Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

Космические исследования. 2023. 61, № 3

 

Козелов Б.В. «Пространственно-временные структуры в овале полярных сияний: подходы к моделированию» Космические исследования, 61, № 3, с. 179-188 (2023)

Взаимодействие окружающей Землю магнитосферно-ионосферной (МИ) системы со средой (солнечным ветром) происходит в форме череды переходных процессов на разных масштабах. Наиболее крупные из них, магнитные бури, очевидно триггируются возмущениями в солнечном ветре (англ. direct driving). Роль внутренней динамики МИ-системы, вызванной в значительной степени нелинейностью и временными запаздываниями процессов поступления и сброса (англ. load-unload processes) энергии и частиц из солнечного ветра в магнитосферу, становится более существенной на меньших масштабах (суббури, псевдобрейкапы, инжекции, активизации). Типичное динамическое состояние МИ-системы описывается как самоорганизованная критичность или турбулентность, для которых свойственны статистическая масштабная инвариантность (скейнинг, англ. scathing) в распределениях флуктуаций многих характеристик. Динамика МИ-системы проектируется в область аврорального овала, само существование которого обусловлено этой динамикой. Пространственно-временная структура авроральных возмущений в большой степени отражает структуру процессов в МИ-плазме. Описание этой структуры важно как для фундаментального изучения плазменных процессов, так и для многих актуальных прикладных вопросов, связанных с прохождением радиоволн в ионосфере и жизнедеятельностью в высоких широтах. В статье обсуждаются подходы и наработки для построения модели пространственно-временной структуры аврорального овала, основанные на фрактальных и мультифрактальных характеристиках.

Космические исследования, 61, № 3, с. 179-188 (2023) | Рубрика: 18

 

Невский Д.В., Лаврухин А.С., Алексеев И.И. «Автоматическое определение положения головной ударной волны и магнитопаузы магнитосферы меркурия по данным магнитометра космического аппарата MESSENGER» Космические исследования, 61, № 3, с. 189-201 (2023)

Космический аппарат MESSENGER за четыре года работы на орбите Меркурия совершил более 4000 оборотов вокруг планеты. С использованием данных установленного на его борту магнитометра определяется возможность нахождения пересечений головной ударной волны и магнитопаузы магнитосферы Меркурия автоматическими методами и сравнивается точность данных методов с результатами ручной обработки данных. Разработанный алгоритм позволяет существенно увеличить скорость обработки данных магнитометра и может быть использован в будущем при анализе данных КА BepiColombo, который выйдет на орбиту Меркурия в 2025 г.

Космические исследования, 61, № 3, с. 189-201 (2023) | Рубрика: 18

 

Смирнова Н.Ф., Станев Г. «Оценка плотности электронов в ближней 3–4RE магнитосфере на основе измерения потенциала спутника Интербол-2» Космические исследования, 61, № 3, с. 202-214 (2023)

Предлагается новый метод определения плотности электронов в разреженной плазме, основанный на одновременных измерениях потенциала спутника Интербол-2 зондовыми приборами ИЭСП-2 (измеритель электрического поля) и КМ-7 (датчик электронной температуры). Это позволяет оценить плотность фотоэлектронного тока на основе процедуры, предложенной ранее авторами этой работы. Электронная концентрация определялась только для положительного потенциала космического аппарата. Составлялись уравнения баланса для спутника и зонда между токами электронов окружающей плазмы и фотоэлектронов, эмитированных освещённой поверхностью. В магнитосфере для приведения потенциала зонда к потенциалу окружающей плазмы в зонд направляется ток смещения, который учитывался в уравнении баланса токов для зонда. При расчeтах использовалось значение энергии электронов kTe=1 эВ. Анализировались данные с ∼350 орбит в авроральной зоне магнитосферы на высотах 2–3RE с октября 1996 по март 1998 г. в период низкой солнечной активности в начале 23-го цикла. Приводятся примеры рассчитанной плотности электронов, которая находится в пределах 1–30 см–3.

Космические исследования, 61, № 3, с. 202-214 (2023) | Рубрика: 18

 

Домрин В.И., Малова Х.В., Попов В.Ю., Григоренко Е.Е., Зеленый Л.М. «Влияние ионов кислорода на формирование тонкого токового слоя геомагнитного хвоста» Космические исследования, 61, № 3, с. 215-229 (2023)

Тонкий токовый слой в хвосте магнитосферы Земли, имеющий характерную толщину от одного до нескольких протонных гирорадиусов, часто наблюдаются во время магнитосферных возмущений – суббурь, когда сравнительно толстая токовая конфигурация в хвосте сужается до предельно малой толщины, а затем может спонтанно разрушаться. Процесс разрушения, как правило, сопровождается активными процессами: ускорением и нагревом плазмы, генерацией переменных электрических полей и магнитогидродинамических волн. В настоящей работе развита и исследована модель формирования тонкого токового слоя, в котором, наряду с протонами, присутствуют однозарядные ионы кислорода, поступающие из ионосферы в токовый слой хвоста в магнитоактивные периоды. Целью моделирования является изучение закономерностей образования равновесного тонкого токового слоя в плазме, состоящей из двух сортов ионов, и исследование его структуры. Показано, что равновесная конфигурация может иметь особенности. В частности, если в системе присутствуют только протоны или только тяжелые ионы, то формируется одномасштабное токовое равновесие, определяемое частицами, движущимися вдоль квазиадиабатических траекторий. При формировании токового слоя в плазме, состоящей из смеси протонов и ионов кислорода в сопоставимых концентрациях, с большой вероятностью образуется токовый слой, в котором носителями тока являются тяжелые ионы, а траектории протонов хаотизируются и вносят отрицательный вклад в ток, благодаря чему профиль плотности тока становится расщепленным с минимумом в центре и максимумами на периферии слоя. Полученные результаты могут быть полезными для интерпретации данных наблюдений в хвосте магнитосфере Земли.

Космические исследования, 61, № 3, с. 215-229 (2023) | Рубрика: 18

 

Григорьева И.Ю., Струминский А.Б., Логачев Ю.И., Садовский А.М. «Корональное распространение солнечных протонов во время и после их стохастического ускорения» Космические исследования, 61, № 3, с. 230-241 (2023)

В эруптивных вспышках солнечные протоны стохастически ускоряются в широком телесном угле, далее эффективно удерживаются за расширяющимся фронтом коронального выброса массы (КВМ), который может как приносить протоны на силовую линию, идущую к удаленному наблюдателю, так и уносить их от нее. Рассматриваются 13 солнечных протонных событий 24-го цикла, в которых были зарегистрированы протоны с энергией (E)>100 МэВ и которые сопровождались регистрацией солнечного жесткого рентгеновского (HXR) излучения с E>100 кэВ детектором ACS SPI и γ-излучения с E>100 МэВ – телескопом FermiLAT, с источником на западной полусфере Солнца. Первый приход солнечных протонов на орбиту Земли определялся в каждом событии по значимому “протонному” превышению над фоном ACS SPI во время или после HXR всплеска. Все события рассматривались относительно выбранного нами нулевого времени (0 мин) родительских вспышек. “Ранний” приход протонов на орбиту Земли (<+20 мин), наблюдавшийся в 4 событиях, соответствует “быстрому” ускорению электронов (10 МэВ/с). “Поздний” приход протонов (>+20 мин) соответствует “медленному” ускорению электронов (1 МэВ/с) и наблюдался в шести событиях. В трех событиях наблюдался “задержанный” приход протонов (>+30 мин), когда распространение КВМ ухудшало магнитное соединение источника с наблюдателем. Направление распространения КВМ характеризуется в каталоге (SOHO LASCO СМЕ Catalog) позиционным углом (PA – Position Angle). Наблюдаемый угол PA систематизирует времена первого прихода протонов и темп роста их интенсивности. Параметр PA необходимо учитывать при анализе протонных событий.

Космические исследования, 61, № 3, с. 230-241 (2023) | Рубрика: 18

 

Дидык П.И., Жуков А.А. «Радиационная стойкость микроэлектронных приборов при совместном воздействии дестабилизирующих факторов космического пространства на этапе конструирования» Космические исследования, 61, № 3, с. 242-247 (2023)

Представлена оценка совместного действия дестабилизирующих факторов космического пространства на типовые микроэлектронные компоненты в конструкции бортовой аппаратуры космического аппарата, показана оценка характеристик микроэлектронных компонентов в условиях воздействия радиации.

Космические исследования, 61, № 3, с. 242-247 (2023) | Рубрика: 18

 

Ишков С.А., Филиппов Г.А. «Исследование оптимальных программ управления относительным движением космического аппарата с ограниченной тягой» Космические исследования, 61, № 3, с. 248-257 (2023)

Рассматривается задача оптимального управления относительным движением космического аппарата с двигателем конечной тяги на произвольных околокруговых орбитах с использованием принципа максимума Понтрягина. Движение исследуется в орбитальной цилиндрической системе координат, с использованием переменных, записанных в форме вековых и периодических составляющих относительного движения в плоскости орбиты. Основное внимание уделяется анализу структуры оптимального управления при свободной и трансверсальной ориентации вектора тяги при наличии на траектории пассивных участков. В качестве критерия выбора оптимального управления рассматривалось моторное время работы корректирующих двигателей. Определены характерные структуры управления для различных областей начальных условий движения, получены оценки предельных затрат моторного времени.

Космические исследования, 61, № 3, с. 248-257 (2023) | Рубрика: 18

 

Насенник В.Г. «О лазерной локации луноходов» Космические исследования, 61, № 3, с. 258-264 (2023)

В опубликованных ранее статьях о лазерной локации с использованием светоотражателей, установленных на советских луноходах, не учитывалась фактическая ориентация луноходов на местности. Учет фактической ориентации луноходов позволяет определить углы падения, что позволяет объяснить разницу в экспериментальных результатах лазерной локации луноходов.

Космические исследования, 61, № 3, с. 258-264 (2023) | Рубрика: 18