Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

Космические исследования. 2023. 61, № 6

 

Арутюнян С., Кодуков А., Субботин М., Павлов Д. «Прототип службы прогноза спокойного солнечного ветра на основе МГД-моделирования и граничных условий модели WSA» Космические исследования, 61, № 6, с. 447-453 (2023)

Создан прототип службы МГД-моделирования спокойного солнечного ветра и прогнозирования скорости и плотности частиц солнечного ветра в межпланетном пространстве, аналогичной службам NOAA и ESA. Служба состоит из МГД-симулятора, модуля обработки результатов симуляции и веб-интерфейса. Симулятор основан на реализации метода TVDLF в пакете PLUTO. Граничные условия модели (плотность, радиальная скорость, магнитное поле, температура) на расстоянии 0.1 а. е. от начала координат получаются регулярно из соответствующей службы NOAA, в которой они рассчитаны по модели WSA на основании магнитограмм сети GONG. Доступны два режима граничных условий: постоянные и суточные. Симуляции проводились на равномерной сетке в диапазоне 0.1–1.7 а. е. по расстоянию (512 элементов), –60→+60° по широте (60 элементов), 0–360° по долготе (180 элементов). Проведено сравнение рассчитанных карт скорости и плотности частиц с расчетами NOAA SWPC и NASA CCMC при одинаковых граничных условиях. Проведено ретроспективное сравнение получаемых прогнозов с данными прямых измерений (OMNI).

Космические исследования, 61, № 6, с. 447-453 (2023) | Рубрика: 18

 

Губенко В.Н., Андреев В.Е., Кириллович И.А., Губенко Т.В., Павельев А.А., Губенко Д.В. «Определение эффективной частоты столкновения электронов в области E и D ионосферы высоких широт по данным анализа радиозатменных измерений» Космические исследования, 61, № 6, с. 454-460 (2023)

Изучение столкновений между электронами и нейтральными молекулами представляет особый интерес для физики ионосферы Земли, в частности, с точки зрения определения ионосферной проводимости и токовых систем в нижней ионосфере планеты и выяснения роли, которую эти столкновения играют в ослаблении радиоволн, распространяющихся внутри D- и Е-областей ионосферы. Эффективную частоту столкновений электронов можно оценить по лабораторным исследованиям подвижности электронов в атмосферных газах в сочетании с ракетными измерениями температуры и плотности частиц в верхней атмосфере Земли, также ее можно определить независимо из анализа радиозатменных данных. Нами разработан метод восстановления вертикальных профилей коэффициента поглощения дециметровых (длина волны ∼19 см) радиоволн, базирующийся на решении обратной задачи о поглощении сигнала в D- и Е-областях ионосферы Земли. По результатам анализа радиозатменных данных спутников FORMOSAT-3/COSMIC были определены высотные профили коэффициента поглощения дециметровых (ДМ) радиоволн в ионосфере планеты во время магнитной бури 22–23.VI.2015. Известно, что величина коэффициента поглощения на данной фиксированной частоте прямо пропорциональна произведению электронной плотности и частоты столкновений электронов с ионами и нейтралами. С использованием полученных данных о вертикальных профилях коэффициента поглощения ДМ-радиоволн и электронной плотности, восстановленных из анализа радиозатменных данных FORMOSAT-3/COSMIC, была оценена эффективная частота столкновений электронов в D- и Е-областях высокоширотной ионосферы Земли. Практическая значимость изучения частоты столкновений электронов и эффектов поглощения радиоволн в D- и Е-областях ионосферы планеты связана с обеспечением бесперебойной работы систем космической радиосвязи и навигации.

Космические исследования, 61, № 6, с. 454-460 (2023) | Рубрика: 18

 

Забаринская Л.П., Ишков В.Н., Сергеева Н.А. «Каталог геоэффективных вспышечных событий текущего 25-го солнечного цикла в современном представлении» Космические исследования, 61, № 6, с. 461-465 (2023)

Для изучения происходящих на Солнце и в межпланетном пространстве явлений и их влияния на околоземное космическое пространство, на процессы во внешних и внутренних оболочках Земли наиболее ценными становятся результаты непрерывных многолетних наблюдений за солнечной активностью. Представительная коллекция таких длительных однородных рядов систематических наблюдений, полученных мировой сетью солнечных и астрономических обсерваторий, а также космическими аппаратами, собрана в Мировом центре данных по солнечно-земной физике в Москве. В статье приведено описание накопительного интерактивного каталога основных характеристик значимых солнечных вспышечных событий текущего 25-го цикла солнечной активности.

Космические исследования, 61, № 6, с. 461-465 (2023) | Рубрика: 18

 

Лукьянова Р.Ю. «Влияние продольных токов на электронную концентрацию в ионосфере: сопряженные наблюдения спутников SWARM и радара ESR» Космические исследования, 61, № 6, с. 466-475 (2023)

Представлены результаты сопряженных измерений КА SWARM и европейского радара некогерентного рассеяния на Шпицбергене для двух событий одновременных наблюдений: в ночной ионосфере во время активации суббури 9.I.2014 и в дневной ионосфере в спокойных условиях 5.II.2017. Бортовые магнитометры КА SWARM обеспечивают измерения плотности продольных токов над ионосферой. Радар, находящийся в это время под траекторией пролета, измеряет вертикальное распределение электронной концентрации Ne. Эксперименты показали, что в ночных возмущенных условиях в месте вытекающего из ионосферы продольного тока плотность плазмы увеличивается по всей толще ионосферы, и изменение Ne находится в согласии с теоретическими оценками. В дневной спокойной ионосфере Ne увеличивается только в F-слое, но практически не изменяется в слое Е. Различия могут быть обусловлены тем, что в первом случае носители направленного вверх тока представлены всем энергетическим спектром авроральных электронов 1–10 кэВ, а во втором – только низкоэнергичной частью.

Космические исследования, 61, № 6, с. 466-475 (2023) | Рубрика: 18

 

Калишин А.С., Благовещенская Н.Ф., Борисова Т.Д., Егоров И.М., Загорский Г.А., Ковалев А.С. «Характеристики узкополосного искусственного радиоизлучения ионосферы в зависимости от эффективной мощности излучения нагревного стенда EISCAT/Heating» Космические исследования, 61, № 6, с. 476-485 (2023)

По данным экспериментов на нагревном стенде EISCAT/Heating при ступенчатом изменении эффективной мощности излучения выполнена оценка порогов возбуждения и анализ зависимости спектральных характеристик узкополосного искусственного радиоизлучения ионосферы (УИРИ) от напряженности электрического поля мощной радиоволны КВ-диапазона (волны накачки) необыкновенной поляризации (Х-мода). Волны накачки излучались в направлении магнитного зенита на частоте 5.423 МГц. Эффективная мощность излучаемой волны изменялась от 55 до 360 МВт. УИРИ регистрировалось на научно-исследовательской станции под Санкт-Петербургом на расстоянии ∼1200 км от нагревного стенда. Выполнены расчеты напряженности электрического поля мощного КВ-излучения вблизи высоты отражения с учетом неотклоняющего поглощения на пути распространения. Определены пороговые (минимальные) значения электрического поля, необходимые для возбуждения УИРИ.

Космические исследования, 61, № 6, с. 476-485 (2023) | Рубрика: 18

 

Амелькин Н.И. «Эволюция вращательного движения планеты Земля под влиянием внутренних диссипативных сил» Космические исследования, 61, № 6, с. 486-497 (2023)

В рамках модели М.А. Лаврентьева изучается влияние внутренней диссипации на вращательное движение Земли в гравитационном поле Солнца и Луны. Получены осредненные уравнения второго приближения, описывающие эволюцию оси вращения Земли и ее угловой скорости. Исследуется зависимость скорости эволюции от значений параметров модели. Построены фазовые траектории эволюционного процесса для различных значений параметров. Показано, что наблюдаемый дрейф магнитных полюсов Земли можно объяснить в рамках механической модели угловым ускорением Земли.

Космические исследования, 61, № 6, с. 486-497 (2023) | Рубрика: 18

 

Антонов Ю.А., Захаров В.И., Сухарева Н.А. «Энтропийные функционалы и информация различия временных рядов спутникового мониторинга» Космические исследования, 61, № 6, с. 498-509 (2023)

Обсуждаются результаты информационного анализа временных рядов спутникового мониторинга состояния межпланетного магнитного поля, предоставляемые базой данных Центра космических полетов Годдарда (англ. NASA Goddard Space Flight Center). В арсенале методов анализа основное внимание отводится контролю неэкстенсивных свойств при масштабировании временных выборок, создаваемых на основе временных рядов 2001–2022 гг. Демонстрируется перестройка модальности функции распределения вероятности для компонент межпланетного магнитного поля в рассматриваемом ансамбле реализаций. Представлены результаты реконструкции кинетики энтропийных мер Шеннона–Больцмана–Гиббса, Тсаллиса и Реньи. В неэкстенсивном приближении анализируется влияние q-деформации фазового пространства на стохастические режимы исследуемой системы. В работе впервые совместно исследуются кинетика информационного расхождения и кинетика энтропийных мер ансамбля реализаций значений межпланетного магнитного поля. Указывается необходимость согласования q-параметров деформации фазового пространства, опорной и контролируемой подсистем, в том числе, при использовании асимптотических приближений в методиках прогноза с применением нейросетевых алгоритмов и алгоритмов глубокого обучения.

Космические исследования, 61, № 6, с. 498-509 (2023) | Рубрика: 18

 

Рожков М.А., Старинова О.Л. «Оптимизация управления солнечным парусом при движении аппарата по цикличным гелиоцентрическим траекториям» Космические исследования, 61, № 6, с. 510-519 (2023)

Рассматривается задача построения оптимальных по быстродействию траекторий для космического аппарата (КА) с солнечным парусом. Рассматриваемые траектории состоят из повторяющихся циклов перемещения КА до целевой гелиоцентрической орбиты и обратно к начальной. Применяется модель идеально отражающего паруса, что позволяет использовать программы оптимального управления углом установки паруса, полученные на основе принципа максимума Понтрягина. Гелиоцентрическое движение моделируется в плоской полярной системе координат, а сам КА совершает цикличные перелеты между двумя планетами земной группы по замкнутой траектории. Сформулирована краевая задача, при решении которой обеспечивается подлет КА к целевой планете с выравниванием скоростей (задача встречи). Проведено моделирование четырех циклов движения Земля–Меркурий–Земля и Земля–Марс–Земля с характеристическим ускорением солнечного паруса 0.25 мм/с2, для которых длительность одного цикла составляет в среднем 2000 и 2341 сут. соответственно. Получены оптимальные программы управления ориентацией паруса для широкого диапазона дат старта, показаны способы поиска и выбора начальных значений сопряженных переменных. Полученные результаты демонстрируют возможность КА с солнечным парусом реализовывать управляемое движение по замкнутым траекториям с минимальной продолжительностью отдельных перелетов Земля–планета назначения–Земля.

Космические исследования, 61, № 6, с. 510-519 (2023) | Рубрика: 18

 

Плохих А.П., Синицын А.А. «Исследование возможности использования сопровождающих ка-ретрансляторов в задачах обеспечения связи с КА дальнего космоса» Космические исследования, 61, № 6, с. 520-529 (2023)

Рассматриваются возможные варианты архитектуры межпланетной связи, в которых используется ретранслятор данных. Анализируются структура типовой линии космической связи и пути повышения ее эффективности. В качестве одного из возможных направлений предложено использование сопровождающих орбитальных космических аппаратов-ретрансляторов, обеспечивающих поддержание требуемой скорости передачи данных в режиме группового полета вместе с исследовательским космическим аппаратом (КА). Проведена оптимизация гелиоцентрического участка траектории перелета марсианского исследовательского КА и сопровождающего его КА-ретранслятора. Продемонстрирована принципиальная возможность обеспечения группового полета КА-ретранслятора и исследовательского КА для улучшения связи с Землей. Получены оценки масс КА-ретранслятора и исследовательского КА применительно к использованию ракеты-носителя среднего класса типа “Союз” и разгонного блока “Фрегат”. Приведены оценки увеличения продолжительности высокоскоростной связи за счет использования КА-ретранслятора в точках либрации L4 и L5 системы Земля–Солнце, а также на гелиоцентрических круговых орбитах с различным радиусом.

Космические исследования, 61, № 6, с. 520-529 (2023) | Рубрика: 18

 

Каримов Э.З., Мягкова И.Н., Широкий В.Р., Баринов О.Г., Доленко С.А. «Существенность входных признаков для доменной адаптации данных космических аппаратов» Космические исследования, 61, № 6, с. 530-537 (2023)

Рассматривается задача улучшения нейросетевого прогноза геомагнитного Dst-индекса в условиях, когда входные данные для такого прогноза измеряются двумя космическими аппаратами (КА), один из которых близок к завершению жизненного цикла, а истории данных другого пока недостаточно для построения нейросетевого прогноза требуемого качества. Для эффективного перехода с данных одного КА на данные другого необходимо использовать методы доменной адаптации. В настоящей работе проверяются и сравниваются несколько методов перевода данных. Также для каждого переводимого признака найден оптимальный набор параметров для его перевода, что еще больше сокращает разницу между доменами. В работе показано, что использование методов доменной адаптации с отбором значимых признаков позволяет улучшить прогноз по сравнению с результатами использования непереведенных данных.

Космические исследования, 61, № 6, с. 530-537 (2023) | Рубрика: 18

 

«Авторский указатель за 2023 г.» Космические исследования, 61, № 6, с. 538-540 (2023)

Космические исследования, 61, № 6, с. 538-540 (2023) | Рубрика: 18