Сергеева Н.А., Забаринская Л.П., Ишков В.Н., Крылова Т.А. «Результаты наблюдений солнечной активности в Мировом центре данных по солнечно-земной физике» Космические исследования, 57, № 1, с. 12-16 (2019)

В настоящее время экспериментальные данные о солнечной активности находят самое широкое применение в области фундаментальных и прикладных научных исследований – изучении явлений, происходящих на Солнце и в межпланетном пространстве, и их влияния на процессы во внешних и внутренних оболочках Земли. Наиболее ценными являются данные многолетних наблюдений. Мировой центр данных по солнечно-земной физике в Москве обладает представительной коллекцией результатов наблюдений, полученных мировой сетью солнечных и астрономических обсерваторий и на приборах, установленных на космических аппаратах. В статье приводится описание данных о солнечной активности, находящихся в хранилище и опубликованных на веб-сайте Центра в открытом доступе. Центр постоянно совершенствуется, использует новые информационные технологии, обеспечивающие свободный, удобный доступ к данным и возможность цитирования данных, увеличивает информационные ресурсы, доступные в сети Интернет.

Заболотнов Ю.М. Теория колебаний (1999). 168 с.

Пособие включает в себя описание методов исследования колебаний механических систем. Наряду с изложением классических результатов теории колебаний в пособии особое внимание уделяется асимптотическим методам исследования, составляющим мощный инструмент современного анализа колебаний механических систем.

Воеводин П.С., Заболотнов Ю.М. «Анализ динамики и выбор параметров электродинамической космической тросовой системы, работающей в режиме генерации тяги» Космические исследования, 58, № 1, с. 61-72 (2020)

Анализируется динамика электродинамической космической тросовой системы, работающей в режиме генерации тяги, на околоземной орбите. Для описания движения тросовой системы относительно центра масс используются математические модели различной сложности без учета и с учетом упругих колебаний невесомого и весомого проводящего ток троса, на который в магнитном поле Земли действует распределенная нагрузка от сил Ампера. Тросовая система предназначена для изменения параметров орбит малых космических аппаратов и наноспутников. Анализируются эволюционные движения системы вокруг центра масс при изменении ее параметров и силы тока. Установлено, что поведение системы в существенной степени зависит от знака момента силы Ампера относительно центра масс системы. Для оценки изменения орбитальных параметров используется система дифференциальных уравнений в оскулирующих элементах, для которой применяется процедура усреднения. Для достаточно малых величин тока получено аналитическое решение усредненной системы, позволяющее произвести предварительный выбор параметров тросовой системы. Результаты вычислений по упрощенным моделям сравниваются с численными расчетами, проведенными по модели с распределенными параметрами, в которой трос представляется совокупностью материальных точек.

Каменев О.Т., Петров Ю.С., Подлесных А.А., Колчинский В.А., Завестовская И.Н., Кульчин Ю.Н., Ромашко Р.В. «Регистрация гидроакустических сигналов с использованием волоконно-оптического акселерометра» Краткие сообщения по физике Физического института им. П. Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН), 47, № 5, с. 30-35 (2020)

Создан и исследован прототип переносного волоконно-оптического акселерометра, в котором в качестве чувствительного элемента применяется многовитковый оптомеханический преобразователь, размещенный в плече волоконно-оптического интерферометра Маха–Цендера. Пассивная фазовая демодуляция с использованием волоконно-оптического разветвителя обеспечивает стабильность работы акселерометра при наличии температурного дрейфа рабочей точки. Показана возможность регистрации волоконно-оптическим интерферометрическим акселерометром слабых гидроакустических сигналов.

Заворохин Г.Л., Мацковский А.А. «Нестационарная задача дифракции волн точечного источника на границе раздела двух полуплоскостей с положительной эффективной кривизной» Записки научных семинаров ПОМИ. Математические вопросы теории распространения волн, 483, с. 69-78 (2019)

Рассматривается нестационарная задача дифракции волн, возбужденных точечным источником, на границе раздела двух акустических сред с положительной эффективной кривизной. Это эталонная задача, моделирующая волновые процессы, возникающие вблизи дна океана в приближении моделью “жидкого дна”. Используя теорию функций комплексного переменного, мы предложили метод нахождения точного решения исследуемого класса задач. Построено интегральное представление точного решения поставленной эталонной задачи.

Загайнова Ю.С., Файнштейн В.Г. «Сравнение особенностей генерации КВМ, движущихся в поле зрения коронографов LASCO с различной скоростью» Космические исследования, 57, № 6, с. 430-439 (2019)

Работа направлена на получение ответа на следующий вопрос: существуют ли принципиальные различия в генерации регистрируемых в поле зрения коронографов LASCO корональных выбросов массы (КВМ) с различными скоростями, прежде всего с маленькими и большими. К быстрым КВМ условно были отнесены выбросы массы, линейная проекционная скорость которых в поле зрения LASCO составляет >1500 км/с, к медленным – ≤600 км/с. КВМ с от 600 до 1500 км/с мы отнесли к выбросам массы с промежуточными скоростями. Результаты анализа приводим на примере трех событий КВМ типа гало (быстрого, медленного и движущегося с промежуточной скоростью) с источниками в пятенных группах, удаленных от центра солнечного диска не более чем на 45°. Для анализа использовали данные телескопов SDO/AIA и инструмента SDO/HMI, а также коронографов LASCO С2 и С3. Сопоставлены свойства активных областей, в которых возникли КВМ с разными скоростями. Сопоставлены морфологические особенности формирования отобранных выбросов массы по наблюдениям в линиях крайнего ультрафиолета и особенности их кинематики. С использованием данных векторных измерений фотосферного магнитного поля инструментом SDO/HMI над областями формирования КВМ в нелинейном бессиловом приближении рассчитаны распределения магнитного поля с высотой. Анализ этих распределений показал, что до начала связанной с КВМ вспышки быстрота изменения поля с высотой над местом генерации КВМ заметно отличается для всех отобранных событий.

Андреев А.О., Нефедьев Ю.А., Демина Н.Ю., Петрова Н.К., Загидуллин А.А. «Разработка методов навигационной привязки окололунных космических аппаратов к селеноцентрической динамической системе координат» Астрономический журнал, 97, № 9, с. 765-775 (2020)

Современные космические оптические наблюдения в исходном виде содержат значительные геометрические и яркостные искажения. Данная проблема может быть решена на основе геометрической коррекции и преобразования координат опорных объектов в принятые картографические проекции. В работе рассматривается метод координатной трансформации к опорной селеноцентрической динамической системе с применением электронных карт, в качестве которых выступает база опорных селенографических объектов. Процесс трансформации предполагает формирование фотограмметрически скорректированного изображения, идентификацию наблюдаемых и включенных в электронные карты объектов. Зная наблюдаемые селенографические координаты искомой точки, программными средствами определяются ее высотные данные на поверхности Луны по отношению к опорным объектам. Предварительные селенографические координаты искомой точки могут быть определены с использованием как наземных позиционных наблюдений, так и с помощью бортовых угломерных устройств, таких как лазерный интерферометр. Статья основана на докладе, сделанном на конференции “Астрометрия вчера, сегодня, завтра” (ГАИШ МГУ, 14–16 октября 2019 г.).

Заикин О.С. «Применение добровольных распределенных вычислений для решения ресурсоемких задач комбинаторики, криптонализа и подводной акустики» Ляпуновские чтения. Материалы конференции. г. Иркутск, 5–7 декабря 2017 г., с. 19 (2017)

В рамках добровольных распределенных вычислений (ДРВ) используются простаивающие ресурсы персональных компьютеров частных лиц со всего мира. ДРВ хорошо подходят для решения задач, которые допускают разбиение на независимые подзадачи. С помощью ДРВ был решен ряд задач астрономии, математики, медицины и т.д. Наиболее распространенной платформой для создания проектов ДРВ является BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing). Был разработан и запущен BOINC-проект Acoustics@home, предназначенный для решения обратных задач подводной акустики. Рассматривались задачи двух видов. В задачах первого вида необходимо по полученному (от источника до приемника) акустическому сигналу восстановить профиль скорости звука в воде, а также расстояние между источником и приемником сигнала. В задачах второго вида необходимо по полученному акустическому сигналу восстановить параметры морского дна (плотность, скорость звука), а также расстояние от источника до приемника сигнала. В проекте Acoustics@home успешно решены задачи обоих видов. Был разработан и запущен BOINC-проект SAT@home, предназначенный для решения задач, сводимых к проблеме булевой выполнимости. В данном проекте были решены задачи криптоанализа генератора ключевого потока A5/1, а также ослабленные задачи криптоанализа генератора ключевого потока Bivium. При этом для нахождения декомпозиций был использован алгоритм, основанный на методе Монте-Карло. Данный алгоритм был реализован в виде параллельной программы и запускался на вычислительном кластере «Академик В.М. Матросов» Иркутского суперкомпьютерного центра СО РАН. Был разработан программный комплекс CluBORun (Cluster for BOINC Run), позволяющий увеличивать производительность BOINC-проектов за счет простаивающих ресурсов вычислительных кластеров. CluBORun был использован для ускорения проекта SAT@home, а также ряда других проектов.

Самодуров В.А., Павлов С.Ю., Тюрин В.А., Зайцев А.Ю., Исаев Е.А., Позаненко А.С., Логвиненко С.В., Орешко В.В., Думский Д.В., Беляцкий Ю.А., Первухин Д.В., Грохлина Т.И. «Разработка методики обработки данных круглосуточного обзора БСА ФИАН на частоте 110 МГц методами высокопроизводительных вычислений» Радиофизика и радиоастрономия (Украина), 23, № 4, с. 258-267 (2018)

Предмет и цель работы: Цель работы – разработка работоспособной методики быстрой обработки больших массивов радиоастрономических данных для поиска откликов на внегалактические транзиентные события, которые априори должны иметь большие дисперсионные задержки (DM ∼100–2000 пк·см^–3). В качестве тестового образца использованы записи 20-суточных непрерывных наблюдений приполярной зоны небесной сферы площадью около 8 квадратных градусов и отдельные файлы с повторяющимся быстрым радиовсплеском FRB 121102. Методы и методология: Радиотелескоп БСА ФИАН имеет многолучевую диаграмму, способную круглосуточно наблюдать в 96 лучах в диапазоне склонений от –8 до +42° в частотном диапазоне 109–111.5 МГц. Число частотных полос – от 6 до 32, постоянная времени изменяется в пределах от 0.1 до 0.0125 с. В режиме записи 32 частотных полос с постоянной времени 0.0125 с каждый час записывается 3.4 ГБ данных, в сутки – 87 ГБ, в год – 32 ТБ. На август 2018 г. накоплено около 120 ТБ данных. Обработка такого объема данных для ряда научных задач настоятельно требует использования технологий высокопроизводительных вычислений. Результаты: В работе предлагаются два способа обработки данных: с использованием графических процессоров (CPU+GPU, расчет на языке программирования C/C++ с использованием OpenCL) и при помощи кластерных вычислений (с использованием интерфейса передачи сообщений MPI на многопроцессорных узлах). Для отработки методики используются как обработка пульсарных данных (использование графических ускорителей позволяет увеличить скорость обработки на 2–3 порядка), так и поиск откликов на внегалактические транзиентные события, которые априори должны иметь большие дисперсионные задержки. В качестве примеров таких событий можно назвать быстрые радиовсплески (FRB), отклики на гамма-всплески (GRB) и, наконец, возможные отклики на гравитационные события, зафиксированные детекторами LIGO. После обработки приполярной зоны было обнаружено 697 кандидатов в импульсные события с высокими мерами дисперсии. Примерно половина из них вызвана техногенными помехами, оставшаяся часть порождена как обычными межпланетными мерцаниями радиоисточников, так и возможными искомыми FRB. Разделить эти два класса событий пока затруднительно. Обработка данных наблюдений в зоне всплеска FRB 121102 также показывает наличие кандидатов в события. Результаты требуют более тщательного анализа. Заключение: После окончательной отработки методика высокопроизводительных вычислений позволит обрабатывать данные наблюдений с использованием многолучевой диаграммы БСА ФИАН сразу же после их записи.

Замурагин Ю.М., Гуськов А.М., Крупенин В.Л. «О гашении колебаний посредством системы с большим числом свободных соударяющихся магнитных элементов» Вестник научно-технического развития, № 10, с. 16-25 (2019)

Рассмотрен процесс вибрационного гашения колебаний сосредоточенного тела посредством динамического ударного виброгасителя, содержащего систему последовательных ударных пар, в которых соударяющиеся элементы представляют собой магниты. Рассмотрено влияние выбора проектируемых параметров виброгасителя на колебания тела. Описаны особенности настройки системы в режим широкой полосы виброгашения.

Королев В.В., Еремин М.А., Коваленко И.Г., Занкович А.М. «Численное моделирование неустойчивости в оболочке остатка сверхновой, расширяющегося в слабо неоднородной межзвездной среде» Математическая физика и компьютерное моделирование (ранее Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 1: Математика. Физика), № 3, с. 24-35 (2020)

Астрономические наблюдения показывают, что остатки сверхновых, даже с близкой к сферической формой, обычно имеет разномасштабные искажения в виде ряби или вытянутых волокон газа. Например, в остатке 0509-67.5, на ударной волне которого отчетливо видно волнистое возмущение с 15 изгибами. В качестве одного из возможных механизмов генерации таких структур рассматривается глобальная неустойчивость течения. В работе Zankovich A.M., Kovalenko I.G. Resonant Amplification of Turbulence by the Blast Waves. The Astrophys. J., 2015, vol. 800, pp. 28-38 в рамках линейного анализа было показано, что эта неустойчивость имеет резонансный характер, т.е. возмущения определенной длины волны растут быстрее, а потому рябь в оболочке остатка проявится преимущественно в определенном диапазоне масштабов. В данной работе мы представляем результаты численного моделирования нелинейной стадии этой неустойчивости, вызванной малыми возмущениями во внешней среде в зависимости от их масштабов и интенсивности. В частности, показано, что внешние возмущения вызывают турбулизацию течения за фронтом ударной и формирование внутри оболочек радиально вытянутых филаментов с вихревой структурой, количество которых определяется номером гармоники возмущения l.

Алимурадов А.К., Тычков А.Ю., Чураков П.П., Зарецкий А.П., Прохоров И.Б., Митягин К.С. «Повышение эффективности выявления пограничных психических расстройств на основе адаптивной декомпозиции и кепстрального анализа речевых сигналов» Журнал радиоэлектроники, № 6, с. 9 (2019)

The detection accuracy of borderline mental disorders depends on correct processing of speech signals. The main reason of low accuracy and large errors in measurements is associated with the use of inefficient and non-adaptive methods for processing of non-stationary speech signals. In this paper, the authors propose a method for increasing the detection efficiency of borderline mental disorders based on adaptive decomposition technology for non-stationary signals, namely, improved complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise and mel-frequency cepstral analysis. A block diagram for the method and a brief mathematical description are presented. The research results are presented, on the basis of which it was concluded that the method proposed by the authors can successfully be tested in remote monitoring systems of psychogenic disorders to accelerate the treatment process.

Зарипов Д.М. «Колебания трубопровода под действием внутреннего ударного давления в жидкости» Труды XI Международной Четаевской конференции. "Аналитическая механика, устойчивость и управление", (Казань, 14–18 июня 2017 г.). Т. 1. Секция 1. Аналитическая механика, с. 152-160 (2017)

Рассмотрен нелинейный изгиб пролета горизонтального трубопровода на двух опорах под воздействием ударного давления во внутренней жидкости с учетом влияния продольной силы на изгиб. Решение нелинейного уравнения задачи получено численным методом. Приводится сравнение результатов в линейной и нелинейной постановках. Показано, что в нелинейном случае возникает колебательный режим движения трубопровода, в отличии от линейного случая, когда происходит экспоненциальный рост амплитуды прогиба трубопровода.

Рязанцева М.О., Рахманова Л.С., Застенкер Г.Н., Ермолаев Ю.И., Лодкина И.Г., Чесалин Л.С. «Мелкомасштабные флуктуации плазмы солнечного ветра в быстрых и медленных потоках» Космические исследования, 57, № 6, с. 451-460 (2019)

Проведено сравнение характеристик мелкомасштабных флуктуаций потока ионов по измерениям на космическом аппарате СПЕКТР-Р в медленных и быстрых потоках солнечного ветра. Отдельно рассматриваются быстрые квазистационарные течения и быстрые возмущенные потоки, связанные с транзиентными явлениями в солнечной короне. Использование данных прибора БМСВ с высоким временным разрешением позволяет провести анализ плазменных флуктуаций в широком диапазоне масштабов, в том числе на малых масштабах, где значительный вклад могут вносить кинетические эффекты. В работе показано, что характер мелкомасштабных флуктуаций может существенно отличаться в быстрых потоках с одинаковой средней скоростью, но имеющих различную природу.

Рахманова Л.С., Рязанцева М.О., Застенкер Г.Н., Ермолаев Ю.И., Лодкина И.Г., Чесалин Л.С. «Влияние характеристик турбулентности плазмы солнечного ветра на свойства турбулентного каскада в магнитослое» Космические исследования, 57, № 6, с. 461-468 (2019)

Космическая плазма является естественной лабораторией для изучения турбулентности в широком диапазоне масштабов. Быстрые измерения потока ионов прибором БМСВ на спутнике Спектр-Р дают возможность исследовать характеристики турбулентности плазмы солнечного ветра и магнитослоя на ионных и субионных масштабах. В данной работе анализируется, каким образом характеристики турбулентного каскада на указанных масштабах в магнитослое зависят от характеристик турбулентности плазмы солнечного ветра перед околоземной ударной волной. Анализируются несколько пересечений спутником Спектр-Р околоземной ударной волны. Проводится сравнение форм спектров флуктуаций потока ионов и показателей степенных функций, которыми описываются спектры на кинетических и магнитогидродинамических масштабах перед и за околоземной ударной волной. Показано, что непосредственно за околоземной ударной волной на магнитогидродинамических масштабах происходит отклонение спектров от вида, предсказываемого теориями развитой турбулентности и наблюдающегося в солнечном ветре. Такая особенность спектров свидетельствует о перераспределение энергии в турбулентном каскаде непосредственно за околоземной ударной волной. На кинетических масштабах за фронтом околоземной ударной волны, как правило, наблюдаются более крутые спектры, чем в солнечном ветре, однако их наклон определяется свойствами турбулентного каскада в набегающем потоке. Показано, что наиболее сильное различие между характеристиками турбулентности перед и за околоземной ударной волной наблюдается в периоды течения солнечного ветра, ассоциированные с областями сжатия перед межпланетными проявлениями корональных выбросов массы.

Петрукович А.А., Малова Х.В., Попов В.Ю., Маевский Е.В., Измоденов В.В., Катушкина О.А., Виноградов А.А., Рязанцева М.О., Рахманова Л.С., Подладчикова Т.В., Застенкер Г.Н., Ермолаев Ю.И., Лодкина И.Г., Чесалин Л.С. «Современный взгляд на солнечный ветер от микро- до макромасштабов» Успехи физических наук, 190, № 8, с. 859-870 (2020)

Солнечный ветер – поток плазмы, истекающий из солнечной короны, интересен и как переносчик солнечной активности, и как пример бесстолкновительной плазмы. Приведены основные результаты российских исследований последних лет. Оригинальная МГД-модель позволила интерпретировать раздвоение гелиосферного токового слоя в годы максимума активности как обусловленное квадрупольной компонентой гелиомагнитного поля. На масштабах порядка миллионов километров солнечный ветер состоит из солнечных транзиентных образований. В этой части решена одна из фундаментальных проблем, обеспечивающих геомагнитный прогноз, – показано, что можно предполагать стабильность межпланетного магнитного поля на временах около трёх часов. На малых масштабах (сотни–тысячи километров) формируются локальные структуры, которые могут быть рассмотрены и индивидуально, и статистически, в рамках турбулентного каскада.

Захаренко В.В., Кравцов И.П., Васильева Я.Ю., Коноваленко А.А., Ульянов О.М., Колядин В.Л. «Поиск низкоинтенсивных помех и распределений характеристик транзиентных сигналов в данных декаметрового обзора северного неба» Радиофизика и радиоастрономия (Украина), 23, № 2, с. 79-93 (2018)

Предмет и цель работы: Самой сложной задачей исследования транзиентных сигналов является доказательство их космического происхождения. В декаметровом диапазоне не существует ни одного радиотелескопа, который по эффективной площади (а значит, и по мгновенной чувствительности) хотя бы приближался к параметрам УТР-2. Это исключает возможность подтверждения космического происхождения низкоинтенсивных сигналов на каком-либо другом независимом радиотелескопе данного диапазона. Поэтому важность проведения всевозможных тестов для проверки возможного помехового происхождения сигналов-кандидатов нельзя переоценить. В работе проводится анализ распределений характеристик обнаруженных транзиентных сигналов и поиск возможных низкоинтенсивных помех в данных декаметрового обзора пульсаров и источников транзиентного излучения северного неба. Методы и методология: Обработка данных обзора с целью поиска симметричных по времени запаздывания помех из-за мерцаний на неоднородностях ионосферной плазмы, имеющих частотно-временные зависимости, которые похожи на дисперсионное запаздывание в межзвездной среде. Результаты: Сравнение распределений таких характеристик, как сигнал/шум и мера дисперсии, показывает существенное отличие продетектированных в проводимом обзоре сигналов от гипотетических помех, которые имели бы такое же значение смещения нижних частот рабочего диапазона по отношению к верхним, но вместо запаздывания характеризовались бы опережением. Эти различия подтверждают гипотезу о том, что обнаруженные в проводимом обзоре транзиентные сигналы порождаются источниками космического радиоизлучения. Заключение: Расширение конуса радиоизлучения различных типов нейтронных звезд, большое угловое и временное рассеяние в декаметровом диапазоне может объяснить детектирование большого количества одиночных сигналов с уникальными значениями мер дисперсии, т. е. ряда источников транзиентого излучения.

Захаренко В.В., Коноваленко А.А., Ерин С.Н., Бубнов И.Н., Васильева Я.Ю., Ульянов О.М., Яцына В.Ю. «Исследования радиоизлучения пульсаров с помощью секции радиотелескопа ГУРТ» Радиофизика и радиоастрономия (Украина), 23, № 3, с. 147-165 (2018)

Предмет и цель работы: Определение возможности исследования радиоизлучения пульсаров в метровом диапазоне волн с помощью малоразмерной субрешетки низкочастотного радиотелескопа нового поколения ГУРТ. Разработка методики совместных наблюдений радиоизлучения пульсаров в метровом и декаметровом диапазонах длин волн соответственно на радиотелескопах ГУРТ и УТР-2 для определения характеристик радиоизлучения в широкой полосе частот. Методы и методология: Уникальное расположение двух радиотелескопов перекрывающихся частотных диапазонов на территории одной обсерватории, а значит в условиях, когда среда распространения одинаково влияет на прохождение импульсного радиоизлучения пульсаров, регистрируемого этими телескопами, дает возможность определить спектр потока излучения этих источников в широкой полосе частот. Исследованы усредненные за 2–4 ч импульсы пульсаров. Гибкость структуры радиотелескопа УТР-2 и наличие нескольких радиоастрономических приемников позволяют анализировать сигналы, принятые как всем телескопом в стандартном аддитивном режиме, так и отдельными его секциями. Одновременная запись сигналов в этих конфигурациях позволяет контролировать влияние ионосферы на распространение сигнала в частотном диапазоне УТР-2. Результаты: На субрешетке радиотелескопа ГУРТ, состоящей из 25 активных антенных элементов, обнаружено излучение 16 известных пульсаров в диапазоне частот 30–70 МГц. Совместно с радиотелескопом УТР-2 проведены две сессии одновременных широкополосных наблюдений радиоизлучения пульсаров в диапазоне 16.5–70 МГц. В диапазоне частот 16.5–70 МГц получены средние значения плотности потока излучения и меры дисперсии, а также вариации этих параметров для пульсаров В1133+16, В1508+55 и В1919+21. Заключение: Выполненные в работе исследования подтверждают возможность эффективного использования отдельных секций радиотелескопа ГУРТ для радиоастрономических наблюдений, в частности, для исследования радиоизлучения пульсаров. Долговременные наблюдения пульсаров в широком диапазоне частот позволят получить средние значения плотности потока излучения, спектрального индекса, меры дисперсии пульсаров, а также вариации этих величин.

Коноваленко А.А., Захаренко В.В., Калиниченко Н.Н., Мельник В.Н., Сидорчук М.А., Станиславский А.А., Степкин С.В., Ульянов О.М. «Радиоизлучение Вселенной на радиодекаметровых волнах (по материалам цикла работ, который получил Государственную премию Украины в области науки и техники в 2018 году)» Радиофизика и радиоастрономия (Украина), 24, № 1, с. 3-43 (2019)

Предмет и цель работы: Реферативное представление и обзор работ последнего 40-летия в области низкочастотной радиоастрономии и обобщение их главных научно-технических результатов, которые удостоены Государственной премии Украины в отрасли науки и техники за 2018 г. Методы и методология: Использованы уникальные отечественные средства и методы наблюдений для комплексных длительных экспериментальных и теоретических исследований большой выборки объектов Вселенной в диапазоне декаметровых–метровых радиоволн. Результаты: Показаны высокоинформативные возможности низкочастотных(8–80 МГц) радиоастрономических исследований Солнечной системы, Галактики и Метагалактики, которые позволили обнаружить и изучить новые астрофизические объекты и явления, построить и уточнить их модели и механизмы космического радиоизлучения. Заключение: На основе создания, модернизации и использования самых больших в мире радиотелескопов декаметровых–метровых волн УТР-2, УРАН, ГУРТ в течение последних десятилетий получен большой объем приоритетных научно-технических результатов и фундаментальных открытий. Обнаружены новые объекты и явления, механизмы радиоизлучения, неизвестные ранее энергетические, пространственные, частотные, временные, поляризационные параметры сигналов, которые изменяются в неожиданно большом диапазоне значений. Средства, методы и результаты отечественной радиоастрономии хорошо известны и признаны в научном мире, они есть незаменимыми, всесторонне затребованы и активно используются в международных исследованиях. Представленный цикл работ, полученные результаты и присуждение Государственной премии Украины в отрасли науки и техники подтверждают и развивают приоритет Украины в одном из наиболее актуальных направлений современной астрономической науки – низкочастотной радиоастрономии.

Ульянов О.М., Резниченко А.М., Захаренко В.В., Антюфеев А.В., Королев А.М., Патока А.Н., Присяжный В.И., Поихало А.В., Войтюк В.В., Мамарев В.Н., Ожинский В.В., Власенко В.П., Чмиль В.М., Лебедь В.И., Паламар М.И., Чайковский А.В., Пастернак Ю.В., Стрембицкий М.А., Натаров М.П., Стешенко С.А., Гламаздин В.В., Шубный А.И., Кириленко А.А., Кулик Д.Ю., Коноваленко А.А., Литвиненко Л.Н., Яцкив Я.С. «Создание радиотелескопа РТ-32 на базе антенной системы MARK-4B. 1. Проект модернизации и первые результаты» Радиофизика и радиоастрономия (Украина), 24, № 2, с. 87-116 (2019)

Предмет и цель работы: Создание радиотелескопа на основе антенной системы МАRК-4В, которая была разработана для телекоммуникационных приложений, определение возможностей использования лучеводной антенной системы в широкополосном многодиапазонном режиме работы и оценка характеристик антенны с помощью радиоастрономических измерений. Методы и методология: Комплексный анализ всех систем МАRК-4В дает возможность выделить блоки и узлы, которые подлежат замене или модернизации. Анализ конструкции рефлектора и субрефлектора, лучевода, гофрированного рупора и волноводной системы позволяет определить возможные частотные диапазоны работы создаваемого радиотелескопа. Установка широкополосного приемника с предусмотренной возможностью калибровки по охлаждаемой и неохлаждаемой нагрузке позволяет определить температуру антенной системы. Наведение антенны на калибровочные источники и запись сканов за счет вращения Земли исключает систематические ошибки или погрешности системы наведения. Таким образом определяется ширина диаграммы направленности и эффективная площадь радиотелескопа. Результаты: Произведен анализ конструкции антенны и определены первоочередные этапы реконструкции антенной системы МАRК-4В. Демонтированы узкополосные передатчик и приемник диапазона С и установлен широкополосный приемник (диапазон 4.6–5.1 ГГц ) с детектором и возможностью изменения времени интегрирования сигнала. По результатам наблюдений сделаны первоначальные оценки температуры шумов системы, которые позволяют надеяться на то, что радиотелескоп РТ-32 (г. Золочев, Львовская обл., Украина) совместно с охлаждаемым приемником будет обладать низкими собственными шумами. Рассчитана и установлена новая система наведения антенны, с помощью которой в С диапазоне проведены астрономические тесты ширины диаграммы направленности (≈7.2') и уровня ее боковых лепестков (–12.5 дБ), эффективной площади (≈680 м²) и коэффициента использования поверхности (≈0.84). Заключение: Выполненные измерения и расчеты показывают, что на базе антенной системы МАRК-4В возможно создать высокоэффективный радиоастрономический инструмент. Разработанные на данный момент системы приема и наведения для радиотелескопа РТ-32 свидетельствуют о высоком потенциале украинской науки. Дальнейшая кооперация научных исследований и высоких технологий приведет к созданию эффективного украинского радиотелескопа сантиметрового диапазона.

Антюфеев А.В., Королев А.М., Патока А.Н., Шульга В.М., Ульянов О.М., Резниченко А.М., Захаренко В.В., Присяжный В.И., Поихало А.В., Войтюк В.В., Мамарев В.Н., Ожинский В.В., Власенко В.П., Чмиль В.М., Лебедь В.И., Паламар М.И., Чайковский А.В., Пастернак Ю.В., Стрембицкий М.А., Натаров М.П., Стешенко С.А., Гламаздин В.В., Шубный А.И., Кириленко А.А., Кулик Д.Ю., Пилипенко А.М. «Создание радиотелескопа РТ-32 на базе антенной системы MARK-4B. 2. Оценка возможности проведения спектральных наблюдений радиоастрономических объектов» Радиофизика и радиоастрономия (Украина), 24, № 3, с. 163-183 (2019)

Предмет и цель работы: Исследуются технические возможности антенной системы МАRК-4В для ее дальнейшего использования в качестве 32 метрового радиотелескопа (РТ-32) и последующего проведения одновременных спектральных радиоастрономических наблюдений в C и K диапазонах. Методы и методология: В исследованиях используются результаты наших собственных измерений, проведенных на антенной системе МАRK-4В, экспертные оценки, открытые источники информации, техническая документация антенной системы МАRK-4В, методы радиоастрономии, методы компьютерного моделирования и сравнительный анализ основных параметров данной антенны с аналогичными параметрами действующих радиотелескопов мирового уровня. Комбинирование разных подходов позволяет определить требования к приемной системе, к параметрам спектроанализатора, методикам калибровки и оптимизировать процедуры модернизации антенной системы МАRK-4В. Результаты: Определены основные параметры радиотелескопа, необходимые для проведения спектральных наблюдений в C и K диапазонах. Уточнены возможности системы наведения. Для рабочего диапазона частот антенной системы МАRK-4В рассмотрены основные доступные для исследований спектральные линии различных молекул. Приведен перечень переходов, излучающих наиболее интенсивные спектральные линии. Сформулированы радиоастрономические задачи, которые возможно решать с использованием МАRK-4В в режиме спектральных наблюдений в C и K диапазонах. Оценены необходимые параметры спектроанализатора и значения собственной температуры шумов приемника и всей системы приема в целом. Описаны методики калибровки регистрируемого сигнала, которые будут использованы для проведения спектральных наблюдений. Заключение: Исследования, представленные в этой статье, показывают, что для проведения спектральных наблюдений на базе лучеводной антенной системы МАRK-4В возможно создать радиотелескоп РТ-32 с качественными техническими характеристиками, соответствующими лучшим мировым аналогам. Модернизация лучеводной антенной системы МАRK-4В позволит на первом этапе создать в Украине двухдиапазонный радиотелескоп, на котором возможно будет проводить одновременные спектральные и/или континуальные наблюдения в C и K диапазонах. В последующем количество одновременно работающих диапазонов может быть увеличено.

Захаров А.И., Костюк Е.А., Денисов П.В., Бадак Л.А. «Космическая радиолокационная интерферометрическая съемка Земли и ее перспективы в рамках проекта "Кондор-ФКА"» Журнал радиоэлектроники, № 1, с. 11 (2019)

Описаны различные варианты организации космической радиолокационной интерферометрической съемки поверхности Земли – однопроходная съемка двухантенным интерферометром (или двумя близко летящими космическими аппаратами с одноантенным радаром) и двухпроходная схема со спутника с одной антенной с близких и повторяющихся орбит, изложены их возможности и ограничения. Рассмотрен альтернативный вариант – квазиодновременной съемки двумя космическими аппаратами (с интервалом между съемками в несколько десятков минут) в рамках планируемого в России проекта "Кондор-ФКА" с радаром S-диапазона. Обсуждаются достоинства и недостатки рассматриваемой съемы измерений, отмечена возможность расширения круга решаемых задач радиолокационного наблюдения Земли с помощью такой радиолокационной группировки.

Пронин В.Е., Пилипенко В.А., Захаров В.И., Мюрр Д.Л., Мартинес-Беденко В.А. «Отклик полного электронного содержания ионосферы на конвективные вихри» Космические исследования, 57, № 2, с. 83-92 (2019)

Hассматривается отклик полного электронного содержания (ПЭС) ионосферы Земли на импульсные геомагнитные возмущения – конвективные вихри (Travelling Convection Vortices). Для выделения TCV использовались данные сетей наземных магнитометров в Арктической Канаде и Гренландии, вариации ПЭС получены при обработке данных приемных станций IGS и UNAVCO глобальной навигационной спутниковой системы GPS. Обнаружены ионосферные возмущения связанные с TCV. Использование сети станций позволяет оценить динамику появления и скорость распространения возмущения в пространстве.

Захарченко В.Д., Коваленко И.Г., Пак О.В., Рыжков В.Ю. «Фундаментальные ограничения по когерентности зондирующих сигналов в задаче достижения максимальных разрешения и дальности при стробоскопической локации астероидов» Космические исследования, 56, № 3, с. 209-217 (2018)

Рассматривается задача нарушения когерентности в стробоскопической локации с высоким разрешением по дальности за счет взаимной фазовой нестабильности зондирующего и опорного радиосигналов. Показано, что нарушение когерентности в стробоскопических системах локации эквивалентно действию модулирующих помех и приводит к снижению чувствительности системы. Формулируются требования к когерентности опорных генераторов в стробоскопической системе обработки. Приводятся результаты статистического моделирования. Показано, что на современном уровне техники при реализуемой стабильности частот опорных генераторов достигнутой когерентности достаточно для зондирования астероидов свехразрешающими сигналами на дальности до 70 млн км, при этом дисперсия сигнала в космической плазме ограничивает величину линейного разрешения деталей астероида на такой дальности значением ∼2.7 м. Приведено сравнение с текущими показателями радиолокационного разрешения астероидов, которые на конец 2015 года составляли ∼7.5 м на дальности ∼7 млн км.

Ким В.П., Гниздор Р.Ю., Грдличко Д.П., Захарченко В.С., Коркунов М.В., Меркурьев Д.В., Попов Г.А., Шилов Е.А. «Разработка стационарного плазменного двигателя СПД-100ВТ с повышенной тягой» Космические исследования, 57, № 5, с. 323-331 (2019)

Представлены результаты исследования возможности разработки стационарного плазменного двигателя с повышенной тягой. Это исследование выполнено в научно-исследовательском институте прикладной механики и электродинамики Московского авиационного института (НИИПМЭ МАИ) совместно с опытным конструкторским бюро “Факел” (ОКБ “Факел”) в качестве индустриального партнера. В процессе исследования были разработаны и исследованы лабораторная модель, макетный и экспериментальный образцы двигателя СПД-100ВТ, имеющего основные размеры, близкие к размерам хорошо известного серийного двигателя СПД-100, производимого ОКБ “Факел” и успешно работающего в космосе. В результате показано, что двигатель СПД-100ВТ может эффективно и длительное время работать с разрядным напряжением 300 В и мощностью до 3 кВт, обеспечивая получение тяги, более чем вдвое превышающей тягу двигателя СПД-100, тягового коэффициента полезного действия выше 60% и удельного импульса тяги – более 1800 с. Увеличение тяги достигнуто увеличением расхода ксенона через двигатель, а повышение эффективности его работы – модернизацией магнитной системы и геометрии ускорительного канала двигателя.

Зверева М.А., Нароенков С.А., Шустов Б.М., Шугаров А.С. «Космическая система обнаружения опасных небесных тел, приближающихся к земле с дневного неба ("СОДА")» Космические исследования, 56, № 4, с. 300-310 (2018)

Развита концепция космической системы СОДА (Система Обнаружения Дневных Астероидов), целью которой является обнаружение не менее 95% опасных небесных тел размером более 10 м, летящих со стороны Солнца к Земле. Космический аппарат, снабженный в оптимальном варианте 3-мя широкоугольными оптическими телескопами малой апертуры (20–30 см) будет размещен на гало-орбитe вокруг точки либрации L1 системы Солнце–Земля. Это обеспечит выдачу предупреждения о приближении опасного объекта со стороны Солнца и позволит определить орбиту и точку входа тела в атмосферу Земли с достаточной точностью, по крайней мере, за несколько часов до его столкновения с Землей. Рассмотрены требования к системе, описываются результаты предварительного проектирования комплекса аппаратуры, проведены расчеты зон видимости и предложены варианты режимов передачи информации. Показано, что при кооперации с другими (в частности, наземными) проектами, нацеленными на наблюдение объектов, летящих со стороны ночного неба, существует возможность заблаговременного обнаружения в околоземном пространстве всех опасных тел размером более 10 м, приближающихся к Земле практически с любого направления.

Виноградов Ю.А., Здитовец А.Г., Киселев Н.А., Медвецкая Н.В., Попович С.С. «Измерение адиабатной температуры стенки плоской пластины, обтекаемой сверхзвуковым воздушно-капельным потоком» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 130-136 (2020)

Представлены результаты измерения температуры поверхности плоской пластины, обтекаемой сверхзвуковым воздушно-капельным потоком. Пластина из дюралюминия устанавливалась вертикально в рабочем канале аэродинамической установки. Капли жидкости (дистиллированная вода) в воздушный поток распылялись в форкамере через центробежные форсунки. Массовая концентрация жидкости составляла ∼0.36, 0.27% средний диаметр капель по Заутеру – ∼110 мкм, число Маха набегающего потока М=2.5, 3.0. Температура поверхности измерялась тепловизором. Результаты измерений температуры поверхности пластины для случая однофазного (без капель) воздушного потока сравнивались с результатами для воздушно-капельного потока при одинаковых параметрах (по воздуху) в форкамере. Также для интенсификации осаждения капель жидкости на пластину использовался генератор скачка уплотнения в виде клина, установленного вертикально перед пластиной.

Зеленина А.А., Зубов Л.М. «Нелинейная теория квазитвердых состояний микрополярных упругих тел» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 491, № 1, с. 7-11 (2020)

Предложена нелинейная теория квазитвердых состояний микрополярных упругих тел. Квазитвердые состояния являются трехмерным аналогом изгибания поверхностей и возможны только при наличии распределенных дислокаций. Найдены точные решения задач о сильном изгибе и кручении микрополярных тел в условиях квазитвердого состояния. Установлено, что нелинейная теория, в отличие от линейной, допускает существование самоуравновешенных квазитвердых состояний.

Пархоменко Е.И., Малова Х.В., Попов В.Ю., Григоренко Е.Е., Петрукович А.А., Зеленый Л.М., Кронберг Е.А. «Моделирование магнитных диполизаций и турбулентности в хвосте магнитосферы Земли как факторов ускорения и переноса плазмы» Космические исследования, 56, № 6, с. 440-450 (2018)

Работа посвящена исследованию процессов ускорения частиц плазмы в процессе магнитных диполизаций в токовом слое магнитосферного хвоста Земли. Построена численная модель, позволяющая оценивать ускорение частиц в трех возможных сценариях: (A) собственно диполизации; (B) прохождения множественных диполизационных фронтов; (C) прохождения фронтов с последующими высокочастотными электромагнитными колебаниями. Получены энергетические спектры ускоренных частиц трех сортов: ионов водорода H+, кислорода O⁺ и электронов e^–. Показано, что на разных временных масштабах в сценариях (A)–(C) происходит преимущественное ускорение разных популяций частиц. Так, ионы кислорода наиболее эффективно ускоряются в процессе однократной диполизации (A), протоны (и, в некоторой степени, электроны) – в сценарии (B), в то время как сценарий (C) оказывается наиболее эффективным для ускорения электронов. Показано, что учет высокочастотных электромагнитных флуктуаций, сопровождающих магнитную диполизацию, может объяснить появление потоков частиц с энергиями порядка сотен кэВ в хвосте магнитосферы Земли.

Малова Х.В., Попов В.Ю., Хабарова О.В., Григоренко Е.Е., Петрукович А.А., Зеленый Л.М. «Структура токовых слоев с квазиадиабатической динамикой частиц в солнечном ветре» Космические исследования, 56, № 6, с. 451-460 (2018)

В рамках самосогласованной гибридной модели, основанной на квазиадиабатическом приближении динамики протонов, исследована тонкая структура сильных токовых слоев (СТС) в солнечном ветре, в том числе в гелиосферном токовом слое. Движение электронов считается быстрым и рассмотрено в больцмановском приближении. Результаты моделирования показывают, что профили СТС имеют многомасштабную вложенную структуру с узким центральным токовым слоем, который вложен в более широкий, наподобие гелиосферного токового слоя, окруженного плазменным слоем. Особенности структуры СТС определяются относительными вкладами тока размагниченных протонов на серпантинных орбитах и дрейфовыми токами электронов. Модель предсказывает и описывает свойства сильных токовых слоев, наблюдающихся космическими аппаратами. Показано, что многомасштабная структура токовых слоев является неотъемлемым внутренним свойством токовых слоев в солнечном ветре.

Царева О.О., Зеленый Л.М., Малова Х.В., Попов В.Ю. «Радиационные пояса в процессе инверсии магнитного поля Земли» Космические исследования, 58, № 4, с. 261-267 (2020)

В рамках осесимметричной модели исследованы изменения формы радиационных поясов Земли и энергетических спектров заряженных частиц в них во время инверсии геомагнитного поля. Области устойчивого существования радиационных поясов получены аналитически обобщением теории Штермера на случай осесимметричного квадруполя. Предложен сценарий инверсии, в котором показано, что может происходить постепенное сокращение радиационных поясов при уменьшении дипольной составляющей современного геомагнитного поля. Получены пространственно-энергетические распределения плотности потоков протонов и электронов, позволившие определить максимальную мощность доз радиации на различных магнитных оболочках в процессе инверсии.

Балега Ю.Ю., Бисикало Д.В., Зелёный Л.М., Маров М.Я., Петрукович А.А., Постнов К.А., Рубаков В.А., Сахибуллин Н.А., Старобинский А.А., Сюняев Р.А., Чуразов Е.М., Шустов Б.М. «Анатолий Михайлович Черепащук (к 80-летию со дня рождения)» Успехи физических наук, 190, № 8, с. 895-896 (2020)

DOI: 10.3367/UFNr.2020.06.038785. Анатолий Михайлович Черепащук родился 7 июля 1940 года в г. Сызрань Куйбышевской (Самарской) области. В 1959 году поступил на физико-математический факультет Куйбышевского педагогического института, после третьего курса перевелся на астрономическое Отделение физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, окончил его в 1964 году. Далее там же – аспирантура. В 1967–1987 гг. – младший и старший научный сотрудник, зав. отделом Государственного астрономического института им. П.К. Штернберга (ГАИШ) МГУ. С 1986 года – зав. кафедрой астрофизики и звездной астрономии и зав. астрономическим отделением физического факультета МГУ. В 1986–2019 гг. – директор ГАИШ, в настоящее время – научный руководитель ГАИШ, заведующий отделом звездной астрофизики. Член-корреспондент РАН c 1997 года, академик РАН c 2006 года – Отделение физических наук. Специалист в области астрофизики. Академик А.М. Черепащук – советский и российский астрофизик. Им проведены пионерские исследования, получены всемирно известные научные результаты в области физики звезд, тесных двойных звездных систем, релятивистских объектов и активных галактических ядер. Он внёс важный вклад в решение проблемы поиска и исследования чёрных дыр во Вселенной, развил новые методы определения масс чёрных дыр, прояснил эволюционную связь между чёрными дырами, звёздами и галактиками – именно по его методикам во всем мире астрономы вычисляют массу и определяют размер как обычных, так и сверхмассивных «черных дыр». А.М. Черепащук развивал новое научное направление – физика тесных двойных звездных систем на поздних стадиях эволюции. Широко известны его работы по исследованию звезд Вольфа–Райе, нейтронных звезд и кандидатов в черные дыры в двойных системах. Выполнены наблюдения и разработаны новые методы интерпретации наблюдений тесных двойных звезд в рамках нетрадиционных моделей. Определены массы, радиусы, температуры и эволюционный статус пекулярных звезд в двойных системах. Была создана высокоэффективная теория, методика и аппаратура для исследования тесных двойных звездных систем. Даны корректные определения радиусов и температур звезд Вольфа–Райе, показано, что звезды Вольфа–Райе являются обнаженными гелиевыми ядрами массивных звезд, находящихся на поздней стадии эволюции, изучены оптические проявления рентгеновских двойных систем, даны оценки масс кандидатов в черные дыры. Развил и получил наблюдательные подтверждения концепции клочковатого, облачного ветра звезд Вольфа–Райе. Открыл оптические затмения в уникальном объекте SS433 с коллимированными прецессирующими релятивистскими выбросами и выяснил природу этого казавшегося загадочным объекта. Предложил и обосновал многолетними оптическими наблюдениями ныне общепринятую модель SS433 как массивной рентгеновской двойной системы на продвинутой стадии эволюции с прецессирующим сверхкритическим аккреционным диском вокруг релятивистского объекта. Эти исследования SS433 очень перспективны для понимания природы ядер галактик и квазаров, где также наблюдаются релятивистские коллимированные выбросы вещества. Сейчас изучение переменности линий и поиск эффектов запаздывания выросли в новое направление исследования структуры ядер активных галактик. Наблюдения эффектов запаздывания позволили определить массы двух десятков сверхмассивных черных дыр в ядрах галактик. В последнее время занимается проблемой «кротовых нор». В течение многих лет совместно с математиками школы А.Н. Тихонова занимался решением обратных задач астрофизики. Под руководством А.М. Черепащука в ГАИШ развиваются новые научные направления: космическая астрометрия (проект «Ломоносов»), звездный космический коронограф (проекты «Лира» и «Фомальгаут»). К настоящему времени с использованием методов, предложенных А.М. Черепащуком, измерены массы десятков звездных черных дыр и нейтронных звезд в двойных системах, а также массы многих сотен сверхмассивных черных дыр в ядрах галактик. Это привело к развитию нового направления в релятивистской астрофизике – демографии черных дыр, изучающей статистическую связь между черными дырами, звездами и галактиками разных типов. В 1986–2019 гг. А.М. Черепащук руководил Государственным астрономическим институтом имени П.К. Штернберга МГУ – крупнейшим научно-образовательным центром России, занимающим лидирующие позиции в мировой астрономической науке. Под его руководством в 2014 г. завершено создание Кавказской горной обсерватории ГАИШ, где установлен высокотехнологичный телескоп с диаметром зеркала 2.5 м, что открывает перспективы и учебного процесса, и международного сотрудничества. В МГУ читает спецкурс «Тесные двойные звездные системы», способствовал организации на астрономическом Отделении новой кафедры – кафедры экспериментальной астрономии. Большая часть деятельности А.М. Черепащука – борьба со лженаукой и воинствующим невежеством в эпоху, когда, как он выразился, «на смену просветительству, научному образованию пришли истории о конце света». Пока московский планетарий был на реконструкции 18 лет, звездное небо москвичам показывал сам ГАИШ, за вечер приходило до 700–800 посетителей, очереди были от дверей института до дороги, прямо на улице устраивалось чтение популярных лекций по астрономии – люди их слушали, стоя в очереди, суммарно прошло более 10 тысяч посетителей. С 2007 года А.М. Черепащук – президент Ассоциации планетариев России. А.М. Черепащук – один из авторов письма десяти академиков о возрастающей клерикализации российского общества, которое вызвало общественный резонанс в российской прессе, однако сам текст письма был размещен исключительно в форумах и блогах. В борьбе с лженаукой на ТВ-каналах А.М. Черепащук и группа академиков написали в «Известия» статью о том, что надо возродить в школе астрономию как отдельный предмет – но газета ее не опубликовала и никакого ответа не последовало. Ученые вынуждены были опубликовать ее в бюллетене комиссии РАН по борьбе с лженаукой. Десять лет на «Пятом канале», на канале ОТР, на канале «Культура» А.М. Черепащук вел научно-популярную программу «Человек. Земля. Вселенная». Он поясняет: «В названии программы заложено следующее: человек – это биология, Земля – это геология и география, а Вселенная – это астрономия, астрофизика и космос». С 1996 года руководит ведущей научной школой России по физике тесных двойных звездных систем – подготовил 18 кандидатов и 3 докторов наук. Опубликовал 388 научных статей и 21 книгу. Заместитель главного редактора «Астрономического журнала», «Astrophysics and Space Science», член редколлегий журналов «Природа», «Земля и Вселенная». Член Бюро Отделения физических наук РАН, заместитель председателя Научного совета РАН по астрономии – председатель Секции «Звезды и планетные системы», член Научного совета РАН по проблеме «Координатно-временное и навигационное обеспечение», член (по 2019 г.) Совета РАН по космосу. Член оргкомитета комиссии Международного астрономического союза (c 1979 года), член Британского королевского астрономического общества (c 1999 года), вице-президент Европейского астрономического общества (с 2000–200 гг.), член экспертной комиссии РСОШ по физике. Награжден орденом Дружбы, орденом Почета, орденом Александра Невского. Лауреат Государственной премии РФ в области науки и технологий – за цикл работ по комплексному исследованию процессов и закономерностей в эволюционирующей Вселенной, премии Правительства РФ в области образования. Ему вручена премия Ленинского комсомола за цикл работ по обратным задачам теории двойных затменных звезд. Удостоен премии имени А.А. Белопольского РАН за цикл работ «Исследования тесных двойных звёзд на поздних стадиях эволюций», Ломоносовской премии МГУ I ст. за научные исследования, Ломоносовской премии МГУ за педагогическую деятельность.

Земляков А.В., Еремин М.А., Коваленко И.Г., Жукова Е.В. «О прохождении межзвездных облаков через спиральный рукав дисковой галактики» Математическая физика и компьютерное моделирование (ранее Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 1: Математика. Физика), № 2, с. 41-56 (2020)

Считается, что индикатором особенностей геометрии и интенсивности галактических ударных волн может служить таксономия межзвездных облаков в их окрестности. В настоящей работе приведены результаты детального двумерного гидродинамического моделирования прохождения облака через спиральный рукав галактики и дан краткий анализ эффектов, возникающих при этом движении. Используемая модель межзвездного газа в спиральном рукаве предполагает адиабатичность течения. Учитывается внешнее гравитационное поле галактического диска и спирального рукава. Поперечные размеры рукава в расчетах приняты следующими: полуширина рукава равна 1 кпк вдоль плоскости диска и 0,6 кпк в вертикальном направлении. Рассматривается фрагмент течения вблизи и внутри спирального рукава, эффектами кривизны рукава и влиянием сил Кориолиса пренебрегается. Показано, что облака при прохождении рукава сильно деформируются и теряют значительную часть массы либо полностью разрушаются в случае маломассивных облаков. Граничное значение массы облака, при котором происходит полное разрушение, лежит в интервале между 3 000 и 6 000 M⊙.

Вестяк А.В., Земсков А.В. «Модель нестационарных упруго-диффузионных колебаний шарнирно опертой балки Тимошенко» Известия Российской академии наук. Механика твердого тела, № 5, с. 107-119 (2020)

Исследуются нестационарные колебания шарнирно опертой балки Тимошенко с учетом массопереноса, находящейся под действием распределенной поперечной нагрузки. Для постановки задачи используется модель балки Тимошенко, полученная с помощью принципа Даламбера из уравнений упругой диффузии для сплошной среды. Для решения полученной задачи применяется интегральное преобразование Лапласа по времени и разложение в ряды Фурье. Путем перехода к классической задаче о нестационарных колебаниях упругой балки проанализировано влияние массопереноса на поле перемещений внутри балки.

Гаврилов Б.Г., Зецер Ю.И., Ляхов А.Н., Поклад Ю.В., Ряховский И.А. «Коррелированные возмущения верхней и нижней ионосферы по данным синхронных измерений параметров сигналов ГНСС и радиосигналов ОНЧ диапазона» Космические исследования, 57, № 1, с. 39-45 (2019)

Пространственно-временное распределение среднеширотных возмущений верхней и нижней ионосферы в европейской зоне в период мощной геомагнитной бури и мощной рентгеновской вспышки исследовалось с использованием данных синхронных измерений параметров сигналов навигационных спутниковых систем и ОНЧ радиосигналов. Показано, что вклад электронной концентрации на разных высотах в величину полного электронного содержания ионосферы может существенно меняться в зависимости от вида гелиогеофизических возмущений. Согласованный анализ сигналов ГНСС и сигналов ОНЧ диапазона дает возможность исследования механизмов взаимосвязи возмущений верхней и нижней ионосферы и динамики возмущений ионосферы в горизонтальном и вертикальном направлениях.

Альперин Б.Л., Зибарева И.В., Ведягин А.А. «Авторефераты диссертаций как источник наукометрических данных» Вестник Российской академии наук (РАН), 90, № 7, с. 625-633 (2020)

На примере тематически когерентного представительного массива из 90 докторских и 565 кандидатских диссертаций, защищённых сотрудниками Института катализа СО РАН за 60-летний период (1958–2018), показано, что их авторефераты – уникальный источник стандартизованной наукометрической информации. Анализ различных связей между её элементами с использованием CRIS-системы SciAct позволил проследить формирование локальных научных школ, выявить специфику количества и типа диссертационных публикаций в близкородственных научных дисциплинах, определить характерное время подготовки диссертаций в предметной области, сравнить научную продуктивность соискателей до и после получения учёной степени. Использованная методология универсальна и применима к любым тематическим областям и организационным структурам; она позволяет, помимо прочего, изучать их в динамике на больших временных периодах, полезна для планирования и мониторинга исследований, а также анализа их результатов.

Тепляков А.А., Зиганшин Р.В., Саиткулов В.Г. «Способ акустического контроля качества лазерной сварки лопаток компрессора газотурбинного двигателя, основанный на анализе спектра собственных колебаний лопаток» Вестник Казанского государственного технического университета им. А. Н. Туполева, 76, № 2, с. 82-86 (2020)

Описывается возможность использования акустического метода неразрушающего контроля для оценки качества лазерной сварки лопаток компрессора газотурбинного двигателя. Рассмотрен способ акустического контроля, проведен компьютерный анализ собственных частот колебаний лопатки. Приведены результаты экспериментальных исследований.

Садовничий В.А., Панасюк М.И., Липунов В.М., Богомолов А.В., Богомолов В.В., Гарипов Г.К., Горбовской Е.С., Зимнухов Д.С., Июдин А.Ф., Казначеева М.А., Калегаев В.В., Климов П.А., Ковтюх А.С., Корнилов В.Г., Кузнецов Н.В., Максимов И.А., Мить С.К., Оседло В.И., Петров В.Л., Подзолко М.В., Попова Е.П., Поройков А.Ю., Рубинштейн И.А., Салеев К.Ю., Свертилов С.И., Тулупов В.И., Хренов Б.А., Чазов В.В., Чепурнов А.С., Штундер Я.А., Шустова А.Н., Яшин И.В. «Мониторинг природных и техногенных космических угроз: результаты миссии Ломоносов и проект Универсат–СОКРАТ» Космические исследования, 57, № 1, с. 46-56 (2019)

Рассматривается результаты экспериментов на спутнике Ломоносов по наблюдению природных и техногенных космических угроз, в том числе электромагнитных транзиентов, космического мусора. Также обсуждается новый космический проект МГУ имени М.В. Ломоносова Универсат–СОКРАТ по созданию группировки спутников для мониторинга в реальном времени в околоземном космическом пространстве: радиационной обстановки; потенциально опасных объектов естественного (астероиды, метеороиды) и техногенного происхождения (космический мусор), а также космических и атмосферных гамма-всплесков, вспышек оптического и ультрафиолетового излучения из атмосферы Земли.

Левин В.А., Зингерман К.М., Вершинин А.В., Подпружников И.А. «Подход к исследованию распространения упругих волн в решетчатых структурах, образованных стержнями переменной кривизны» Ученые записки Казанского государственного университета. Серия Физико-математические науки, 161, № 3, с. 365-376 (2019)

Исследовано влияние структурной неоднородности решетчатых конструкций на распространение упругих волн в них. Моделирование осуществлено в рамках механики деформируемого твердого тела на основе балочной модели плоских решетчатых структур с криволинейными упругими балками варьируемой кривизны. Изготовление таких структур возможно с использованием аддитивных технологий. Расчеты выполнены методом конечных элементов в системе инженерного прочностного анализа Фидесис. Исследовано распространение волн в решетчатых структурах двух типов: лифтовой и звездчато-круговой решетках. Выполнено сопоставление результатов для решеток с равномерно изогнутыми стержнями и решеток, кривизна стержней которых меняется в определенном направлении. Проанализировано влияние частоты колебаний на распространение упругих волн в решетчатых структурах.

Шешегов П.М., Жданько И.М., Филатов В.Н., Зинкин В.Н. «Костная проводимость звука и ее возможности для скрытой передачи речевой информации» Вопросы оборонной техники. Научно-технический журнал. Серия 16. Технические средства противодействия терроризму, № 9-10, с. 111-119 (2019)

Объектом исследования являлась костная проводимость звука как один из путей доставки звука до внутреннего уха. Описаны механизмы передачи звука воздушным и костно-тканевым путем. Рассмотрены возможности применения костной проводимости для получения звуковой информации извне в различных областях (силовые структуры, медицина, спорт, отдых). Использование гаджета на основе костной проводимости является надежным каналом получения звуковой информации из окружающей среды, а значит – расширяет возможности человека. Описан метод исследования костной проводимости для субъективной оценки акустической эффективности средств индивидуальной защиты головы, органов грудной и брюшной полости от высокоинтенсивного и низкочастотного шума. Гарнитуры для костного звукопроведения надо использовать для усовершенствования средств индивидуальной защиты (СИЗ), что позволит поддерживать речевой контакт на оптимальном уровне в условиях действия высокоинтенсивного и низкочастотного шума.

Тертышников А.В., Писанко Ю.В, Давыдов В.Е., Зинкина М.Д., Константинова А.В. «Экспертиза перспективности предвестников землетрясений» Гелиогеофизические исследования, № 22, с. 23-32 (2019)

Методом попарного сравнения и анализа иерархий проведено ранжирование предвестников сейсмической активности по физической обоснованности, проявляемости и возможности регистрации. В анализе использованы также оценки, полученные с помощью поисковых машин в Интернете. Использованный подход полезен при оценке перспектив развития мониторинга сейсмической активности.

Злобина Н.В., Касаткин Б.А., Касаткин С.Б. «Особенности интерференционной структуры звуковых полей инфразвукового диапазона, сформированных пограничными волнами Рэлея–Шолте» Гидроакустика, № 4(40), с. 41-50 (2019)

Выполнен анализ пространственно-частотной структуры звуковых полей, сформированных пограничными волнами Рэлея–Шолте в модельном волноводе жидкий слой – твёрдое полупространство. В рамках несамосопряжённой модельной постановки соответствующей граничной задачи выполнен расчёт звукового поля, сформированного пограничными волнами. Несамосопряжённая модельная постановка прогнозирует существование трёх пограничных волн, не имеющих критической частоты. Такие пограничные волны в основном и формируют звуковое поле в мелком море на частотах инфразвукового диапазона, поскольку вклад нормальных волн высшего порядка в этом случае предельно мал. Проанализирована интерференционная структура звукового поля на частотах, меньших первой критической.

Коротеева Е.Ю., Знаменская И.А., Рязанов П.А. «Измерения полей скорости в пограничном слое жидкости на основе высокоскоростной термографии» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 491, № 1, с. 48-51 (2020)

Предложен новый бесконтактный метод визуализации полей скорости в пограничном слое неизотермической жидкости путем беззасевного трассирования. Метод основан на высокочастотной тепловизионной регистрации динамики температурных неоднородностей, играющих роль пассивной примеси в течении, через прозрачную для инфракрасного излучения стенку. В результате обработки последовательности тепловизионных изображений с использованием кросс-корреляционного алгоритма исследованы поля скорости пристенного течения, образующегося в области взаимодействия импактной затопленной струи воды с преградой, в диапазоне до 0 до 1 м/с, и определены границы ламинарно-турбулентного перехода в пограничном слое.

Дорощенко И.А., Знаменская И.А., Кули-заде Т.А., Татаренкова Д.И. «Характеристики турбулентного пограничного слоя на стеклянной поверхности канала за ударной волной» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 16-20 (2020)

Изучается влияние ламинарного и турбулентного пограничного слоя на локализацию свечения импульсного разряда в газодинамическом канале в покоящемся газе и в потоке. Обнаружено, что свечение разряда, локализованного в область отрыва на поверхности стекла, имеет вид правильных структур, отражающих структуру турбулентных неоднородностей в пограничном слое. Для визуализации был использован объемный импульсный разряд с ультрафиолетовой предионизацией, который реализуется в рабочей камере прямоугольного сечения.

Шибков А.А., Гасанов М.Ф., Золотов А.Е., Денисов А.А., Кочегаров С.С., Кольцов Р.Ю. «Высокоскоростные in situ-исследования корреляций между формированием полос деформации и акустическим откликом в алюминий-магниевом сплаве» Кристаллография, 65, № 4, с. 553-561 (2020)

Динамику деформационных полос в алюминий-магниевом сплаве исследовали синхронно двумя in situ-методами: методом акустической эмиссии (АЭ) и высокоскоростной видеосъемкой со скоростью 20 000 кадров/с поверхности образца, деформируемого с заданной скоростью роста напряжения σ₀. Установлено, что полоса зарождается в случайной позиции на боковой поверхности плоского образца и в форме иглообразного зародыша растет под углом около 60° к оси растяжения со скоростью движения вершины до ∼10 м/с. Зарождение, рост и выход на противоположную боковую поверхность зародыша полосы сопровождаются широкополосным сигналом АЭ в полосе частот ∼10²–10⁶ Гц. Низкочастотная составляющая сигнала АЭ в полосе ∼0.1–1 кГц связана с макроскопическим поведением полосы, а высокочастотная – в полосе ∼0.1–1 МГц несет информацию о мезоскопических событиях, связанных со скачками скорости вершины зародыша полосы и его выходом на внешнюю поверхность образца. Обсуждаются механизмы генерирования сигналов АЭ.

Шибков А.А., Желтов М.А., Гасанов М.Ф., Золотов А.Е., Денисов А.А., Кочегаров С.С. «Исследование высокочастотной акустической эмиссии в ходе прерывистой ползучести алюминий-магниевого сплава» Журнал технической физики, 90, № 10, с. 1694-1701 (2020)

Формирование полос макролокализованной деформации в условиях прерывистой ползучести исследовали методами акустической эмиссии (АЭ) и высокоскоростной видеосъемки. Установлено, что наиболее быстрые стадии формирования полосы деформации, связанные с ее выходом на поверхность и последующим ускоренным расширением, сопровождаются генерированием всплеска сигнала АЭ в полосе ∼0.05–1 MHz. Скрытые корреляции в сложной структуре акустического всплеска исследовали методами статистического и фрактального анализа. Установлена связь между огибающей акустического всплеска и скоростью изменения силового отклика, вызванного формированием одиночной полосы деформации. Ключевые слова: прерывистая деформация, ползучесть, акустическая эмиссия, полоса деформации, фрактальная структура, алюминий-магниевый сплав.

Хренов Б.А., Гарипов Г.К., Зотов М.Ю., Климов П.А., Панасюк М.И., Петров В.Л., Шаракин С.А., Широков А.В., Яшин И.В., Гребенюк В.М., Гринюк А.А., Лаврова М.В., Ткаченко А.В., Ткачев Л.Г., Ботвинко А.А., Сапрыкин О.А., Сеньковский А.Н., Пучков А.Е. «Исследование вспышек излучения атмосферы в области ближнего ультрафиолета с помощью детектора ТУС на борту спутника Ломоносов» Космические исследования, 58, № 5, с. 355-368 (2020)

Орбитальный детектор Трековая Установка (ТУС) – детектор ультрафиолетового (УФ) излучения атмосферы в области длин волн 300–400 нм (ближний ультрафиолет ) с высокой чувствительностью (десятки фотонов, излучаемых в пределах телесного угла 10^–4 ср за время 0.8 мкс) работал в течение полутора лет на борту спутника Ломоносов. Телескоп ТУС имел многоцелевую программу работы, позволяющую регистрировать УФ вспышки от самых коротких, создаваемых широкими атмосферными ливнями, генерируемыми космическими лучами, до длительных, до 1 с, создаваемых метеорами. Среди этих разнообразных явлений наиболее часто встречаются вспышки от молний, как непосредственно создающих свечение, так и вызывающих развитие вторичных разрядов в атмосфере, в верхней атмосфере и ионосфере. Эти разряды различаются как по своей природе, так и по феноменологии – в частности, имеют разную длительность и светимость.

Зеленина А.А., Зубов Л.М. «Нелинейная теория квазитвердых состояний микрополярных упругих тел» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 491, № 1, с. 7-11 (2020)

Предложена нелинейная теория квазитвердых состояний микрополярных упругих тел. Квазитвердые состояния являются трехмерным аналогом изгибания поверхностей и возможны только при наличии распределенных дислокаций. Найдены точные решения задач о сильном изгибе и кручении микрополярных тел в условиях квазитвердого состояния. Установлено, что нелинейная теория, в отличие от линейной, допускает существование самоуравновешенных квазитвердых состояний.

Зубов Л.М. «Универсальные решения нелинейной теории дислокаций для упругого цилиндра» Известия Российской академии наук. Механика твердого тела, № 5, с. 120-130 (2020)

Для упругого изотропного несжимаемого материала общего вида найден ряд точных решений о больших деформациях кручения и растяжения–сжатия сплошного кругового цилиндра с учетом распределенных дислокаций. Получены явные формулы, определяющие влияние дислокаций на зависимости крутящего момента и продольной силы от угла закручивания и осевого удлинения. Основные результаты сформулированы в виде, допускающем экспериментальную проверку.

Григорьев Г.Ю., Лагутин А.С., Набиев Ш.Ш., Васильев А.А., Орлов О.И., Мухамедиева Л.Н., Синяк Ю.Е., Пахомова А.А., Родин А.В., Семенов В.М., Малашевич С.В., Зуев Б.К., Филоненко В.А., Кирсанов Д.О., Ставровский Д.Б. «Мониторинг состава воздуха и воды при длительных и межпланетных космических полетах» Космические исследования, 58, № 1, с. 16-26 (2020)

Обоснованы концепция и стратегия мониторинга химического состава атмосферы и качества оборотной воды пилотируемых космических аппаратов, которая может быть использована при осуществлении длительных и межпланетных полетов. Сформулированы основные факторы риска изменения состава атмосферы и состава оборотной воды при межпланетных космических полетах. Описан перспективный вариант аналитического комплекса для оперативного контроля качества воздуха и воды на пилотируемых космических аппаратах, учитывающий эти факторы риска. Предложено одновременное использование в этом комплексе нескольких методов газового анализа с целью обеспечить частичное перекрытие номенклатуры детектируемых веществ по особо важным (критичным) веществам. Мониторинг качества оборотной воды в комплексе осуществляется двумя приборами: для измерения содержания суммарного углерода и анализа ионного состава воды.