Белова В.Г., Комратов Д.В., Кадочников И.Н., Кулешов П.С., Лобанова Д.И., Савельев А.М., Семенёв П.А., Степанов В.А., Титова Н.С., Токталиев П.Д. «Расчет электрофизических параметров струи двигательной установки десантного модуля "ЭкзоМарс-2020" для моделирования условий работы радиовысотомера при безопасной посадке на поверхность Марса» Фундаментальные и прикладные проблемы газовой динамики и физической химии в авиационном двигателестроении. Сборник научных трудов, с. 90-94 (2020)

Щербинин Д.Ю. «Становление спутниковых исследований в рамках международного геофизического года (1957–1958)» Вопросы истории естествознания и техники, 41, № 4, с. 692-716 (2020)

В рамках программы геофизических исследований Международного геофизического года (1957–1958) на околоземные орбиты были выведены семь искусственных спутников Земли, что стало не только успехом программы, но и положило начало практической космонавтике. Вместе с тем становление ракетно-космической техники, развитие методов и средств исследования Земли и околоземного космического пространства происходили в условиях острого политического противостояния СССР и США. Это не давало возможности реализовать планомерный широко масштабный научный подход к освоению космоса, но, с другой стороны, позволяло привлекать максимально возможные ресурсы для исследований, опытно-конструкторских работ и испытаний техники, задавая предельно высокий темп развития новой научно-технической отрасли. Преследуя схожие цели в космической гонке, страны двигались к их достижению различными путями. В статье проводится анализ научно-технических достижений двух стран в космической области в период 1957–1958 гг. и сделаны выводы о роли и значении программы спутниковых исследований Международного геофизического года в развитии мировой космонавтики.

Желтова Е.Л., Соболев Д.А. «В.Н. Сокольский – основоположник историко-космических исследований в ИИЕТ РАН» Вопросы истории естествознания и техники, 43, № 2, с. 219-230 (20220)

Статья посвящена историку техники В.Н. Сокольскому, всю свою трудовую жизнь проработавшему в Институте истории естествознания и техники АН СССР (РАН). Рассмотрена основополагающая роль Сокольского в становлении истории ракетно-космической техники как одного из научных направлений в работе Академии наук. Показаны социально-исторические факторы, поставившие его во главе исследований по истории космонавтики, и те направления, по которым он стал развивать эту область. Продемонстрированы особенности стиля работы Сокольского как организатора и исследователя. Описана его деятельность по ознакомлению мирового научного сообщества с историей отечественной ракетной техники и космонавтики. Освещена роль Сокольского в подготовке молодых ученых, издании книг о пионерах отечественной и мировой космонавтики и сборников исследований по истории космонавтики. Статья написана в мемуарно-исследовательском стиле, поскольку ее авторы продолжительное время работали под руководством Сокольского.

Батченко В.С. «Астронавигационная подготовка космонавтов в СССР в 1960-е годы (по материалам РГАНТД)» История науки и техники, № 10, с. 3-8 (2022)

Центральное внимание уделено организации подготовки космонавтов по навигации как значимого этапа реализации советской пилотируемой лунной программы, а также для иллюстрации становления материальной базы Центра подготовки космонавтов (ЦПК) на протяжении 1960-х гг. Исследование базируется на документах недавно рассекреченного фонда 1 «ЦПК им. Ю.А. Гагарина» Российского государственного архива научно-технической документации (РГАНТД). Цель работы – выявить теоретические и практические методики подготовки космонавтов к самостоятельному ориентированию при возможном полете на несколько сотен тысяч километров от Земли. Задачи публикации: показать виды теоретической и практической подготовки и раскрыть проблемы, с которыми сталкивался ЦПК при организации тренировок на астронавигацию. Астронавигационная подготовка космонавтов в программах «Восток» и «Восход» носила ознакомительный характер, потому что полеты совершались по околоземной орбите, т.е. на небольшой высоте от Земли и в автоматическом режиме. Тем не менее, на случай аварийных ситуаций, в программу подготовки входило обучение астрономии на территории Московского планетария и формирование навыков ориентирования по созвездиям при управлении самолетом. Полеты к Луне подразумевали увеличение доли ручного управления космическим кораблем и повышения роли космонавта как пилота, потому в ЦПК для «лунных» экипажей усилили теоретический блок, ввели широтные полеты на самолетах Ту-124 и начали практику зарубежных командировок в Сомали. Но организационные трудности вносили коррективы: старые глобусы с нечетким изображением, отсутствие собственного планетария, а после – помещения для него, частые поломки самолетов и нецелевое использование их рабочего ресурса другими воинскими частями, – это еще неполный список проблем, затягивавших и усложнявших подготовку космонавтов. Сворачивание советской лунной программы прервало начинание по командированию космонавтов в республику Сомали, но не повлияло на астронавигационную подготовку в целом. Ключевые слова: космическая навигация, Центр подготовки космонавтов, космонавтика, астрономическая подготовка, лунная программа, летная подготовка, планетарий.

Черноусько Ф.Л. «Изменение ориентации тела при помощи трех пар подвижных масс» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 506, № 2, с. 60-65 (2022)

DOI: 10.31857/S2686740022070021

Цой В.И. «Необратимость времени в общей теории относительности» Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика, 22, № 4, с. 374-379 (2022)

Уравнения классической динамики частиц и волн допускают решения с обратным течением времени, и принято считать, что в них не отражается необратимость времени. В то же время энтропия в термодинамике и коллапсы волновых функций в квантовой механике свидетельствуют о том, что в этих разделах физики необратимость времени проявляется. Однако можно привести аргументы в пользу того, что основные классические уравнения непрерывного движения в механике, электродинамике и квантовой механике не допускают движения в обратной последовательности полностью по всем параметрам физических состояний. При этом преобразования с инверсией времени в совокупности с инверсией импульсов или связанных с ними величин возможны и приносят существенную пользу в анализе физических процессов. Для расширения картины преобразований со временем особый интерес представляет инверсия течения времени в уравнениях общей теории относительности, так как динамическими переменными в ней выступают метрические характеристики самого пространства-времени, а системы отсчёта являются неинерциальными. В статье рассмотрены преобразования с инверсией времени в динамических уравнениях гравитационного поля, частицы в гравитационном поле, а также в решениях уравнений для гравитационной волны и для изотропной космологической модели.

Мейтин В.А., Мокшанов В.Н., Олейников И.И., Периков А.П. «Разработка алгоритмов автоматической юстировки оптической системы с двухзеркальным телескопом» Оптический журнал, 89, № 1, с. 3-16 (2022)

DOI:10.17586/1023-5086-2022-89-01-03-16 Рассматривается решение комплексной задачи автоматической юстировки оптической системы с двухзеркальным телескопом, который служит для вывода лазерного излучения и является составной частью приемного канала, на основе разработки алгоритмов управления оптическими элементами. Для обеспечения юстировки используется контрольная система в виде встроенных в телескоп юстировочных узлов. Представлено математическое описание их конструкций и способов работы с ними, на основании которых предлагаются алгоритмы для автоматической юстировки.

Корешев С.Н., Старовойтов С.О. «Голографический прицел с одномерной телескопической оптической системой» Оптический журнал, 89, № 1, с. 47-53 (2022)

DOI:10.17586/1023-5086-2022-89-01-47-53 Предложена схема голографического коллиматорного прицела с одномерной телескопической оптической системой. В основу схемы положено использование в оптической системе прицела одномерной телескопической оптической системы, образуемой ахроматизирующей дифракционной решеткой и голограммой, формирующей изображение прицельной марки. Установлено, что непараллельно располагаемые плоская дифракционная решетка и голограмма могут выполнять функции одномерной телескопической системы. Такая система позволяет скомпенсировать различную расходимость излучения в главных сечениях входящего в состав прицела лазерного диода и уменьшить в одном из его главных сечений апертуру формируемого в прицеле параллельного пучка лучей, используемого для восстановления голограммы. Вместе с тем, такое взаимное расположение решетки и голограммы приводит к ограниченности спектрального диапазона, в пределах которого обеспечивается компенсация температурного дрейфа положения линии визирования. Представлены выражения, позволяющие определить соотношения пространственной частоты решетки с несущей пространственной частотой голограммы, позволяющие минимизировать температурный дрейф линии визирования. Приведены геометрические параметры схемы прицела, обеспечивающие при его минимальных габаритах остаточный температурный дрейф линии визирования, не превышающий угловое разрешение глаза. Рассмотрены технологические аспекты изготовления дифракционных оптических элементов прицела. Предложенная в настоящей работе схема голографического коллиматорного прицела сочетает в себе основное достоинство схемы прицела световодного типа, а именно малое, составляющее 0,8 долю высоты апертуры голограммы, расстояние от основания прицела до линии визирования с относительной простотой сборки и юстировки элементов оптической схемы прицела, характерной для прицела с вогнутой дифракционной решеткой.

Ahmed F. «Gravitational Field Effects Produced by Topologically Non-trivial Geometry and Rotating Frames Subject to a Coulomb-Type Scalar Potential» Журнал экспериментальной и теоретической физики, 162, № 5, с. 673-679 (2022)

Rotation and rotating frames have always been a source of confusion while dealing with the problem of a uniformly rotating disk and its spatial geometry in the context of special theory of relativity (STR). An interesting feature in treating a rotational phenomena is the Galilean rotational transformation (GRT) between inertial (laboratory) frames and non-inertial rotating frames. DOI: 10.31857/S0044451022110074

Куприянова Е.Г., Кальтман Т.И., Накаряков В.М., Колотков Д.Ю., Кузнецов А.А. «О микроволновом отклике на бегущую симметричную быструю магнитозвуковую волну» Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника, 65, № 4, с. 287-300 (2022)

Исследован наблюдаемный отклик микроволнового излучения на возмущение поперечно-неоднородного плазменного слоя, вытянутого вдоль однородного магнитного поля, бегущей вдоль него симметричной (sausage) быстрой магнитозвуковой волной. Двумерное моделирование проведено в рамках аналитического решения системы линеаризованных уравнений магнитогидродинамики. Источником гиросинхротронного излучения являются ускоренные электроны, заполняющие только часть слоя. Показано, что для гиросинхротронных источников с поперечным размером, существенно меньшим ширины слоя, для всех углов зрения происходит усиление микроволнового отклика на быструю магнитозвуковую волну: глубина модуляции излучения на порядок превышает исходную амплитуду волны, в то время как для гиросинхротронных источников с размером больше ширины слоя имеет место обратный эффект. Контраст глубины модуляции излучения узких и широких источников растёт с повышением разницы концентраций в слое и вне его. Найдено, что микроволновый отклик на быструю магнитозвуковую волну слоя является нелинейным, что при определённых сочетаниях параметров приводит к полному исчезновению периодического отклика или к удвоению его частоты.

Аржанников А.А., Глотов В.Д., Митрикас В.В. «Вычисление дифференциальных кодовых задержек и построение карт ионосферы с помощью ГНСС» Труды Института прикладной астрономии РАН № 60, с. 3-11 (2022)

Статья посвящена проблеме расчета карт полного электронного содержания ионосферы (ПЭС, англ. TEC) и калибровке навигационной аппаратуры с помощью измерений ГНСС на этапе эксплуатации. Актуальность темы обусловлена влиянием ионосферных задержек и транслируемых в навигационном кадре межчастотных задержек на точность местоопределения. Кратко представлены три различных способа уточнения дифференциальных кодовых задержек (DCB, англ. differential code biases) космических аппаратов и беззапросных измерительных станций для всех существующих ГНСС, а также методы построения локальных и глобальных карт TEC ионосферы. Представлена оценка точности межчастотных задержек в навигационных кадрах всех ГНСС по данным Информационно-аналитического центра координатно-временного и навигационного обеспечения АО «ЦНИИмаш». Погрешность межчастотной задержки в навигационном кадре ГЛОНАСС значительно выше в сравнении с другими ГНСС (СКО более 0.5 м для ГЛОНАСС и менее 0.1 м для остальных ГНСС). Проведено сравнение четырех вариантов расчета DCB^SC космического аппарата ГЛОНАСС, все четыре набора DCBSCDCBSC имеют попарные СКО между собой менее 0.1 м. Также приведена оценка точности расчета глобальных ионосферных карт Информационно-аналитического центра координатно-временного и навигационного обеспечения: ∼1.5 TECu на 1 августа 2021 г. (1 ед. TECu=10¹⁶электронов/м², что соответствует задержке в ∼16 см для L1).

Безменов И.В., Игнатенко И.Ю., Пасынок С.Л. «Новые методы достижения перспективного уровня точности координатно-временных измерений» Труды Института прикладной астрономии РАН № 60, с. 12-20 (2022)

В рамках GGOS Международной ассоциацией геодезии IAG провозглашена цель достижения миллиметровых точностей определения координат опорных пунктов. Для достижения таких точностей необходимо оборудовать пункты измерений средствами РСДБ, ГНСС и СЛД нового поколения. Поскольку целевые показатели точности находятся на границе возможностей современных средств измерений, необходимо совершенствовать модели и методы предварительной и вторичной обработки измерений. При предварительной обработке измерений возникает задача отбраковки выбросов – результатов грубых измерений. Эта задача тесно связана с проблемой поиска неизвестного тренда (как правило, полиномиального) в измерительных данных. Очевидно, что неверное определение тренда может привести к неправильному детектированию выбросов, и хорошие измерения могут быть отбракованы, а неточные – оставлены, что в конечном итоге отрицательно скажется на точности итогового результата. Другая проблема – это детектирование грубых измерений в данных со снятым трендом. Одной из целей при создании алгоритмов детектирования в этом случае является минимизация количества отбракованных данных. Причем в случае ГНСС-измерений потеря какой-то части данных на предварительном этапе обработки может не оказывать существенного влияния на конечный результат ввиду огромного числа навигационных измерений. Однако при обработке СЛД-измерений важно каждое отдельное измерение. Для решения задачи автоматического детектирования грубых измерений на стадии их предварительной обработки были привлечены алгоритмы, разработанные И.В. Безменовым, С.Л. Пасынком и др. Изначально они были разработаны для отбраковки грубых ГНСС-измерений и показали свою эффективность в сравнении с другими известными методами (меньшее количество вычислительных операций, меньшее число отбракованных точек при одном и том же значении порога отбраковки). В результате применения этих алгоритмов для предварительной обработки лазерных измерений И. Ю. Игнатенко удалось добиться большей точности сформированных нормальных точек при меньшем числе отбракованных данных. Также была показана эффективность предлагаемого алгоритма при предварительной обработке СЛД-измерений в условиях наличия аномальной атмосферной рефракции. Детальное описание некоторых алгоритмов, использованных в данной статье, а также их теоретическое обоснование приведено в Главе 9 «Effective Algorithms for Detection Outliers and Cycle Slip Repair in GNSS Data Measurements» (Bezmenov, 2021), опубликованной в сборнике на английском языке «Satellite Systems: Design, Modeling, Simulation and Analysis».

Векшин Ю.В., Кен В.О., Миронова С.М., Курдубов С.Л. «Влияние нестабильности задержки сигналов в аппаратуре радиотелескопов на оптимальное время накопления сигнала радиоинтерферометра» Труды Института прикладной астрономии РАН № 60, с. 21-26 (2022)

Точность определения поправок всемирного времени в значительной степени определяется точностью измерения задержки прихода сигнала источника на радиотелескопы, входящие в состав радиоинтерферометра. Погрешность измерения групповой задержки зависит, в том числе, от нестабильности задержки сигналов в аппаратуре радиотелескопов. Результаты оценки нестабильности задержки следует использовать при планировании времени наблюдения источников в сеансах РСДБ. Целью работы является создание методики определения оптимального времени накопления сигнала радиоинтерферометра и её применение при обработке сеансов по определению поправок всемирного времени. Стабильность задержки корреляционного отклика радиоинтерферометра анализируется по записи непрерывного часового сопровождения источника. С помощью расчета отклонения Аллана определяется оптимальное время накопления сигнала, при котором достигается минимальная погрешность определения задержки. Оптимальное время накопления сигнала конкретного источника определяется таким образом, чтобы расчетное СКО задержки было не меньше отклонения аппаратурной нестабильности. В статье представлены результаты измерений стабильности задержки корреляционного отклика радиоинтерферометра на базе радиотелескопов РТ-13 в S-, X-, Ka-диапазонах. Приведены результаты сравнения оценок погрешности определения поправок всемирного времени со штатным и с предложенным оптимальным временем накопления сигналов источников.

Ипатов А.В., Рахимов И.А., Гренков С.А., Кольцов Н.Е. «Результаты мониторинга мазерного излучения ОН с частотой 1665 МГц в источниках W3, W49, W51 и W75 на радиотелескопе РТ-32 в обсерватории «Светлое»» Труды Института прикладной астрономии РАН № 60, с. 27-38 (2022)

Основной целью данной работы является выявление длительной переменности спектров космического мазерного радиоизлучения межзвездного гидроксила за период 2009–2020 гг. в источниках W3(OH), W49, W51 и W75 на частоте 1665.402 МГц в двух круговых поляризациях, наблюдения которых проводятся в рамках программы Ru-OH на радиотелескопе РТ-32 комплекса «Квазар-КВО» в обсерватории «Светлое» с 2006 г. Считается, что изменения космического мазерного излучения в долговременных масштабах может быть обусловлено вариациями внутренних свойств источников. По этой причине обобщенные данные о переменности отдельных компонент мазерных источников могут представлять интерес для астрофизиков при построении математических моделей космических мазеров и анализа физических условий в областях звездообразования. Методика наблюдений и обработки. Наблюдения мазеров гидроксила проводятся с использованием штатного приемного устройства радиотелескопа РТ-32 диапазона L, видеоконвертеров и БПФ-спектрометра. Регистрация спектров излучения источника сигнала выполняется по методу «On source–Off source» с калибровкой амплитуды потока по стабильному калибровочному источнику радиоизлучения в континууме. Зарегистрированные на заданном интервале времени (∼180–600 с) спектральные профили проходят тщательную визуальную отбраковку на предмет искажения помехами и/или аппаратурными эффектами и последующую статистическую обработку. В результате статистической обработки построены зависимости интенсивности радиоизлучения, которые позволяют выявить тренды к усилению или ослаблению компонент спектральных профилей радиоизлучения, а в отдельных случаях – выявить длительные усиления или ослабления этих компонент во время вспышечной активности источников мазерного излучения. Основные результаты. Проведенные на радиотелескопе РТ-32 в обсерватории «Светлое» регулярные спектральные наблюдения областей источников мазерного излучения OH в W3(OH), W49, W51 и W75 на частоте 1665 МГц позволили отследить и выявить переменность отдельных компонент их излучения на основе однородных данных.

Карпичев А.С., Зиновьев П.В., Вытнов А.В. «Совместная передача сигналов опорной частоты и шкалы времени по одному оптическому волокну» Труды Института прикладной астрономии РАН № 60, с. 39-43 (2022)

Волоконно-оптические линии передачи занимают все более прочные позиции в вопросах передачи как цифровых, так и аналоговых сигналов различного назначения. В обсерваториях, входящих в состав комплекса «Квазар-КВО», по волоконно-оптическим линиям передачи осуществляется передача гармонического сигнала опорной частоты, а также импульсных сигналов шкалы времени, используемых для синхронизации удаленного оборудования. В настоящее время эти сигналы передаются по независимым линиям связи, в то время как объединение этих систем в одну позволило бы повысить точность калибровки линии передачи. В данной работе представлены экспериментальные результаты по совместной передаче сигналов опорной частоты и шкалы времени по одному оптическому волокну. Объединение оптических сигналов достигнуто при помощи CWDM-мультиплексирования (Coarse Wavelength Division Multiplexing, мультиплексирование с грубым разделением по длине волны), широко используемого в телекоммуникационном оборудовании. В ходе эксперимента на суточном интервале получены данные о поведении сигналов опорной частоты и шкалы времени в линии передачи: при помощи измерителя временных интервалов зафиксировано изменение задержки сигнала шкалы времени в ходе эксперимента; при помощи фазового компаратора измерена нестабильность сигнала опорной частоты, вносимая линией передачи. Результаты, представленные в статье, позволяют сделать вывод, что предлагаемый способ передачи сигналов пригоден для использования в РСДБ-системах нового поколения. При этом появляется возможность измерять в реальном времени задержку распространения сигналов в линии передачи с точностью лучше 100 пс.

Черников В.С., Хвостов Е.Ю., Чернов В.К. «Охлаждаемый сверхширокополосный квадратурный направленный ответвитель» Труды Института прикладной астрономии РАН № 60, с. 44-48 (2022)

Целью данной работы является разработка сверхширокополосного квадратурного направленного ответвителя, работающего в диапазоне 3–16 ГГц, с возможностью охлаждения до температур ∼10 K для уменьшения активных потерь и использования в составе высокочувствительных радиоастрономических систем. Применение данного устройства в совокупности с облучателем с ортогональными линейными поляризациями позволяет сформировать правую и левую эллиптические поляризации с коэффициентом эллиптичности не более 3 дБ. Методика, используемая при разработке, представляет собой проектирование отдельных секций устройства с помощью справочных данных, анализ полноценного устройства путем электродинамического моделирования и векторный анализ изготовленного макета при температурах ∼300 K и 10 K. При криогенном охлаждении взяты в расчет характеристики СВЧ-тракта измерительного криостатируемого блока. При разработке корпуса учтены негативные факторы, которые могут быть вызваны эффектами теплового сжатия. Использованы соединения со скользящим контактом и специальная форма корпуса. Для плотного прилегания слоев конструкции предусмотрена система отверстий под винты. Выбран материал с близкими значениями коэффициентов температурного расширения по всем направлениям и сопоставимыми со значением данного параметра для меди. Представлены результаты разработки макета сверхширокополосного квадратурного направленного ответвителя с рабочей полосой 3–16 ГГц и возможностью охлаждения до температуры ∼10 K. Из электродинамической модели были найдены параметры топологии устройства и определены оптимальные толщины диэлектрических слоев. В работе приведены результаты измерений характеристик направленного ответвителя при температурах 300 K и 10 K.

Пасынков В.В., Суркис И.Ф., Титов Е.В., Гулидов Д.А., Широкий С.М. «Обработка и анализ РСДБ-наблюдений космических аппаратов системы ГЛОНАСС комплексом «Квазар-КВО» Труды Института прикладной астрономии РАН № 61, с. 3–27 (2022)

Изложен подход к решению проблемы повышения точности определения эфемерид ГЛОНАСС до уровня, обеспечивающего конкурентоспособность системы на мировом рынке соответствующих услуг. Подход основан на совместном использовании следующих «техник»: ГНСС, лазерная локация спутников ГЛОНАСС с помощью квантово-оптической системы и РСДБ-наблюдения спутников с дальнейшей совместной обработкой измерений. Показано, что необходимым условием для реализации предлагаемого подхода является процедура совмещения систем координат, используемых в перечисленных методах. Продемонстрирована возможность такого совмещения на примере совместного использования ГНСС-техники (апостериорные эфемериды), техники КОС и РСДБ. В мае 2017 г. проведен эксперимент по наблюдению КА ГЛОНАСС радиотелескопами РТ-32 обсерваторий «Бадары», «Светлое», «Зеленчукская» РСДБ-комплекса «Квазар-КВО». В связи с ограниченным приемным диапазоном радиотелескопов наблюдения проведены только в диапазоне L1 (18 см). Корреляционная обработка выполнена на Программном корреляторе РАН со специально доработанным программным обеспечением. Определены групповая и фазовая РСДБ-задержки сигнала. В ходе анализа данных наблюдений ионосферная задержка учтена с помощью ионосферных карт полного электронного содержания, получаемых по данным ГНСС-приемников. Для расчета тропосферных задержек использовано несколько методов: объединенная в SINEX-файлах информация от разных источников данных, данных РСДБ-наблюдений и данных радиометров водяного пара; наиболее точными в данном эксперименте оказались данные SINEX-файлов. Параметры стандартов времени станций определены как по данным ГНСС-приемников с привлечением информации от КОС о дальности до КА, так и по РСДБ-наблюдениям. В результате анализа показано, что достигнут миллиметровый уровень (6–18 мм) точности интерпретации новой навигационной функции РСДБ-задержки, полученной по сигналам системы ГЛОНАСС при работе РСДБ-станций по навигационному сигналу в одночастотном режиме (диапазон L1), и сантиметровый уровень точности определения рассогласования координат, формируемых с использованием различных техник (РСДБ–ГНСС–КОС). Разработаны предложения по совершенствованию РСДБ-техники при работе по навигационным сигналам КА системы ГЛОНАСС.

Суворкин В.В., Гаязов И.С., Курдубов С.Л. «Обработка ГНСС-наблюдений в ИПА РАН» Труды Института прикладной астрономии РАН № 61, с. 28–37 (2022)

Регулярное определение параметров вращения Земли из обработки наблюдений, получаемых с использованием различных методов космической геодезии, является одной из основных задач, решаемых в ИПА РАН в режиме службы. Обработка наблюдений спутников GPS в рамках службы ПВЗ была начата в 2000 г. с использованием разработанного в Институте программного пакета, главная особенность которого заключалась в формировании тройных разностей фазовых измерений. Применение этого подхода позволяло эффективно использовать пакет для определения минимально необходимого набора параметров (ПВЗ, параметров орбит спутников и тропосферы), располагая достаточно скромными вычислительными ресурсами. Однако применяемая методика формирования тройных разностей, закономерно приводящая к значительному возрастанию дисперсии таких измерений, ограничивала дальнейшее повышение точности результатов, несмотря на привлечение наблюдений большего числа станций и на улучшение используемых моделей. Поэтому в 2011 г. была начата разработка новой версии программного пакета, основанной на схеме обработки измерений без формирования их разностей. Такая схема обработки наблюдений позволяет определять наиболее полный набор параметров: ПВЗ, являющиеся основным продуктом в рамках службы, параметры орбит спутников, параметры тропосферной задержки сигнала и поправки часов станций и спутников. В статье представлены основные характеристики нового программного пакета, используемого в службе ПВЗ c 2014 г. Дан краткий обзор используемых моделей, которые в основном соответствуют рекомендациям IERS. Приведены особенности алгоритма предварительной обработки и фильтрации измерений, схемы параметризации, формирования и решения системы нормальных уравнений с использованием двухгруппового метода наименьших квадратов, а также особенности реализации временной шкалы. С использованием разработанного пакета в рамках службы ПВЗ ежедневно обрабатываются наблюдения GPS- и ГЛОНАСС-спутников на станциях глобальной сети. В статье кратко описаны режимы обработки наблюдений и приведены оценки характеристик основных результатов. Сравнение результатов с данными международных служб показывает высокую точность получаемых ПВЗ, орбит спутников, параметров тропосферы и поправок часов.

Байгозин Д.А., Батурин Ю.М., Гебель М., Клименко С.В., Леонов А.В., Никитин И.Н., Никитина Л.Д. «Интерактивное повествование в виртуальном окружении: обучающая система "Виртуальный планетарий"» Вычислительные методы и программирование, 6, № 1, с. 10-23 (2005)

Обсуждается новая технология построения мультимедийных динамических документов – интерактивному повествованию в виртуальном окружении. Это – перспективное направление развития компьютерных технологий, которое находится на стыке систем управления электронными документами, информационных систем, компьютерных игр, обучающих программ, виртуальных тренажеров и интерактивных моделей. Введены основные термины и понятия новой предметной области, рассмотрены методы и технологии создания интерактивных приложений в виртуальном окружении, описаны принципы построения интерактивного повествования в виртуальном окружении на примере обучающей системы "Виртуальный Планетарий".

Василюк Н.Н. «Векторная коррекция скоростной аберрации для внутриатмосферного звёздного датчика ориентации» Авиакосмическое приборостроение, № 10, с. 17-31 (2022)

Алгоритм коррекции скоростной аберрации синтезирован с учётом специфики применения звёздного датчика ориентации на атмосферном летательном аппарате. В таком применении для коррекции скоростной аберрации достаточно использовать только вектор скорости центра масс Земли. Значения векторов переносной и путевой скорости летательного аппарата можно не учитывать за счёт принятия малой методический погрешности алгоритма. Алгоритм коррекции рассмотрен с точки зрения классической механики и специальной теории относительности. В релятивистском рассмотрении алгоритма описаны особенности трактовки понятия «ориентации» движущегося базиса относительно неподвижного. Показано, что классический и релятивистский подходы к коррекции аберрации совпадают в пределах технически достижимых точностей измерения в современных астронавигационных приборах. Приведён алгоритм расчёта вектора скорости центра масс Земли, пригодный для реализации в вычислителе реального времени. Численные коэффициенты в этом алгоритме получены аппроксимацией высокоточных эфемерид Земли на ближайшие 100 лет. Ключевые слова: скоростная аберрация, астродатчик, астронавигация, эфемериды Земли, релятивистские эффекты, системы координат.

Минаков Е.П., Власов Р.П., Александров М.А., Данилюк Б.А. «Дискретные марковские модели оценивания вероятностных характеристик обнаружения космического мусора в окрестностях орбитальных объектов» Авиакосмическое приборостроение, № 10, с. 32-42 (2022)

Введение: защита особо значимых орбитальных объектов является актуальной задачей в условиях возрастающего засорения мусором околоземного космического пространства. Учет случайных факторов при обнаружении и определении параметров его движения, а также неопределенность гелиогеофизических условий, влияющих на применение бортовой специальной аппаратуры соответствующих космических аппаратов приводит к необходимости разработки научных основ решения задач оценивания вероятностных характеристик процессов обнаружения космического мусора в окрестностях орбитальных объектов. Цель исследования: разработка моделей определения вероятности обнаружения космического мусора в зоне безопасности орбитального объекта и математического ожидания расхода потребного для этого ресурса космического аппарата наблюдения, а также оптимальных значений элементов матриц вероятностей переходов между состояниями соответствующего процесса. Методы: для достижения поставленной цели использованы методы теории дискретных цепей Маркова. Результаты: разработаны пяти событийная стохастическая модель, граф переходов между состояниями процесса и матрицы вероятностей переходов, обеспечивающие по заданным начальным условиям пошаговое оценивание вероятности обнаружения космическим аппаратом наблюдения космического мусора в зоне безопасности орбитального объекта, а также модель оценивания математического ожидания соответствующего расхода ресурса такого космического аппарата. Для определения оптимальных значений элементов матриц вероятностей переходов предложен подход, обеспечивающий максимум вероятности наступления финального состояния процесса за заданное количество шагов и базирующийся на процедуре случайного поиска. Практическая значимость: результаты исследований могут быть использованы для оценивания технических характеристик создаваемых космических аппаратов наблюдения, предназначаемых для обнаружения и определения параметров движения космического мусора в зонах безопасности орбитальных объектов. Ключевые слова: космический аппарат наблюдения, космический мусор, зона безопасности, орбитальный объект, вероятность, математическое ожидание, дискретная цепь Маркова, вероятность перехода, матрица, граф.

Овсянников В.А., Овсянников Я.В. «Оценка эффективности наземной тепловизионной аппаратуры при обнаружении искусственных спутников Земли» Авиакосмическое приборостроение, № 11, с. 3-11 (2022)

Предложена инженерная модель для прогнозирования температуры оболочки искусственных спутников Земли, и выполнены численные оценки этой температуры. Разработана методика оперативной оценки отношения сигнал/шум для тепловизионной аппаратуры наземного и космического базирования, работающей в диапазонах спектра 3–5 или 8–12 мкм, использующей современные квантовые матричные фотоприемники и служащей для всесуточного обнаружения, в том числе автоматического, в режиме реального времени, орбитальных космических объектов, в особенности находящихся в тени Земли и, следовательно, недоступных для обнаружения в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне спектра. Методика учитывает пороговую чувствительность аппаратуры, определяемую внешним фотонным шумом, вызванным излучением атмосферы и объектива аппаратуры, внутренним темновым шумом, шумом считывания и пространственным шумом, обусловленным неоднородностью чувствительности элементов используемого фотоприемника, и связывает простым соотношением, с использованием результатов выполненных расчетов, температуру и диаметр сферической оболочки спутника, дистанцию до него и диаметр объектива аппаратуры с выходным отношением сигнал/шум. Полученные в статье результаты обеспечивают обоснование требований к основным техническим параметрам перспективной тепловизионной аппаратуры, предназначенной для обнаружения космических объектов, а также прогнозирование эффективности уже существующих образцов этой аппаратуры. Ключевые слова: тепловизионная аппаратура, искусственный спутник Земли, обнаружение космических объектов.

Любимов В.В., Бакри И. «Двухканальный оптимальный дискретный закон управления космического аппарата с аэродинамической и инерционной асимметрией при спуске в атмосфере Марса» Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 21, № 3, с. 36-46 (2022)

Рассматривается динамическая модель, описывающая возмущённое движение космического аппарата относительно центра масс в разрежённой атмосфере Марса как твёрдого тела при наличии на борту малой аэродинамической и инерционной асимметрии. Получены дискретные оптимальные законы управления углом атаки и угловой скоростью космического аппарата. При этом применяется метод динамического программирования и метод усреднения. Дискретные системы уравнений, рассматриваемые в работе, были решены с помощью метода Z-преобразования. Достоверность полученных законов управления подтверждена результатами численного интегрирования методом Эйлера.

Шумин Ч., Заболотнов Ю.М. «Формирование вращающейся кольцеобразной тросовой группировки из трёх наноспутников с ограничением на управление» Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 21, № 3, с. 69-84 (2022)

Рассматривается задача формирования кольцеобразной вращающейся тросовой группировки, состоящей из трёх наноспутников. Для анализа динамики тросовой системы используется математическая модель, построенная в подвижной орбитальной системе координат методом Лагранжа. С применением метода скользящих режимов предложены две программы управления для развёртывания тросов, в которых в качестве управлений используются силы натяжения тросов и реактивные силы, создаваемые двигателями малой тяги. В первой программе управляющие воздействия непосредственно ограничены допустимыми пределами изменения сил натяжения тросов и реактивных сил, а при построении второй программы в систему управления вводится вспомогательная динамическая система, которая вводит поправки к управлению, учитывающие эффект насыщения. Устойчивость движения тросовой группировки для обеих программ управления исследуется с использованием теории Ляпунова. Приводятся результаты численных расчётов, подтверждающие возможность использования предлагаемых программ управления для формирования тросовой группировки в виде вращающегося правильного треугольника при наличии возмущений и с учётом заданных ограничений.

Степанов Е.А., Майоров А.О., Романов К.В., Романов Д.В., Романов В.А. «Математическое моделирование физического механизма генерации волнового потока на фотосферном уровне на различных стадиях цикла солнечной активности» Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика, 22, № 2, с. 100-110 (2022)

Исследуется нелинейная фаза развития неустойчивости Паркера крупномасштабных колебаний магнитных полей на различных глубинах конвективной зоны Солнца вплоть до стадии насыщения. Расчетным путем обнаружена реализация квазилинейных колебаний всплывающих магнитных полей вблизи фотосферного уровня, генерирующих устойчивый поток слабых ударных волн в нижних слоях атмосферы Солнца. Показано, что развитие неустойчивости Паркера в низкочастотной части спектра глобальных колебаний магнитных полей обеспечивает стабильную, сферически симметричную структуру аномального прогрева атмосферы в эпоху минимума цикла солнечной активности. С увеличением частоты глобальных осцилляций магнитных полей на стадии роста активности цикла структура аномального прогрева становится пространственно неоднородной – лучевой. Число лучей аномального прогрева со временем развития цикла активности растет и в эпоху максимума активности переходит в пространственно однородную структуру аномального прогрева атмосферы в согласии с наблюдательными данными.

Ткаченко Р.В., Корчагин В.И., Жмайлов Б.Б. «Гравитационная неустойчивость газопылевых околоядерных дисков близких галактик» Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 1: Математика. Механика. Астрономия, 9, № 3, с. 561-571 (2022)

С помощью двумерного многокомпонентного гидродинамического моделирования мы изучаем влияние пыли на развитие неустойчивости в газопылевых минидисках, наблюдаемых в центральных областях галактик, в частности в галактике NGC 4736. Пыль, связанная с газом гравитационно и посредством силы трения, зависящей от разности скоростей между двумя компонентами, приводит к неустойчивости минидиска, находящегося во внешнем потенциале галактики. В модели оказывается возможным объяснить развитие неустойчивости и появление спиральных структур, наблюдаемых в дисках. Возникающие спиральные структуры оказываются многорукавными, что связано с доминированием Фурье-амплитуд высоких порядков. Неустойчивость газопылевых околоядерных дисков является важным механизмом для объяснения активности галактических ядер, связанной с аккрецией вещества на центральную черную дыру. Моделирование показало, что добавление пыли к газовой компоненте с отношением пыли к газу в 10-20 % способно существенно дестабилизировать газопылевой диск, в результате чего уже через 50-100 млн лет наступает стадия насыщения.

Кондратьев М.С., Щербаков К.А., Самченко А.А., Дегтярева О.В., Терпугов Е.Л., Хечинашвили Н.Н., Комаров В.М. «Кремниевые аналоги L-аминокислот: свойства "кирпичиков" чужой биосферы» Биофизика, 67, № 2, с. 213-221 (2022)

DOI: 10.31857/S0006302922020016

Шарипова Л.М. «Эффективная площадь радиотелескопа РT-22 Пущинской радиоастрономической обсерватории. Текущее состояние» Краткие сообщения по физике Физического института им. П. Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН), 49, № 12, с. 56-62 (2022)

Наблюдаемая переменность радиоисточников на высоких (>20 ГГц) частотах позволяет оценить как характеристики межзвездной плазмы, так и физические условия в активных ядрах галактик (АЯГ). На радиотелескопе РТ-22 Пущинской радиоастрономической обсерватории (ПРАО) проведены работы по оценке возможности исследования переменности компактных радиоисточников на имеющейся аппаратуре РТ-22. С этой целью проведены расчеты эффективной площади (A_эфф.) РТ-22 на частоте 22 ГГц (1.35 см) на основе долговременных наблюдений трех калибровочных радиоисточников DR21, 3C123, NGC7027, а также оценена флуктуационная чувствительность радиотелескопа

Блинкова Е.В., Бордовицына Т.В «Исследование динамики области орбитальных резонансов высоких порядков» Вестник Томского государственного университета. Математика и механика, № 79, с. 58-68 (20221)

DOI: 10.17223/19988621/79/5 Рассматриваются области орбитальных резонансов 1:5, 1:7, 1:9, 1:10 и 1:11 со скоростью вращения Земли. Моделирование движения объектов осуществляется с помощью усовершенствованного программного комплекса «Численная модель движения систем ИСЗ» на кластере «СКИФ Cyberia» Национального исследовательского Томского государственного университета. В процессе моделирования учитываются влияние гармоник геопотенциала до 10-х степени и порядка, притяжение Луны и Солнца. В результате получены карты распределения мультиплетов орбитальных резонансов и карты MEGNO для каждой области. Сравнение полученных карт говорит о том, что хаотизация движения объектов происходит в областях наложения резонансов различных типов

Смирнов Н.Н., Киселев А.Б., Тюренкова В.В., Назаренко А.И., Усовик И.В. «Анализ разрушения и фрагментации космических аппаратов при высокоскоростных столкновениях» Вопросы оборонной техники Научно-технический журнал. Серия 16. Технические средства противодействия терроризму, № 9-10(147-148), с. 22-31 (2020)

Из-за деятельности человека в космосе появилась новая проблема – космический мусор, образованный ступенями ракет, изменившими свою орбиту спутниками и другими неуправляемыми космическими объектами. Уже сейчас космический мусор представляет значительную угрозу для космических полетов и долгосрочных орбитальных миссий. Поэтому на сегодняшний день защита космических аппаратов от возможного столкновения с фрагментами космического мусора является актуальной задачей. Например, защита от крупных фрагментов космического мусора на международной космической станции происходит путем коррекции ее орбиты. Такая стратегия защиты требует разработки эффективной модели прогнозирования и анализа движения космического мусора с учетом взаимных столкновений космических объектов различных размеров. Данная статья посвящена созданию математической модели, описывающей соударение и разрушение космических объектов при их высокоскоростном соударении

Федоренко Д.С. «Модель системы распознавания космических объектов с учетом новых информативных признаков, выявленных на основе спектрофотометрии» Вопросы оборонной техники Научно-технический журнал. Серия 16. Технические средства противодействия терроризму, № 1-2(151-152), с. 32-39 (2021)

Предложена модель системы распознавания космических объектов, которая, в отличие от существующих, позволяет формировать спектры отражения космических объектов и с их учетом осуществлять определение типа космических объектов. Формирование спектров отражения производится по линейному закону на основе смешивания лабораторных спектров отражения материалов и покрытий, что позволяет воспроизводить спектральное распределение отраженного от искусственного спутника Земли потока оптического излучения в видимом диапазоне. Обоснована невозможность существующих в настоящее время наземных наблюдательных средств обеспечить разрешающую способность, требуемую для раздельного наблюдения отдельных конструктивных элементов искусственного спутника Земли, что и определяет необходимость изучения и анализа спектрофотометрической информации, а именно спектров отражения. Модель строится на том предположении, что если отражающая в момент наблюдения поверхность искусственного спутника Земли делится пропорционально в соответствии с долями содержания материалов и покрытий, из которых она состоит, то отраженное излучение передает спектральные характеристики этих материалов в тех же пропорциях.

Котяшов Е.В., Чернявский В.А., Хлебников С.Г. «Методика обоснования баллистического построения орбитальной системы космических аппаратов мониторинга гравитационного поля Земли» Вопросы оборонной техники Научно-технический журнал. Серия 16. Технические средства противодействия терроризму, № 1-2(163-164), с. 1-11 (2022)

Целесообразность создания перспективной глобальной системы мониторинга геодезических параметров Земли (ГСМГПЗ) обусловливается как необходимостью устранения имеющихся недостатков, в том числе в системах координат, их перевода в ближайшие годы на новые точностные характеристики, в несколько раз превышающие достигнутый уровень, так и необходимостью обеспечения в геодезическом отношении целого ряда новых перспективных направлений использования системы ГЛОНАСС. В настоящей статье для решения задач мониторинга её гравитационного поля, предлагается методика обоснования баллистического построения орбитальной системы космических аппаратов дистанционного зондирования Земли, учитывающая особенности функционирования бортовой измерительной аппаратуры разных типов и возможности по передаче измерительной информации на наземные пункты.

Бездидько С.Н., Мишин С.В., Можаров Г.А. «Бинокулярные лупы на основе телескопической системы Галилея» Оптический журнал, 88, № 11, с. 30-45 (2021)

DOI:10.17586/1023-5086-2021-88-11-36-45 Представлено исследование актуальности разработки медицинских бинокулярных луп на основе телескопических систем Галилея и Кеплера в наши дни. В статье рассмотрены краткая история развития и современные аспекты применения бинокулярных луп в медицине. Определены основные требования, предъявляемые к бинокулярным лупам медицинскими работниками. Сформулированы основные этапы разработки оптических схем бинокулярных луп. Приведены оптические схемы и характеристики конкретных вариантов бинокулярных луп на основе телескопической системы Галилея, предлагаемых для практической реализации.

Егоров М.С., Лебедев О.А., Резунков Ю.А., Солк С.В., Степанов В.В. «Проблемы юстировки объектива-анастигмата из трех внеосевых асферических зеркал» Оптический журнал, 89, № 5, с. 41-53 (2022)

В настоящее время ведутся разработки объективов для малых космических аппаратов в широком диапазоне от видимого до среднего инфракрасного диапазона излучения. Для космических применений наиболее универсальными являются зеркальные объективы благодаря таким преимуществам, как работа в широком спектральном диапазоне, применение технологий изготовления облегченных зеркал и уменьшения габаритов объектива. Предметом данного исследования является юстировка зеркальных объективов с внеосевыми асферическими зеркалами (объективов с эксцентрично расположенным полем зрения). Традиционно для юстировки зеркальных объективов используются интерферометры в автоколлимационном режиме. В этом случае контроль юстировки осуществляется с использованием компенсационных схем. Однако для многозеркальных компактных объективов далеко не всегда можно найти место для размещения оборудования (интерферометра со вспомогательным зеркалом или голограммы-компенсатора), используемого для юстировки. Метод. Исследована альтернативная методика последовательной поэлементной юстировки макета многозеркального объектива, основанная на контроле формы фокальных пятен и сравнении их с расчетной формой. Исследовалась юстировка четырехзеркального объектива-анастигмата, первое зеркало которого представляет собой внеосевой вогнутый эллипс, второе зеркало – внеосевая выпуклая гипербола, третье зеркало плоское, четвертое зеркало представляет собой внеосевой вогнутый эллипс. Для юстировки объектива использовалось излучение Не-Ne лазеров (длина волны 0,63 мкм) с регистрацией распределения фокального пятна рассеяния телевизионной камерой, для контроля юстировки – излучения непрерывного перестраиваемого СО-лазера (длина волны излучения 5,415 мкм) и HF-лазера (длина волны излучения 2,8 –3,2 мкм) с регистрацией распределений фокальных пятен на матричное фотоприемное устройство на основе InSb. Контроль осуществлялся с помощью микроскопа, предметная плоскость которого совмещалась с фокальной плоскостью юстируемого элемента. При этом входная апертура объектива освещалась коллимированным лазерным пучком параллельно визирной оси. Качество юстировки оценивалось из сравнения формы наблюдаемых фокальных пятен с рассчитанными теоретически для идеально съюстированного объектива. Основные результаты. Результаты проведенных исследований показали, что опробованная методика юстировки на основе контроля формы фокальных пятен не обладает необходимой чувствительностью к разъюстировкам как отдельных зеркал, так и рассеяния системы из нескольких зеркал. Более того, метод не обеспечивает требуемую точность юстировки. Практическая значимость. В дальнейшем предполагается развитие предложенной методики в направлении создания специальной оптико-электронной аппаратуры, позволяющей проводить постоянный и последовательный контроль всех оптических элементов четырехзеркального анастигмата с необходимой для юстировки точностью.

Ненадович В.Д., Соколов А.Л. «Стойкость уголкового отражателя с диэлектрическим просветляющим покрытием к действию факторов космическогого пространства» Оптический журнал, 89, № 7, с. 37-44 (2022)

Предмет исследования. Негативное воздействие корпускулярных излучений космического пространства на оптические свойства уголкового отражателя с многослойным диэлектрическим покрытием. Цель работы. Изучение целесообразности нанесения двуслойного просветляющего диэлектрического покрытия для излучения с длиной волны 532 нм на входную грань уголкового отражателя, эксплуатируемого в условиях высокоорбитальных космических аппаратов. Метод исследования. Проведены электронно-протонные облучения, имитирующие воздействие горячей магнитосферной плазмы на уголковые отражатели с просветляющими покрытиями и без таковых, на моделирующей установке. Так как уголковый отражатель изготовлен из радиационно-стойкого кварцевого стекла КУ-1, особое внимание уделено развитию электростатических разрядов, сопровождавших облучение образцов. Основные результаты. Показано, что наведенная оптическая плотность покрытия входной грани уголковых отражателей, обусловленная воздействием частиц магнитосферной плазмы, возрастает с расстоянием от геометрического центра апертуры входной грани к металлической оправе. Это объясняется тем, что в окрестности оправы наблюдались максимальные по интенсивности разряды, приводящие к деструкции приповерхностных слоев облучаемых образцов. Экспериментально установлено, что просветляющий эффект двуслойного покрытия, состоящего из диоксидов гафния (HfO₂, толщина около 25 нм) и кремния (SiO₂, толщина около 100 нм), с ростом дозы облучения нивелируется. Практическая значимость. Представленные результаты показывают, что исследованное просветляющее двуслойное покрытие целесообразно использовать на оптических системах высокоорбитальных космических аппаратов со сроком активного существования не более 6 лет либо в условиях с меньшей дозовой нагрузкой.

Кожеватов И.Е., Руденчик Е.А., Силин Д.Е., Стукачев С.Е., Куликова Е.Х. «Оптический спектрограф для спектромагнитографа космического базирования «Тахомаг-МКС»» Оптический журнал, 89, № 7, с. 59-71 (2022)

Предмет исследования. оптический спектрограф, разработанный для солнечного спектромагнитографа космического базирования «Тахомаг-МКС». Статья является второй из серии статей, посвященных разработке этого прибора, планируемого к размещению на российском сегменте Международной космической станции. В первой из статей серии, опубликованной в этом же журнале, представлено описание солнечного оптического телескопа, являющегося составной частью прибора. Цель работы заключалась в разработке оптического спектрографа для спектромагнитографа «Тахомаг-МКС», который бы обладал необходимыми характеристиками для измерения эффекта Зеемана в выбранных спектральных линиях при значениях магнитных полей, характерных для солнечной фотосферы. Метод. Схема спектрографа «Тахомаг-МКС» является классическим вариантом линзовой внеосевой схемы спектрографа Литтрова. В качестве рабочих спектральных линий были выбраны FeI 6301,5 Å и FeI 6302,5 Å. Использование линзового варианта схемы спектрографа позволило выполнить требования по ограничениям на его габариты без применения оптических элементов с асферической формой поверхности. Основные результаты. Показано, что, несмотря на жесткие ограничения по массе и габаритам, связанные с условиями эксплуатации, спектрограф обеспечивает построение практически безаберрационных изображений (параметр Марешаля лучше l/20) спектра солнечной фотосферы с угловым разрешением 0,35І по критерию Рэлея, соответствующим угловому разрешению солнечного оптического телескопа спектромагнитографа «Тахомаг-МКС», со спектральным диапазоном 2,52 Å и спектральным разрешением около 30 м∼0A. Это меньше, чем ширина используемых спектральных линий, которая составляет от 42,4 м Å в сильных пятнах до 49,1 м Å в спокойной фотосфере и обусловлена хаотическими движениями атомов вдоль луча зрения и неразрешаемой структурой микротурбулентных скоростей. Практическая значимость. Разработка спектромагнитографа «Тахомаг-МКС» поможет в решении актуальных задач физики Солнца и физики плазмы и создаст задел для подготовки к более сложным миссиям, связанным с исследованиями Солнца с близких расстояний.

Лукин А.В., Мельников А.Н., Скочилов А.Ф. «Новые возможности лазерно-голографического контроля процессов сборки и юстировки крупноформатных составных зеркал телескопов» Оптический журнал, 89, № 10, с. 80-94 (2022)

Предмет исследования. Предложены новые оригинальные варианты осуществления интерферометрического контроля крупноформатных асферических составных главных зеркал телескопов на всех этапах их создания (сборка, юстировка и аттестация). Цель работы – представление и обоснование новых технических решений интерферометрического контроля формы поверхности крупноформатных вогнутых асферических составных главных зеркал телескопов. Метод. В основу всех предложенных контрольных схем положено использование отражательного оптического компенсатора в виде осевого синтезированного голограммного оптического элемента или зеркальной выпуклой асферической поверхности вращения. Реализуется квазиавтоколлимационный ход лучей, при котором оптический компенсатор осуществляет обращение фронта объектной волны, причём здесь он не принимает непосредственного участия в формировании изображения контролируемой поверхности в плоскости регистрации интерференционных и теневых картин, в которых тем самым исключаются значительные дисторсиоподобные искажения. Основные результаты. Представлены расчётные значения основных параметров квазиавтоколлимационных схем контроля формы вогнутых асферических составных главных зеркал четырёх известных в мире телескопов: «Миллиметрон» – диаметр 10 м, «James Webb Space Telescope» – диаметр 6,5 м, «Extremely Large Telescope» (ELT) – диаметр 39,3 м, а также отложенного проекта Европейской южной обсерватории «Overwhelmingly Large Telescope» (OLT) – диаметр 100 м. Показано, что использование в объектной ветви интерферометра «цепочки» (каскада) таких соосных оптических компенсаторов практически полностью снимает ограничения на размер, асферичность и крутизну асферических составных главных зеркал телескопов. При этом придание рабочей поверхности подложки голограммного компенсатора конической формы позволяет существенно снизить его максимальную пространственную частоту. Расчёты выполнены на основе использования пакетов прикладных программ «Mathcad» и «Zemax». На начальных этапах сборки асферических составных главных зеркал предложено использовать традиционные лазерно-голографические контрольные схемы с неавтоколлимационным ходом лучей в объектной ветви и без обращения волнового фронта в ней. Здесь можно воспользоваться и методами лазерно-голографического «оконтуривания». Практическая значимость. Предложенные в данной работе новые оригинальные идеи, методы и схемные технические решения на основе обращения волнового фронта, осуществляемого отражательным оптическим компенсатором, а также цепочкой (каскадом) таких компенсаторов, открывают реальную возможность оперативного технологического и аттестационного контроля с интерферометрической точностью формы асферических составных главных зеркал любого из известных проектируемых и создаваемых в настоящее время оптических телескопов как наземного, так и космического базирования. В частности, имеется реальная возможность обеспечить полномасштабный интерферометрический контроль формы первоначально задуманного академиком Н.С. Кардашевым асферического составного главного зеркала «Миллиметрон» диаметром 12 м. Однако особую значимость, безусловно, имеет реализация этих возможностей в условиях космического базирования телескопа.

Извекова Ю.Н., Попель С.И. «О возможности возбуждения дрейфовой неустойчивости в областях лунных магнитных аномалий» Физика плазмы, 48, № 11, с. 1061-1065 (2022)

Окололунная среда представляет собой пылевую плазму, состоящую из мелких частиц лунного реголита, фотоэлектронов, электронов и ионов солнечного ветра. При движении вокруг Земли часть траектории Луна проходит через магнитосферу Земли. Кроме того, для некоторых областей на Луне, так называемых, лунных магнитных аномалий, характерно наличие магнитного поля. Значения магнитных полей над этими участками могут превышать значения магнитного поля магнитосферы Земли в районе траектории Луны на один-два порядка. Наличие магнитного поля наряду с градиентами концентрации фотоэлектронов может приводить к развитию дрейфовой турбулентности. Условия, приводящие к этому, обсуждаются в данной статье.

Машеева Р.У., Джумагулова К.Н., Мырзали М. «Исследование зарядки пылевых частиц космической плазмы» Физика плазмы, 48, № 11, с. 1066-1074 (2022)

Исследован процесс зарядки пылевых частиц, находящихся в неравновесной космической плазме, в приближении ограниченного орбитального движения (orbit motion limited – OML). Исследование процесса зарядки пылевых частиц было проведено с учетом различных механизмов для широкого диапазона параметров космической плазмы. Получены выражения для потоков ионов и электронов в условиях немаксвелловского распределения частиц плазмы. Показано, что при малых энергиях частиц эти формулы переходят в выражения, полученные на основе максвелловского распределения. При балансе потоков ионов и электронов на поверхность пылевых частиц получены зависимости приведенного заряда от отношения температур и соотношения масс электронов и ионов. Также была получена и построена зависимость приведенного заряда от времени зарядки. Характерное время зарядки пылевых частиц в случае неравновесного κ-распределения увеличивается по сравнению с характерным временем зарядки частиц для максвелловского распределения.

Иофа М.З. «О массовой функции на внутреннем горизонте регулярной черной дыры» Журнал экспериментальной и теоретической физики, 162, № 5, с. 663-672 (2022)

Пересмотрены и заново проведены расчеты внутренней массовой функции регулярной черной дыры Хейворда с потоками. Представлены подробные расчеты внутренней массовой функции в двух формах подхода Ори (входящий поток непрерывен, исходящий поток моделируется тонкой нулевой оболочкой) и проведено их сравнение с расчетами для черной дыры Рейснера–Нордстрема. Обсуждается формальная причина различия результатов. Вычислена плотность энергии скалярных возмущений, распространяющихся от горизонта событий в черную дыру Хейворда, измеренная свободно падающим наблюдателем вблизи внутреннего горизонта. DOI: 10.31857/S0044451022110062

Журавлев В.М. «Модели динамического равновесия астрофизических объектов» Журнал экспериментальной и теоретической физики, 162, № 6, с. 850-877 (2022)

Выведены уравнения динамического равновесия адиабатически и политропно расширяющегося или сжимающегося газового потока с радиальной и зональной составляющей скорости, которые представляют собой глубокую автомодельную модификацию уравнений теории Лейна–Эмдена звездных политроп. Проведена классификация моделей по параметру динамического равновесия. Установлена важная роль зонального потока в установлении динамического равновесия, определяющего структуру и эволюцию звезд. На основе полученных уравнений развита новая нелинейная теория звездных пульсаций и для них построено соотношение период-светимость. Для Солнца теория дает объяснение 11-летнего цикла активности, как радиально-зональных пульсаций его структуры, находящейся в динамическом равновесии. Представлен численный анализ распределений температуры и плотности в звездах в сопоставлении с данными о Солнце. В рамках этих моделей предложено объяснение максимума температуры в короне Солнца как элемента динамически равновесной структуры звезды DOI: 10.31857/S0044451022120069

Прокопов В.А., Алексеев С.О., Зенин О.И. «Тени черных дыр как источник ограничений на расширенные теории гравитации 2: Sgr A*» Журнал экспериментальной и теоретической физики, 162, № 6, с. 878-880 (2022)

Почти сразу после опубликования [ЖЭТФ. 2022 т. 101. с. 108] проектом Event Horizon Telescope (EHT) было получено первое прямое изображение черной дыры в центре нашей галактики: Sagittarius A* [ The Event Horizon Telescope Collaboration, Astrophys. J. Letters 930 L17 (2022)]. Полученные ранее [ЖЭТФ. 2022 т. 101. с. 108] результаты для модели Хорндески с инвариантом Гаусса–Бонне, петлевой квантовой гравитации, скалярных моделей Бамбелби, Гаусса–Бонне и конформной гравитации полностью согласуются с наблюдениями Sgr A*. В f(Q) гравитации наблюдения Sgr A* дополнительно ограничивают значения параметра α : -0,025<α <0,005. Для альтернативного обобщения метрики Бамбелби с приближением Шварцшильда ограничение становится следующим: –0,05<l<0,45. Полученные ограничения демонстрируют тот максимум, которого можно достичь без учета вращения черной дыры. DOI: 10.31857/S0044451022120070

Грач В.С., Демехов А.Г. «Резонансное взаимодействие энергичных электронов с радиоизлучением в магнитосферах экзопланет» Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника, 65, № 4, с. 249-268 (2022)

Анализируется резонансное взаимодействие энергичных электронов с радиоизлучением в магнитосферах экзопланет на примере планеты Tau Bootis b. Рассмотрены условия этого взаимодействия и его влияние на параметры электронов, определяющие радиоизлучение, которое может быть детектировано на Земле. Исследованы особенности такого взаимодействия по сравнению с взаимодействием энергичных электронов с авроральным километровым радиоизлучением в магнитосфере Земли. Показано, что при рассматриваемых параметрах магнитосферы Tau Bootis b и радиоизлучения в ней резонансное взаимодействие электронов с радиоизлучением является существенно нелинейным. При конечной длительности волнового пакета взаимодействие может приводить к существенному ускорению частиц в широком диапазоне энергий (от десятков до сотен килоэлектронвольт).

Боровик И.Н., Астахов С.А., Мукамбетов Р.Я. «Анализ технического облика безгенераторной кислородно-водородной жидкостной ракетной двигательной установки межорбитального транспортного аппарата многократного использования, выводящего полезный груз на окололунную орбиту» Вестник Московского авиационного института, 29, № 3, с. 122-135 (2022)

Приведена концепция определения оптимального технического облика безгенераторной жидкостной ракетной двигательной установки (ЖРДУ) с помощью математического моделирования ее основных проектных параметров (ОПП) и оптимизации их по критериям системы более высокого уровня, а именно межорбитального транспортного аппарата многократного использования (МТА МИ). С помощью ранее разработанной модели проведен расчет двух вариантов оптимальных ЖРДУ МТА МИ для конкретной задачи – выведения полезного груза массой 16500 кг на окололунную орбиту. Показано, что даже с менее эффективными агрегатами ЖРДУ возможно получить технический облик оптимальный для данного МТА МИ по критериям минимальной удельной стоимости выведения и заданной массы полезного груза. Приведено сравнение различных вариантов ЖРДУ, оптимизированныхпо ОПП. Данное сравнение показало, что оптимизация ЖРДУ по ОПП существенно увеличивает эффективность как самой двигательной установки, так и всего МТА МИ в целом.

Дубень А.П., Козубская Т.К., Рыбак С.П., Михайлов М.В. «Расчет пульсаций давления на ракете космического назначения на этапе выведения» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 128-129 (2022)

Одной из важных задач, связанных с разработкой ракет космического назначения (РКН) является оценка нестационарных пульсаций давления на ее поверхностях. На этапе выведения при трансзвуковых и сверхзвуковых режимах обтекания различные зоны вблизи важных внутренних и внешних составных частей РКН подвергаются воздействию повышенных пульсационных нагрузок. Возле ракеты образуется сложное турбулентное течение, характеризующееся наличием локальных отрывов потока и ударных волн, взаимодействующих со слоями смешения и с турбулентным пограничным слоем. Представлены результаты крупномасштабных расчетов турбулентных течений, возникающих на поверхности РКН на этапе выведения. Рассматриваются трансзвуковые и сверхзвуковые режимы обтекания (характерные числа Маха от 0.8 до 1.3, числа Рейнольдса – порядка 10⁹). Численное моделирование проводится с помощью вихреразрешающего гибридного RANS-LES подхода.