических лучей.
• Плазма в космических условиях.
• Общая и специальная теория относительности.
• Квантовая и физическая космология (учение о закономерностях во Вселенной).
• Поиск признаков и следов внеземных форм жизни.

Особенности профессии

Астрофизики работают в двух направлениях.

• Исследования и обучение.

Астрофизиков-исследователей условно подразделяют на наблюдателей и теоретиков.  Наблюдатели (они же экспериментаторы) изучают физические процессы, происходящие во Вселенной. Их задача – структурировать, проверить, обработать полученные из наблюдений (или архивные) данные. Теоретики используют математические модели и компьютерное моделирование для объяснения астрофизических явлений. Можно сказать, что теоретики при помощи смоделированных графиков проверяют гипотезы наблюдателей. Также можно сочетать ту и другую деятельность. 

Независимо от специализации, астрофизики-исследователи:

• наблюдают космические объекты и явления или описывают и исследуют собранные данные, изучая конкретные небесные тела или процессы (например, взрывы звезд, вспышки сверхновых, расширение Вселенной и т. д.);
• создают и проверяют различные теории, выдвигают гипотезы об устройстве мира;
• объясняют космические события и феномены методом математического и компьютерного моделирования;
• проверяют теоретические предположения в лабораторных условиях и путем моделирования условий космоса (например, симулируют слияние галактик);
• публикуют научные статьи, выступают с докладами на симпозиумах и конференциях, изучают опыт и рассказывают о своих открытиях коллегам-ученым из других стран;
• участвуют в международных проектах и научных миссиях;
• разрабатывают учебные материалы и лекции для студентов.

Большинство астрофизиков посвящают карьеру разгадке какой-то одной тайны Вселенной. Так, многие ученые тратят десятилетия на формирование концепции Большого взрыва, хотя и сегодня она всё еще не до конца понята и не всеми принята. Но можно заняться и более «приземленными» темами, например, исследовать физическое состояние верхних слоев атмосферы Земли, других планет Солнечной системы и их спутников, изучать гелиосферу (околосолнечное пространство) и влияние изменения солнечной активности. В целом пробелов в понимании Вселенной и управляющих ею законов много, направления исследований астрофизиков могут быть самые разные.    

• Космическое приборостроение и полеты.

Для исследования космоса используются автоматизированные оптические системы и другие специальные устройства и инструменты. Астрофизики участвуют в создании и оптимизации подобной техники, а также программного обеспечения, предназначенного для поиска и распознавания уникальных объектов в небе. Они планируют и тестируют телескопы и разнообразные датчики, определяют, что должны делать искусственные орбитальные спутники или собирающие образцы горных пород на Луне зонды.  Астрофизики также участвует в миссиях по исследованию космоса, находясь в центре управления полетами или на борту космического корабля, информируют медиков о температуре, радиации и других условиях открытого космоса, сообщают космонавтам о наличии космического мусора и других проблем и препятствий в полете.  

Понимание процессов в космосе обогащает наши знания об окружающем мире и Вселенной. Но научные изыскания астрофизиков – не просто служение науке. Открытия ученых находят практическое применение. Например, благодаря их исследованиям мы определяем местоположение с помощью GPS на смартфонах, пользуемся другими системами спутниковой навигации. Астрофизики также помогают изучать нашу планету из космоса. Сегодня люди освоили орбиту Земли, есть миссии к Луне, Марсу. Результаты исследований космоса применяются для разработки новых материалов и технологий на Земле. В будущем астрофизикам предстоит прояснить еще много разных вещей.     

Плюсы и минусы профессии

Плюсы:

• Изучать космос всегда интересно, полностью погружаясь в науку, астрофизики проводят время за любимым делом и никогда не скучают на работе, ведь научная деятельность намного разнообразнее, чем работа в офисе.
• Совершенные открытия приносят удовольствие самому ученому, привлекают внимание и вдохновляют других людей.
• За значительные достижения в изучении Вселенной можно получить премию и даже стать нобелевским лауреатом. Также 1 раз в 2 года астрофизиков (среди прочих) награждают научной премией Кавли, размер фонда – 1 млн долл. в трех областях наук (астрофизика, нанотехнологии, неврология).
• Наблюдения за космосом ведутся в мощных обсерваториях, которые строят на высоких плато вдали от городов. Это обстоятельство придется по душе интровертам.
• Ученых-астрофизиков регулярно приглашают на международные симпозиумы. У них много возможностей для интересных знакомств и увлекательных путешествий в самые живописные уголки планеты.
• В астрофизике действуют те же законы, что и в «обычной» физике, ученый всегда может сменить специализацию.

Минусы:

• Исследования астрофизика теоретического характера, но иногда теории нужно подтверждать экспериментально, для этого надо искать финансирование.
• Обучение профессии длительное, нужны знания из разных областей физики, астрономии, а также космических технологий.
• Результат исследований не всегда гарантирован, а если все-таки открытие совершено, финансовое вознаграждение может быть невысоким.

Важные личные качества

Астрофизик – человек, который интересуется достижениями в сфере исследований космоса и сам готов раскрывать его тайны, находить новые факты, ведь Вселенная полна сюрпризов. У него особый склад ума, дающий возможность абстрагироваться от деталей и мыслить абстрактно, при этом он:

• вдумчивый, въедливый, направленный на изучение нового;
• внимательный, организованный;
• не страшится больших объемов данных, умеет и любит анализировать;
• не теряет выдержку и не боится трудностей, ведь результаты исследований не всегда очевидны,
• обладает техническими навыками (придется работать с телескопами, датчиками, другим высокотехнологическим оборудованием);
• коммуникабельный, уверенно и правильно излагает мысли.

Где учиться на астрофизика

Чтобы стать астрофизиком, нужно окончить вуз. Базой для изучения профессии могут быть специальности укрупненной группы 03.00.00 «Физика и астрономия». Примеры названий образовательных программ:

• «Физика космических и плазменных явлений» (СПбПУ);
• «Астрофизика и космология» (КФУ, г. Казань);
• «Солнечно-земная физика» (ИГУ, г. Иркутск);
• «Физика космоса» (НИУ ВШЭ);
• «Геокосмические науки и технологии. Физика и механика космических и природных систем» (МФТИ).

ЕГЭ для поступления на астрофизика: математика, физика, русский язык; профильный предмет – физика. В некоторых вузах математика – предмет по выбору, ее можно заменять информатикой, реже – химией.

После окончания бакалавриата желательно углубить знания в магистратуре (чтобы в будущем занять руководящую должность). Чтобы заниматься научно-исследовательской работой, нужно учиться дальше – в аспирантуре, получить по окончании степень кандидата или доктора наука после защиты диссертации. 

Как правило, будущие астрофизики начинают интересоваться всем, что связано с космосом еще в детстве, читают научно-популярные книжки, посещают астрономические кружки, в старших классах участвуют в олимпиадах по астрономии, физике, в общем, выбирают это направление сознательно и приходят в вуз с хорошей базовой подготовкой.

Место работы

Наиболее перспективные варианты трудоустройства – в госструктурах Роскосмоса и отделениях NASA в России. Работать там престижно, однако получить место непросто.

С образованием астрофизика работу можно найти и в других местах:

• в НИИ и университетах;
• обсерваториях и планетариях;
• на предприятиях аэрокосмической отрасли;
• в сфере разработки технологий изучения космоса, включая приборостроение, создание ПО;
• в образовании, преподавать астрономию в школе, космофизику в вузе;
• заниматься популяризацией науки, проводить аматорские астрономические наблюдения для всех желающих посмотреть на небо в телескоп, вести астрономический портал.

В общем, перспектив для работы много, космос безграничен (обратное пока не доказано), место под звездами хватит всем.

Оплата труда

Астрофизик, хотя и работает в передовой научной области, не всегда может рассчитывать на соизмеримый усилиям финансовый результат. Сразу после вуза его зарплата довольно скромная – 30–40 тыс. руб. Но поле для маневров с целью улучшения материального положения есть.

• Занятия репетиторством принесут дополнительно до 50 тыс. руб. в месяц.
• Защита диссертации гарантирует прибавку к окладу ≈ 20 тыс. руб.
• Став руководителем младшего звена (начальником лаборатории, сектора) астрофизик получает еще плюс 10% к окладу, а заняв должность научного руководителя исследовательской группы, которая получает гранты и финансирование на свои проекты, может рассчитывать на более весомый доход.
• За масштабное открытие или разработку предусмотрены персональные премии и надбавки в размере 30–70 тыс. руб.

В общем, все зависит от уровня образования, объема и характера выполняемых работ, целеустремленности.

Профессиональные знания

Астрофизику, помимо знания астрономии и фундаментальных законов физики, нужно:

• знать теорию вероятностей, математическую статистику и др. разделы математики;
• уметь программировать, использовать сервисы ИИ для анализа цифровых изображений и выявления закономерностей в числовых данных, пользоваться программами для моделирования;
• пользоваться методами спектрального анализа, фотометрии;
• уметь работать с высокотехнологическим увеличительным оборудованием;
• владеть методологией научных исследований;
• знать правила публикации научных статей.