Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

Космические исследования. 2023. 61, № 2

 

Мизонова В.Г., Беспалов П.А. «Влияние малых вариаций концентрации плазмы на условия распространения электромагнитных волн свистового диапазона сквозь утреннюю ионосферу» Космические исследования, 61, № 2, с. 91-102 (2023)

Рассмотрена задача о влиянии вызванных инфразвуковыми волнами возмущений плазменной концентрации на распространение и отражение электромагнитных волн свистового диапазона, падающих на утреннюю ионосферу сверху. Исследовано влияние параметров инфразвуковой волны на коэффициент отражения свистовой волны от ионосферы сверху в общем случае наклонного распространения. Наиболее сильные изменения коэффициента отражения свистовых волн связаны с возмущениями концентрации на высотах порядка 80–100 км, где декремент затухания распространяющихся мод электромагнитного излучения увеличивается более чем на порядок в пределах достаточно локальной по высоте (менее 10–15 км) области. Проанализированы особенности параметрического воздействия колебаний плазменной концентрации в инфразвуковой волне на поле свистовой волны, дошедшей до земной поверхности. При близких значениях горизонтальных волновых чисел свистовой и инфразвуковой волн поле свистовой волны вблизи земной поверхности может увеличиваться в несколько раз. Полученные результаты важны для понимания взаимосвязи магнитосферных волновых процессов различной природы. Исследование модуляции инфразвуковыми волнами коэффициента отражения свистовых волн от ионосферы сверху актуально для объяснения режимов работы плазменного магнитосферного мазера.

Космические исследования, 61, № 2, с. 91-102 (2023) | Рубрика: 18

 

Белоконов И.В., Журавлев В.М., Морозов В.М. «Оценка пространственно-временного спектра волн на основе циркулярных измерительных решеток» Космические исследования, 61, № 2, с. 103-115 (2023)

Развит метод оценивания спектров волновых процессов на основе специального вида измерительных решеток, представляющих собой набор вращающихся и статических датчиков, названных в работе циркулярными. Излагается способ корректировки спектров, оцененных на основе дискретных цифровых рядов, полученных от датчиков циркулярных решеток. Оценки спектров строятся на основе многомерного метода максимальной энтропии. Приведены данные тестовых расчетов для нескольких типов циркулярных решеток применительно к волновым процессам в форме гармоник, искаженных белым шумом. Показана эффективность предложенного способа коррекции спектров. Излагаются общие принципы использования циркулярных решеток для оценивания спектров волновых процессов с помощью датчиков, расположенных на вращающихся спутниках. Обсуждается возможность использования данного подхода для оценивания спектров волновых процессов с помощью датчиков, установленных на микро- и наноспутниках.

Космические исследования, 61, № 2, с. 103-115 (2023) | Рубрика: 18

 

Левашов Н.Н., Попов В.Ю., Малова Х.В., Зеленый Л.М. «Моделирование мультифрактального турбулентного электромагнитного поля в космической плазме» Космические исследования, 61, № 2, с. 116-123 (2023)

Предложена двумерная модель мультифрактального турбулентного электромагнитного поля, позволяющая гибко варьировать ширину мультифрактального спектра и уровень перемежаемости. Моделирование электромагнитного поля происходит при помощи суперпозиции вейвлетов, которые распределяются равномерно по всей вычислительной области. Путем специального распределения амплитуд мы добиваемся того, чтобы результирующее поле было мультифрактальным и перемежаемым. При помощи данной модели исследовалось влияние мультифрактальности и перемежаемости на ускорение заряженных частиц в турбулентном поле в хвосте магнитосферы Земли. Показано, что в случае мультифрактального поля отдельные частицы способны достичь больших значений энергии по сравнению с монофрактальной турбулентностью.

Космические исследования, 61, № 2, с. 116-123 (2023) | Рубрика: 18

 

Гусева С.А., Шрамко А.Д. «Исследование зеленой корональной линии с высотой по внезатменным наблюдениям за 24-й цикл солнечной активности» Космические исследования, 61, № 2, с. 124-133 (2023)

Представлены результаты исследований эмиссионной корональной линии λ=5303 Å (Fe XIV) за период 24-го цикла солнечной активности. Спектральные данные получены на внезатменном коронографе системы Лио, установленном на Горной астрономической станции ГАО РАН (близ г. Кисловодска). В результате обработки внезатменных наблюдений создана база данных трех видов ежедневных корональных карт с распределением по высоте h от 1R до 1.38R (R – радиус Солнца) значений интенсивности зеленой линии (I5303). Выявлены и отождествлены некоторые неоднородности вдоль линии λ=5303 Å, которые связаны с конфигурацией магнитных полей в короне Солнца над активными областями. Проведены вычисления протяженности зеленой линии от позиционного угла Солнца. Показано, что временное распределение протяженности линии в полярных областях имеет два максимума, которые совпадают с моментами переполюсовки полярного магнитного поля на Солнце. Максимальные значения средней протяженности корональной линии по всему лимбу приходятся на 2012–2014 гг. Для разных фаз (для ветви подъема, в период максимума, для ветви спада и минимума солнечной активности) данного солнечного цикла и для разных областей активности Солнца построены, и исследованы зависимости изменения с высотой значений I5303. Представлены уравнения регрессии этих аппроксимирующих кривых. Изменение I5303 с высотой для полярных областей с наибольшей вероятностью определяется логарифмической функцией, а аппроксимирующие кривые тренда для остальных широтных зон определяются степенной функцией третьего порядка.

Космические исследования, 61, № 2, с. 124-133 (2023) | Рубрика: 18

 

Ролдугин Д.С. «Устойчивость стабилизации космического аппарата в направлении солнца магнитными исполнительными органами на солнечно-синхронной орбите» Космические исследования, 61, № 2, с. 134-142 (2023)

Рассматривается угловое движение космического аппарата с магнитными катушками на солнечно-синхронной орбите. Аппарат поддерживает ориентацию одной из осей в направлении Солнца для заряда аккумуляторных батарей, вращаясь вокруг этого направления. Приводится интуитивный алгоритм стабилизации, задающий требуемые направление и скорость вращения. С помощью эволюционных уравнений исследуется устойчивость как требуемого режима движения, так и других нежелательных положений равновесия. Получены условия на моменты инерции аппарата и параметры управления, при которых достигается требуемая ориентация. Приведены примеры численного моделирования движения, демонстрирующие стабилизацию в различных положениях с учетом действия возмущающих факторов.

Космические исследования, 61, № 2, с. 134-142 (2023) | Рубрика: 18

 

Игнатов А.И., Иванов Г.А., Коломиец Е.С., Мартыненкова Е.В. «Реализация режима солнечной ориентации космического аппарата с помощью системы двигателей-маховиков» Космические исследования, 61, № 2, с. 143-156 (2023)

Исследован режим поддержания солнечной ориентации космического аппарата –гиростата на низкой околоземной орбите в течение длительного времени. Аппарат по форме близок к цилиндру с двумя неподвижными панелями солнечных батарей. Панели расположены вдоль продольной оси цилиндра, симметрично относительно нее. В режиме солнечной ориентации нормаль к плоскости солнечных батарей аппарата неизменно направлена на Солнце, продольная ось совершает колебания относительно плоскости орбиты. Для реализации указанного режима движения космического аппарата используется система четырех двигателей-маховиков, оси вращения которых направлены параллельно боковым ребрам четырехугольной пирамиды. Положение боковых ребер пирамиды относительно жестко связанной с аппаратом системы координат задается двумя углами, которые являются параметрами системы двигателей-маховиков. Рассматривается закон управления гиростатическим моментом, при котором обеспечивается затухание возмущенного движения космического аппарата в окрестности положения его солнечной ориентации и ограничивается накопление собственного кинетического момента двигателей-маховиков за счет управления углом поворота аппарата вокруг нормали к светочувствительной стороне солнечных батарей. В работе показано, что c помощью определенного выбора параметров системы двигателей-маховиков возможно реализовать режим солнечной ориентации без проведения разгрузок гиростатического момента в течение всего времени полета. Приведены результаты численного моделирования полной системы уравнений движения космического аппарата в режиме его солнечной ориентации с учетом воздействия гравитационного и аэродинамического моментов, подтверждающие правильность выбранных значений параметров.

Космические исследования, 61, № 2, с. 143-156 (2023) | Рубрика: 18

 

Митрикас В.Г. «Радиационный аспект двух вариантов наклонения орбиты российской орбитальной служебной станции» Космические исследования, 61, № 2, с. 157-162 (2023)

Рассмотрен вклад в эффективную дозу от космических излучений радиационных поясов Земли, галактических космических лучей и протонов солнечных протонных событий для космонавтов, находящихся в рабочем отсеке большого диаметра служебного модуля МКС. Показано, что для квазистационарных источников космических излучений изменение наклонения орбиты в 51.6° на 97.0° не приводит к существенным изменениям среднесуточной мощности эффективной дозы. При рассмотрении вклада в эффективную дозу от протонов солнечных вспышек дозовая нагрузка на космонавтов может увеличиваться в десять и более раз.

Космические исследования, 61, № 2, с. 157-162 (2023) | Рубрика: 18

 

Филатьев А.С., Янова О.В. «Оптимальное управление вектором тяги воздушного электрореактивного двигателя для наискорейшего изменения высоты апогея орбиты с ультранизким перигеем» Космические исследования, 61, № 2, с. 163-176 (2023)

Рассмотрена задача оптимального по быстродействию изменения высоты апогея орбит с ультранизким перигеем (высотой 120–250 км). Для компенсации аэродинамического сопротивления космического аппарата используется воздушный электрореактивный двигатель (ВЭРД), топливом для которого служат газы забортной атмосферы. Учтено падение эффективности ВЭРД с увеличением угла атаки и возможность работы ВЭРД только при достаточной концентрации газа в камере ионизации. Задача решена на основе принципа максимума Понтрягина в предположении малости аэродинамического сопротивления и тяги по сравнению с гравитационными силами. Представлены результаты исследований оптимальных программ управления вектором тяги ВЭРД в зависимости от параметров орбиты, компоновки КА, двигателя и мощности источника энергии.

Космические исследования, 61, № 2, с. 163-176 (2023) | Рубрика: 18