Введение
Летняя научная программа (SSP) — это академическая летняя программа, в которой старшеклассники получают образование университетского уровня и занимаются исследованиями в области небесной механики, изучая орбиты астероидов, биохимии, исследуя кинетические свойства ферментов, или геномики, изучая устойчивость к антибиотикам. Программа была основана в 1959 году в школе The Thacher в Охае, Калифорния. В настоящее время она проводится на трех астрофизических площадках: New Mexico Tech в Сокорро, Нью-Мексико, Университете Северной Каролины в Чапел-Хилле, Северная Каролина, и Университете Колорадо в Боулдере, Колорадо, а также на двух биохимических площадках: Университете Пердью в Вест-Лафайетте, Индиана, и Университете Индианы в Блумингтоне, Индиана. В рамках астрофизической программы каждая команда делает серию снимков околоземного астероида, а затем разрабатывает программное обеспечение для расчета его орбиты и прогнозирования его дальнейшего движения. В биохимической программе каждая команда выделяет и моделирует фермент из грибкового патогена сельскохозяйственных культур, а затем разрабатывает молекулу для ингибирования этого фермента. В рамках программы по геномике каждая команда выращивает культуру Vibrio natriegens под умеренным давлением селекции антибиотиками.
Обзор
Каждый летний научный кампус принимает 36 участников и 7 преподавателей на 39 дней. Преподаватели выполняют как академические, так и административные функции. Опыт участия в программе разработан таким образом, чтобы быть схожим на всех кампусах. Для проведения исследований участники объединяются в команды по три человека. Программа включает в себя занятия в классе, лабораторные работы, полевые выезды (научные и развлекательные), а также гостевые лекции от практикующих ученых и других специалистов. Среди приглашенных лекторов в прошлом были Мартен Шмидт, пионер в области изучения квазаров; Ричард Фейнман, лауреат Нобелевской премии по физике; Джеймс Рэнди, иллюзионист и разоблачитель псевдонауки; Митч Капор, основатель Lotus Development; Пол МакКриди, создатель самолетов Госсемер Кондор и Госсемер Альбатрос; и Эрик Корнелл, лауреат Нобелевской премии по физике. Процесс подачи заявок и критерии отбора аналогичны тем, что приняты в престижных колледжах. В основном принимаются студенты второго курса (будущие выпускники), с небольшим количеством студентов первого курса каждый год. Взимается плата за участие, которая покрывает стоимость обучения, проживания, питания и необходимых материалов. Финансовая помощь, основанная на материальном положении, предоставляется для покрытия части или всей стоимости программы, и SSP гарантирует удовлетворение всех подтвержденных потребностей. Пожертвования в некоммерческий фонд используются для финансирования финансовой помощи. В 1991 году Комиссия Национальных академий по физическим наукам, математике и приложениям отметила, что "все участники продолжают обучение в колледже. Около 37% выпускников до 1985 года работают в области науки и медицины, а 34% – в области инженерии, математики и компьютерных наук (включая основателя Lotus Development Corporation)". Программа спонсируется совместно Массачусетским технологическим институтом и Калифорнийским технологическим институтом, являющимися аффилированными университетами, а также Колледжем Харви Мадда, выступающим в качестве академического партнера программы.
История
Программа была создана в 1959 году в школе The Thacher в Охае, Калифорния, в ответ на запуск спутника Sputnik 1 и начало космической гонки. Директор школы Thacher был обеспокоен тем, что лучшие ученики старших классов страны не получают достаточной информации и вдохновения для карьеры в области естественных наук. Он решил создать интенсивную летнюю программу, чтобы стимулировать этих студентов и дать им возможность почувствовать себя участниками "настоящей науки", при поддержке Caltech, UCLA, Claremont Colleges и Stanford. Финансовую поддержку оказала Hughes Aircraft. Женщины начали приниматься в программу с 1969 года и к 2010 году их доля достигла 50% от общего числа участников. После 41 года проведения программы в Thacher, в 2000 году возникла серьезная угроза её продолжению, когда школа Thacher решила использовать всю территорию кампуса для других целей. В 2010 году калифорнийский кампус переехал в Westmont College в Санта-Барбаре, а затем в 2015 году – в Университет Колорадо в Боулдере. В 2016 году, после трех лет планирования и подготовки, в Университете Пердью в Вест-Лафайетте, штат Индиана, был проведен пилотный запуск первого SSP по биохимии. Шесть выпускников предыдущего года успешно прошли новый эксперимент. В 2017 году первый SSP по биохимии был успешно проведен с участием 24 человек. В 2022 году в Университете Пердью состоялся первый SSP по геномике с 24 участниками. По состоянию на 2017 год, в 75 программах приняли участие более 2500 человек. Все выпускники и бывшие преподаватели являются пожизненными "членами" некоммерческой организации, наряду с другими членами, назначенными Советом директоров. Члены ежегодно избирают Попечителей, имеют доступ к онлайн-базе данных для налаживания контактов и приглашаются на ежегодный ужин, проводимый осенью.
Астрономическая работа
В течение первых 50 лет программы студенты фотографировали астероиды главного пояса (между орбитами Марса и Юпитера). Начиная с 2009 года, студенты стали получать цифровые изображения (гораздо более тусклых) околоземных астероидов (внутри орбиты Марса). Процесс определения орбиты концептуально одинаков в обоих случаях. Сначала студенты делают серию снимков астероидов. После идентификации астероида его положение на изображении относительно известных звезд тщательно вычисляется. Это относительное положение затем используется для определения положения астероида в небесных координатах (прямое восхождение и склонение) в момент съемки изображения. Серия положений, полученных по мере движения астероида по небу, позволяет студенту подобрать приблизительную орбиту. Измеренные координаты астероида (а не вычисленные орбитальные элементы) отправляются в Центр астрофизики Гарвард-Смитсоновского института. На протяжении десятилетий студенты SSP выполняли расчеты определения орбит на механических калькуляторах (1960-е годы), затем на электронных калькуляторах (1970-е годы), затем на "мини-компьютерах" (1980-е годы), затем на персональных компьютерах (1990-е и 2000-е годы). В последние годы они разрабатывают свои программы определения орбит на языке программирования Python, используя метод Гаусса.