Одной из наиболее актуальных задач физики космических лучей (КЛ) в настоящее время является определение химического состава обильных КЛ с максимально возможным продвижением вверх по энергетической шкале. Во время начала работ по обсерватории НУКЛОН был консенсус относительно поведения спектров основных обильных (т.е. рожденных главным образом в источниках) ядер до энергий не выше нескольких ТэВ. В 2014—2017 гг. был проведен космический эксперимент НУКЛОН.
Комплекс научной аппаратуры НУКЛОН — современный высокотехнологический спектрометр, вобравший в себя передовые на момент разработки технологии физического эксперимента. Характерной особенностью аппаратуры является весьма незначительные потребляемые полетные ресурсы, такие как масса, энергопотребление, габариты. Объясняется это тем, что в спектрометре впервые применена новая методика регистрации энергии частиц КЛ. Авторы назвали эту методику KLEM (Kinematic Lightweight Energy Meter), чтобы подчеркнуть главное ее достоинство — измеритель энергии небольшой массы, который дает выигрыш почти на порядок в параметре апертура/масса в сравнении с традиционными методами.
Несмотря на скромность потребляемых ресурсов, за 2.5 года орбитального эксперимента получен банк данных, включающий около 20 миллионов событий. Это количество превышает суммарную статистику всех прямых экспериментов с аналогичными целями за последние 50 лет, что позволило получить спектры обильных ядер космических лучей до энергий в несколько сотен ТэВ. Впервые произошла стыковка наземных и орбитальных измерений энергетического спектра КЛ, благодаря чему наземные эксперименты получили возможность прямой калибровки своих данных. Статистически доказано отличие спектра от степенной формы при 1−1000 ТЭВ. В энергетическом диапазоне до 5×1014 эВ определен химический состав космических лучей с поэлементным разрешением, найден ряд особенностей в энергетических спектрах элементов КЛ. В том числе обнаружен статистически обеспеченный излом в спектре по магнитным жесткостям в области ~10 ТВ всех доступных для исследования обильных для исследования обильных компонент КЛ. Полученный результат является необходимым фактическим материалом для построения (уточнения) моделей Галактики, в том числе, ее энергетического баланса.
За последние 10 лет (2010−2020 гг.) авторы опубликовали целый ряд фундаментальных статей по данному направлению в ведущих отечественных и зарубежных научных журналах. Полученные авторами результаты неоднократно докладывались на международных и российских тематических конференциях. На работы, вошедшие в данный цикл статей, имеется 111/163 (WOS/Scopus) ссылок в ведущих международных журналах, а самая цитируемая работа имеет 26/36 (WOS/Scopus) ссылок.
Таким образом, этот цикл пионерских работ внес решающий (на сегодняшний день) вклад в прямое исследование космических лучей высоких энергий. Это будет служить хорошим научным заделом и весомой научно-методической базой для продолжения исследований в данной области естествознания, в которой МГУ имени М.В. Ломоносова был и остается одним из признанных мировых лидеров.