Знаменский И.В., Тихомиров А.А. «Система обзора космического пространства для мониторинга объектов техногенного происхождения» Оптика атмосферы и океана, 35, № 12, с. 1051-1057 (2022)

Разработана методика расчета наземной оптико-электронной системы (ОЭС) и выполнен расчет облученности входного зрачка от космического объекта цилиндрической формы, подсвеченного Солнцем в ночное время суток. Представлены результаты расчета минимальной облученности и соответствующего ей блеска на входном зрачке ОЭС при отношении сигнал/шум на выходе фотоприемной матрицы по току, равном 7 в интервале длин волн 0,45–0,85 мкм. Построена зависимость отношения сигнал/шум от дальности до космического объекта для трех его различных размеров. Разработана программа РОСН-1, представлена ее панель управления для расчета характеристик ОЭС в ночное время суток в диапазоне 0,45–0,85 мкм и показаны возможности этой программы. Ключевые слова: мониторинг, космический мусор, наземная оптико-электронная система, облученность, блеск

Горр Г.В. «Постановка задачи о прецессиях твердого тела с неподвижной точкой в трех однородных силовых полях. прецессионно-изоконические движения тела» Известия Российской академии наук. Механика твердого тела, № 3, с. 123-134 (2023)

Рассмотрена постановка задачи о движении твердого тела, имеющего неподвижную точку, в силовом поле, которое является суперпозицией трех однородных полей. Получено новое решение уравнений движения, описывающее прецессионно-изоконическое движение относительно вертикали. Ключевые слова: твердое тело, суперпозиция трех однородных силовых полей, прецессии, прецессионно-изоконические движения

Челноков Ю.Н. «Кватернионные методы и регулярные модели небесной механики и механики космического полета: использование параметров Эйлера (Родрига–Гамильтона) для описания орбитального (траекторного) движения. II: Возмущенная пространственная ограниченная задача трех тел» Известия Российской академии наук. Механика твердого тела, № 1, с. 3-32 (2023)

Рассматривается проблема регуляризации особенностей классических уравнений небесной механики и механики космического полета (астродинамики), в которых используются переменные, характеризующие форму и размеры мгновенной орбиты (траектории) изучаемого движущегося тела, и углы Эйлера, описывающие ориентацию используемой вращающейся (промежуточной (intermediate)) системы координат или ориентацию мгновенной орбиты, или плоскости орбиты движущегося тела в инерциальной системе координат. Особенности типа сингулярности (деления на ноль) этих классических уравнений порождаются углами Эйлера и затрудняют аналитическое и численное исследование задач орбитального движения. Эти особенности эффективно устраняются с помощью использования четырехмерных параметров Эйлера (Родрига–Гамильтона) и кватернионов поворотов (вращения) Гамильтона. В настоящей (второй) части работы получены новые регулярные кватернионные модели небесной механики и астродинамики, не имеющие выше указанных особенностей и построенные в рамках возмущенной пространственной ограниченной задачи трех тел (например, Земля, Луна (или Солнце) и космический аппарат (или астероид)): уравнения траекторного движения, записанные в неголономной или в орбитальной, или в идеальной системах координат, для описания вращательного движения которых использованы параметры Эйлера (Родрига–Гамильтона) и кватернионы поворотов Гамильтона. Получены также новые регулярные кватернионные уравнения возмущенной пространственной ограниченной задачи трех тел, построенные с использованием двухмерных идеальных прямоугольных координат Ганзена, параметров Эйлера и кватернионных переменных, а также с использованием комплексных композиций координат Ганзена и параметров Эйлера (параметров Кейли–Клейна). Преимущество предлагаемых уравнений орбитального движения, построенных с использованием параметров Эйлера, перед уравнениями, построенными с использованием углов Эйлера, обусловливается хорошо известными преимуществами кватернионных кинематических уравнений в параметрах Эйлера, входящих в состав предлагаемых уравнений, перед кинематическими уравнениями в углах Эйлера, входящих в состав классических уравнений. Ключевые слова: возмущенная пространственная ограниченная задача трех тел, регулярные кватернионные модели, параметры Эйлера (Родрига–Гамильтона), кватернион поворота Гамильтона, космический аппарат, неголономная, орбитальная и идеальная системы координат

Королев О.Е. «Коррекция бесплатформенной инерциальной навигационной системы при спуске в атмосфере» Известия Российской академии наук. Механика твердого тела, № 1, с. 68-75 (2023)

Излагается проблема определения углового положения при спуске на аппарате с малым аэродинамическим качеством. Представлено решение с помощью метода наименьших квадратов, который сводится к определению кватерниона ориентации с помощью системы линейных алгебраических уравнений. Предлагаемый метод основан на алгебраических свойствах кватернионов. Для получения измерений ускорения и угловой скорости используются вибрационно-струнный акселерометр и волоконно-оптический гироскоп. Данные о скорости и координатах аппарата доступны по показаниям аппаратуры спутниковой навигации. Ключевые слова: спутниковая навигация, кватернионы, бесплатформенная инерциальная навигационная система (БИНС), метод наименьших квадратов

Левский М.В. «Оптимальное управление кинетическим моментом твердого тела (космического аппарата) при выполнении пространственного разворота» Известия Российской академии наук. Механика твердого тела, № 1, с. 76-94 (2023)

Представлено кватернионное решение динамической задачи оптимального разворота твердого тела (например, космического аппарата) из известного начального в заданное конечное угловое положение. Оптимизация программы управления проводится с использованием комбинированного показателя, сочетающего квадратичный критерий качества и время разворота, минимизируемый функционал объединяет в заданной пропорции энергетические затраты и длительность маневра. На основе принципа максимума и кватернионных моделей и методов исследования управляемого движения твердого тела (космического аппарата) получено решение поставленной задачи. Построение оптимального вращения основано на дифференциальном уравнении, связывающем кинетический момент и кватернион ориентации твердого тела. В аналитической форме записаны условия оптимальности и изучены свойства оптимального движения. Представлены аналитические уравнения и расчетные формулы для нахождения оптимального управления. Закон управления сформулирован в виде явной зависимости управляющих переменных от фазовых координат. Даны ключевые соотношения, определяющие оптимальные значения параметров алгоритма управления кинетическим моментом. В случае динамически симметричного тела дается полное решение задачи разворота в замкнутой форме: получены аналитические зависимости как явные функции времени для управляющих переменных и соотношения для расчета параметров закона управления. Приводятся численный пример и результаты математического моделирования вращения космического аппарата как твердого тела при оптимальном управлении, демонстрирующие практическую реализуемость предложенного метода управления. Ключевые слова: кватернион, кинетический момент, управляющая функция, оптимальность, комбинированный критерий качества, принцип максимума, закон управления, краевая задача

Заболотнов Ю.М., Назарова А.А., Ван Чаци «Анализ динамики и управление при развертывании кольцевой тросовой группировки космических аппаратов» Известия Российской академии наук. Механика твердого тела, № 4, с. 110-124 (2023)

Рассматривается метод формирования вращающейся тросовой группировки малых космических аппаратов в виде правильного многоугольника. Для создания внешнего вращающего момента, действующего на всю систему в целом, используются двигатели малой тяги, причем направления реактивных сил неизменны в связанных с космическими аппаратами системах координат. Выпуск тросов регулируется по измерениям их длины и скорости в соответствии с номинальной программой, в которой предполагается, что механизмы выпуска тросов работают только на их торможение. Номинальная программа строится по упрощенной модели движения системы, построенной с помощью уравнений Лагранжа. Реализуемость программы развертывания проверяется с использованием более полной модели пространственного движения системы, записанной в геоцентрической неподвижной системе координат и учитывающей растяжимость тросов, односторонность соответствующих им механических связей, работу системы регулирования, возмущения, связанные с начальными условиями движения и т.д. В более полной модели движения учитывается движение космических аппаратов относительно своих центров масс как твердых тел конечных размеров, что приводит к возмущениям в направлениях действия реактивных сил. Приводятся численные примеры развертывания кольцевых тросовых группировок малых космических аппаратов в виде многоугольников, имеющих до семи вершин включительно, при действии возмущений. Ключевые слова: космические аппараты, кольцевая тросовая группировка, развертывание, динамика, управление

Лавровский Э.К. «О задаче поддержания контакта исследовательского зонда малой массы с астероидом» Известия Российской академии наук. Механика твердого тела, № 4, с. 125-137 (2023)

Исследуется задача поддержания контакта тела малой массы с поверхностью однородного, симметричного вращающегося по инерции астероида. На тело воздействуют две противоположные силы: удерживающая гравитационная сила астероида и отталкивающая центробежная. Задача рассматривается в ограниченной постановке. Ищутся критические точки контакта на ряде поверхностей, обладающих осью симметрии. Показано также, что перемещение тела по поверхности астероида может способствовать более надежному его контакту с астероидом. Ключевые слова: тело малой массы, симметричный астероид, сила инерции переносного движения, гравитационная сила, критические точки контакта поверхности астероида

Воронин С.Т. «О возможности полёта одноступенчатой ракеты к планетам Солнечной системы» Сибирский аэрокосмический журнал, 24, № 1, с. 76-89 (2023)

Предложена новая концепция построения малогабаритного ракетного двигателя, содержащего специальный ионизатор газов в камере сгорания для увеличения его проводимости до оптимального значения при соответствующем улучшении процесса сгорания топлива. Приведён упрощённый расчёт для относительной скорости газов в коническом сопле при подогреве сверхзвукового потока газов плазмой в конусном сопле посредством мощного электромагнитного высокочастотного поля. Рассмотрено влияние некоторых технических параметров на эффективность полёта ракеты. Сделано сравнение высоты полёта ракеты с плазменным подогревом потока газов в коническом сопле с масштабной моделью, соответствующей известной одноступенчатой ракете «Зенит» с одинаковым весом и геометрии с учётом сопротивления воздуха для грузового варианта ракеты с одним малогабаритным двигателем. Получен результат – значительное снижение расхода топлива и увеличение максимальной высоты полёта в 2 раза при увеличении удельного импульса в 2,7 раза при прочих равных параметрах. Установлено, что при определённых концептуальных параметрах возможно быстрое ускорение и полёт одноступенчатой грузовой ракеты со стартовым весом 17,25–20,00 т к планетам Солнечной системы непосредственно с поверхности Земли при использовании связки однотипных двигателей. Применение множества однотипных малогабаритных двигателей позволяет отказаться от сопла Лаваля в пользу простого конического сопла, что уменьшает габариты ракеты в целом. Это обусловлено необходимостью уменьшения диаметра конического сопла для достижения большей удельной мощности подогрева плазмой по сравнению с удельной мощностью сгорающего в камере сгорания топлива. Также предлагается полный отказ от рулевых двигателей, функцию которых будет выполнять часть двигателей, расположенных ближе к диаметру ракеты. В качестве электрогенераторов предлагается использовать перспективные опытные образцы электрогенераторов МЭГ-6НС, МЭГ-15НС и др. компании «НаукаСофт» с хорошими весовыми показателями, которые позволяют в будущем изготовить такой жидкостной ракетный двигатель малых габаритов. Перераспределение части используемого топлива для производства электроэнергии компенсируется значительным ростом удельного импульса жидкостного ракетного двигателя для увеличения скорости и общей эффективности полёта при оптимальном соотношении количества топлива к весу ракеты до заправки.

Жуков А.О., Иванов К.А., Бондарева М.К., Бондарев М.Н., Горовой Д.С. «Наземный комплекс управления космическими аппаратами дальнего космоса» Сибирский аэрокосмический журнал, 24, № 1, с. 99-108 (2023)

В настоящее время востребованы исследования перспективного наземного комплекса управления космическими аппаратами дальнего космоса, обладающего большими возможностями не только в управлении космическими аппаратами дальнего космоса, но и в проведении фундаментальных и прикладных радиоастрономических исследований. Большое внимание уделяется анализу требований к радиотехническому комплексу, которые должны быть выполнены для реализации возможности проведения с его помощью нескольких направлений научных исследований и, прежде всего, планетной радиолокации, интерферометрии со сверхдлинными базами, радиопросвечивания, радиоастрономии. На основе анализа состояния наземного комплекса управления космическими аппаратами дальнего космоса раскрыты направления его развития на основе модернизации существующих средств, а также показаны перспективы применения новых технологий для освоения дальнего космоса на траекториях полета к Луне, Марсу, другим небесным телам Солнечной системы, объектам инопланетной и межпланетной инфраструктуры. Ключевые слова: наземный комплекс управления, дальний космический аппарат, сеть, технология управления, радиоастрономические исследования, методы исследования космических тел.

Максимов И.А., Кочура С.Г., Авдюшкин С.А. «Основные положения методологии обеспечения стойкости бортовой аппаратуры космических аппаратов к воздействию радиационных эффектов космического пространства» Сибирский аэрокосмический журнал, 24, № 1, с. 116-125 (2023)

Рассмотрены проблемные вопросы обеспечения стойкости бортовой аппаратуры космических аппаратов к воздействию ионизирующего излучения космического пространства (ИИ КП), существенно ограничивающего срок активного существования космического аппарата. В работе описывается методология обеспечения радиационной стойкости, разработанная специалистами АО «ИСС». Результатом проделанной работы является обеспечение гарантированного выполнения целевой функции космическими аппаратами (КА) с длительными сроками активного существования (САС) 15 и более лет. Среди комплекса факторов космического пространства (ФКП), воздействующих на КА, ионизирующее излучение космического пространства является основным фактором, ограничивающим САС. Воздействие энергетических частиц ИИ КП вызывает деградацию электронной компонентной базы (ЭКБ), которая приводит к сбоям и отказам бортовой аппаратуры (БА) и деградации ее функциональных поверхностей. Обеспечение радиационной стойкости КА является сложной комплексной задачей, одним из этапов которой является определение радиационной стойкости компонентов, комплектующих бортовую аппаратуру. В результате накопленного опыта по проведению радиационных испытаний и анализа их результатов специалистами АО «ИСС» была разработана методология, позволяющая гарантированно обеспечить радиационную стойкость КА в условиях сжатых сроков производства и оптимизированных затрат. Ключевые слова: бортовая аппаратура, дозовые эффекты, ионизирующее излучение, космический аппарат, космическое пространство, радиационная стойкость, электронная компонентная база.

Назаренко А.А., Максимов И.А., Кочура С.Г. «Возможность унификации требований по радиационной стойкости для космических аппаратов с различными условиями функционирования» Сибирский аэрокосмический журнал, 24, № 1, с. 126-135 (2023)

В течение срока активного существования (САС) на разных типах орбит космические аппараты (КА) подвергаются воздействию различных факторов космического пространства (ФКП). Основным фактором, оказывающим влияние на работоспособность радиоэлектронной аппаратуры, является ионизирующее излучение космического пространства (ИИКП). Основной эффект, связанный с воздействием ИИКП на КА (дозовые эффекты), по своей физике определяется дозой излучения, поглощенной в комплектующих изделиях электронной компонентной базы (ЭКБ) и материалах конструкции в течение всего САС. Данным эффектом объясняются отказы в работе радиоэлектронной аппаратуры, обусловленные деградацией параметров используемых изделий ЭКБ и материалов. Расчёт уровней воздействия поглощённых доз в зависимости от различных параметров орбиты – необходимая и важная задача для обеспечения функционирования КА в течение заданного САС, так как на основании уровней воздействия на орбите базируются расчёты радиационной стойкости. Ключевым, с точки зрения минимизации массовой защиты и объёма испытаний критичных изделий ЭКБ, является проведение расчётов с учётом конструктивных особенностей КА и бортовой аппаратуры (БА). Кроме учёта конструкции КА и БА, важным аспектом при проведении расчётов радиационной стойкости является учёт взаимного расположения БА в составе КА. В данной статье рассмотрена возможность унификации требований по радиационной стойкости для КА с различными орбитами функционирования и САС, а также возможность проведения унифицированного расчёта без учёта конструктивных особенностей КА, БА и взаимного расположения в составе КА. Ключевые слова: космический аппарат, дозовые эффекты, бортовая аппаратура, срок активного существования, унификация.

Сотникова Н.В., Кададова А.В., Кадочников Д.М., Уткин В.В. «Разработка полезной нагрузки спутника CYCLOPS формата CubeSat» Сибирский аэрокосмический журнал, 24, № 1, с. 144-154 (2023)

На протяжении последних десятилетий увеличивается количество запускаемых спутников формата CubeSat. Данные спутники обладают рядом преимуществ: малый срок разработки, невысокая стоимость, возможность модификаций для определенных научных задач и тестирование технических решений и новых разработок. В данной статье излагается описание полезных нагрузок малого космического аппарата: спутника формата CubeSat 3U CYCLOPS, созданного в Балтийском государственном техническом университете «ВОЕНМЕХ» имени Д. Ф. Устинова в рамках выигранного гранта по программе Space-Pi. Цель исследования – создание, тестирование и изучение работы модулей полезных нагрузок аппарата, построенных с применением коммерчески доступных компонентов, в условиях космического полета. В тексте описана структура взаимодействия полезной нагрузки и платформы «ОрбиКрафт-Про 3U» от компании ООО «Спутникс». Рассматривается процесс создания платы управления нагрузками. Описано программное обеспечение системы управления мехатронного и многостепенного исполнительного модулей с применением логирования и коррекцией ошибок. Помимо вышеперечисленных модулей, была разработана и система управления полезными нагрузками, позволяющая осуществлять серию экспериментов при нахождении малого космического аппарата на орбите. В статье объясняется принцип работы взаимодействия космического аппарата с землей через специальное программное обеспечение Houston сontrol сenter application и Houston Telnet. В результатах описаны проведенные тестирования для механических узлов космического аппарата. Приведены примеры полученных пакетов телеметрии с борта аппарата. В статье также отображены дальнейшие планы проекта и перспективы применения разработанной аппаратуры для внедрения в крупногабаритные космические системы и комплексы. Также в рамках этого проекта студентам и школьникам удалось получить инженерный опыт разработки устройств, предназначенных для работы в условия космического пространства. Ключевые слова: малые космические аппараты, полезная нагрузка, модуль, спутник, система связи, CAN, CubeSat, TELNET.

Карцан И.Н. «Концепция развития межспутниковой лазерной связи» Сибирский аэрокосмический журнал, 24, № 2, с. 247-249 (2023)

Актуальность данной научно-исследовательской работы продиктована необходимостью обеспечения более высоких требований к точностным характеристикам навигационного поля, создаваемого космическими аппаратами навигационной системы ГЛОНАСС, для выполнения высоких требований по точностным характеристикам навигационных определений на длительных интервалах автономной работы космических аппаратов, выдвигаемых потребителями в настоящее время. В представленной концепции развития используются последние достижения лазерной и радиотехнической техники как для увеличения пропускной способности, помехоустойчивости передающей информации, а также уменьшения массы и энергопотребления бортовой техники, так и для проведения межспутниковых измерений дальности и синхронизации бортовых шкал времени космических аппаратов навигационных систем, в том числе и для привязки системной шкалы времени космических навигационных систем (или групповой орбитальной шкалы времени) к шкале времени Государственного эталона времени и частоты. Обеспечение точной работы системы лазерного наведения в условиях космоса считается одной из критически значимых задач, так как её полномасштабные испытания на Земле почти неосуществимы. Проанализированы ключевые экспериментальные, а также опытные работы согласно задачам построения оптических линий меж- спутниковой связи. Ключевые слова: космический аппарат, бортовая лазерная система, эфемериды, пропускная способность, межспутниковые измерения, линия связи.

Кустов Н.Д., Евдокимов К.С., Шахматов А.В. «Интегрированная космическая сеть: обоснование архитектурных и технических решений космической миссии ReshUCube-2» Сибирский аэрокосмический журнал, 24, № 2, с. 260-272 (2023)

Космические миссии с применением малых космических аппаратов типа CubeSat получили широкое распространение. В связи с этим перспективным направлением развития данной отрасли являются интегрированные космические сети. В данной работе предложена архитектура такой сети. Планируется, что первым узлом данной сети станет аппарат ReshUCube-2. Были определены функциональные требования и технические ограничения описанной архитектуры. На основе требований проведен обзор и сравнительный анализ сетевых протоколов и технологий разных уровней. В результате предложен сетевой стек, который соответствует данным требованиям. Ключевыми протоколами в стеке были выбраны: LoRa, 802.15.4, IPv6, 6LoWPAN, RPL, TCP, UDP и CoAP. Предложены методы программной и аппаратной реализации узлов сети. Продемонстрирован тестовый стенд на основе специально разработанных унифицированных устройств, на котором предлагается отрабатывать функции сетевого взаимодействия. Также показана тестовая плата полезной нагрузки для малых космических аппаратов – узлов космического сегмента. Полученные результаты будут использованы в процессе разработки будущих космических миссий СибГУ им. М.Ф. Решетнева. Кроме того, результаты могут быть полезны при проектировании сетей интернета вещей, интернета транспортных средств и подобных сетей. Результаты работы могут также послужить основой для будущих исследований в области сетевых технологий, цифровой обработки сигналов, межспутникового взаимодействия и космических информационных систем.

Петров А.М. «Простое аналитическое решение обратной Кеплеровой задачи» Прикладная физика и математика, № 6, с. 25-35 (2022)

Задача, решенная более четырех веков назад выдающимся немецким математиком, астрономом, механиком, оптиком, первооткрывателем законов движения планет солнечной системы Иоганном Кеплером (1571–1630), по-прежнему актуальна и продолжает служить источником нового научного знания не только для учащейся молодежи, но и для маститых ученых. Ключевые слова: обратная Кеплерова задача.

Самхарадзе Т.Г., Хаврошкин О.Б., Цыплаков В.В. «Проблема возраста земли и АНРИ-эффект» Прикладная физика и математика, № 3, с. 24-33 (2023)

Возраст Земли, определённый по состоянию радиоактивных элементов (в первую очередь уран, торий и т.п.) зависит и от потока солнечных нейтрино, поэтому важно оценить и более точно исследовать процесс прохождения нейтрино через радиоактивную среду. Столь важное исследование находится в начальной стадии, но полученные результаты представляют определённый научный интерес. Наиболее актуальны работы, где исследуются аномальное нейтринное радиоизотопное поглощение (АНРИ-эффект) и главное – сечение захвата. Ключевые слова: солнечные нейтрино, радиоактивные геологические структуры, АНРИ-эффект.

Попов И.П. «О скорости сближения объектов при космических перелетах» Труды Московского авиационного института, № 1(128), с. https://trudymai.ru/published.php?ID=171382 (2023)

Отмечено, что в классической механике скорость коллинеарного сближения двух объектов неотличима от скорости одного из объектов относительно другого. В релятивистской механике скорость сближения имеет ряд особенностей, в некоторых случаях, препятствующих отождествлению ее с относительной скоростью. Первой особенностью скорости сближения объектов является то, что она может превышать скорость света с, в отличие от любой относительной скорости. Целью работы является установление других особенностей скорости коллинеарного сближения двух объектов. Скорость коллинеарного сближения двух объектов в релятивистской механике является существенно неоднозначной величиной. Если другие механические величины имеют два варианта значений (в собственной системе отсчета и движущейся), то скорость сближения имеет четыре варианта. Это обстоятельство следует учитывать при дальних космических перелетах.

Кузнецов Ю.Л. «Проектно-баллистический анализ перспектив применения одноступенчатой ракеты-носителя для снабжения орбитальной станции на солнечно-синхронной орбите» Труды Московского авиационного института, № 2(129), с. https://trudymai.ru/published.php?ID=173038 (2023)

Обосновывается проектный облик, схема полёта и массово-энергетические параметры многоразовой одноступенчатой ракеты-носителя (РН), обеспечивающей доставку полезной нагрузки (ПН) непосредственно на борт орбитальной станции, которая функционирует на солнечно-синхронной орбите (ССО) высотой 350 км и наклонением 97°. Показано, что для универсальной РН, имеющей возможность транспортировки пилотируемых и беспилотных ПН, а также для повышения массового совершенства её конструкции, топливный отсек целесообразно изготавливать в виде моноблока с совмещёнными днищами и размещением ПН в передней части РН. Приводятся результаты оптимизации параметров и режимов работы двигательной установки орбитального маневрирования (ДОМ) и условий применения одноступенчатых многоразовых РН.

Попов И.П. «Аддитивная постоянная энергии гравитационного взаимодействия» Труды Московского авиационного института, № 3(130), с. https://trudymai.ru/published.php?ID=17459 (2023)

Рассматриваются следующие величины: Е_е – максимально возможная гравитационная энергия; Е_с – ограниченная гравитационная энергия. Е_е=0 при совпадении центров масс гравитирующих объектов (в частности, при их проникновении друг в друга подобно электрическим разъемам). При Е_е=0 гравитационное поле работу совершить не может. Установлена формула для ограниченной гравитационной энергии двух сплошных твердых круглых тел. Максимально возможная гравитационная энергия и ограниченная гравитационная энергия неотрицательны. Установлена формула для максимально возможной гравитационной энергии двух круглых тел. Полученные результаты могут применяться для оценки энергетического ресурса гравитационного поля, в том числе, для вычисления энергии слияния космических объектов, в частности, газо-, пылеобразных и плазменных и т.д., а также для баллистических расчетов космических полетов.

Шиховцев А.Ю., Хайкин В.Б., Ковадло П.Г., Baron P. «Оптическая толща атмосферы над пиком Терскол» Оптика атмосферы и океана, 35, № 11, с. 956-962 (2022)

Приводятся оценки оптической толщи атмосферы над пиком Терскол. Оптическая толща представлена в виде величины, зависящей от коэффициентов поглощения, определяемых в основном водяным паром и кислородом. Расчеты выполнены при ясном небе без учета аэрозольных компонент. Рассмотрены вариации водяного пара как основного фактора, определяющего ослабление излучения в атмосфере в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах спектра. Оценена средняя оптическая толща атмосферы с применением моделей MPM Liebe и MOLIERE (в конфигурациях JPL и HITRAN) для частот 100, 150 и 225 ГГц. Ключевые слова: телескоп, астроклимат, осажденный водяной пар, оптическая толща, реанализ ERA-5

Микеш Й., Гусева Н.И., Пешка П., Рыпарова Л. «Почти геодезические отображения и проекции сферы» Математические заметки, 111, № 3, с. 476-480 (2022)

DOI: https://doi.org/10.4213/mzm13449 Ключевые слова: почти геодезические отображения, проекции сферы, “в целом”.

Ролдугин Д.С. «Моделирование сценариев однозначной магнитной стабилизации космического аппарата на Солнце по данным солнечных датчиков» Математическое моделирование, 35, № 3, с. 20-34 (2023)

Проводится моделирование углового движения космического аппарата в различных сценариях стабилизации в направлении Солнца. Аппарат оснащен только солнечными датчиками и магнитной системой ориентации. Приводятся алгоритмы управления, позволяющие надеяться на достижение однозначной стабилизации на Солнце с поддержанием вращения вокруг этого направления, несмотря на невозможность идентификации вращения с помощью солнечных датчиков. Моделирование движения при различных конфигурациях орбит и распределении масс аппарата показывает работоспособность предложенной методики и позволяет судить о качестве работы управления.

Андрущенко В.А., Сызранова Н.Г. «О влиянии баллистических параметров метеороидов на их разрушение в атмосфере Земли» Математическое моделирование, 35, № 6, с. 81-95 (2023)

Рассмотрены задачи о движении и разрушении крупных космических тел под воздействием тепловых и силовых нагрузок в атмосфере Земли. На основе модифицированной физической теории метеоров построена математическая модель траекторий движения таких тел при вторжении в атмосферу планеты. Проведен вычислительный эксперимент для известных метеороидов, выбранных в качестве эталонных, с целью выяснения влияния баллистических параметров входа этих метеороидов (угла наклона траектории к земной поверхности и скорости) на процесс их разрушения в атмосфере Земли. Показано, что именно эти характеристики оказывают доминирующее влияние на движение и разрушение космических тел.

Михайлов Е.А. «Скорость роста магнитного поля в галактическом диске в различных одномерных приближениях» Краткие сообщения по физике Физического института им. П. Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН), 50, № 2, с. 5-12 (2023)

Большое количество галактик обладает регулярными магнитными полями, которые с теоретической точки описываются с помощью механизма динамо. Оценить возможность генерации поля и скорость его роста можно с помощью решения задачи на собственные значения. В случае тонких дисков можно использовать так называемое планарное приближение, в рамках которого собственные значения могут быть найдены точно. В то же время, в случае рассмотрения толстых дисков в уравнениях возникают дополнительные слагаемые, вклад которых учтен с помощью теории возмущений.

Крюкова Е.А. «Космологическая сигнатура лёгкого сголдстино: гравитационные волны от электрослабого фазового перехода» Краткие сообщения по физике Физического института им. П. Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН), 50, № 3, с. 59-67 (2023)

В модели со спонтанно нарушенной суперсимметрией на масштабе 10–100 ТэВ рассмотрен вклад лёгких сголдстино массой порядка 100 ГэВ в эффективный потенциал при конечной температуре. Изучена возможность электрослабого фазового перехода первого рода из-за данного вклада. Численно выполнен поиск области в пространстве параметров модели, в которой может происходить такой переход. Используя пакеты PhaseTracer и FindBounce, были найдены несколько точек с электрослабым фазовым переходом при температурах 60–140 ГэВ. Дана оценка спектра мощности сигнала гравитационных волн, рождаемых в течение электрослабого фазового перехода. Предсказанные сигналы могут наблюдаться в экспериментах LISA, BBO и DECIGO.

Малов И.Ф., Малов О.И. «Об эволюции магнитных полей в радиопульсарах» Краткие сообщения по физике Физического института им. П. Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН), 50, № 5, с. 26-37 (2023)

Предполагая, что замедление вращения пульсара происходит вследствие уноса углового момента магнитодипольным излучением, мы выполнили коррекцию индукции магнитных полей, представленных в ATNF каталоге. С этой целью использованы вычисленные нами ранее тремя методами значения углов β между магнитным моментом и осью вращения центральных нейтронных звёзд. Проанализирована зависимость полученных магнитных полей от возраста пульсара. Показано, что затухание магнитного поля происходит, в среднем, за время порядка миллиона лет.

Агапова Д.В., Завершинский Д.И., Белов С.А., Молевич Н.Е. «Оценка погрешностей, вносимых тепловым дисбалансом на параметры корональных структур, определяемые по наблюдениям распространяющихся медленных магнитоакустических волн» Краткие сообщения по физике Физического института им. П. Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН), 50, № 5, с. 38-46 (2023)

Проведено исследование влияния теплового дисбаланса на медленные магнитоакустические (МА) волны, распространяющиеся внутри магнитного слоя. Для параметров плазмы, соответствующих условиям “теплой” корональной петли, в приближении магнитного слоя была рассчитана фазовая скорость медленных МА-волн как функция их периода. Благодаря рассчитанной зависимости были оценены относительные погрешности определения значений напряженности магнитного поля и температуры с помощью данных волн. Оцененные погрешности показывают, что пренебрежение тепловым дисбалансом при рассмотрении медленных МА-волн в корональных структурах может стать причиной существенного расхождения между сейсмологическими и спектрометрическими оценками параметров плазмы.

Лукманов В.Р., Чашей И.В., Тюльбашев С.А. «Выбросы корональной массы и магнитная буря 27 февраля 2023 года по наблюдениям межпланетных мерцаний на радиотелескопе БСА ФИАН» Краткие сообщения по физике Физического института им. П. Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН), 50, № 7, с. 3-12 (2023)

Рассмотрены данные наблюдений межпланетных мерцаний, полученных на радиотелескопе Большая Синфазная Антенна (БСА) Физического института им. П.Н. Лебедева (ФИАН) перед началом и в период магнитной бури, длившейся в течение 33 часов в период с 26 по 28 февраля 2023 года. Усиление наблюдаемых мерцаний началось за 11 часов до начала магнитной бури на гелиоцентрическом расстоянии 0.8 астрономических единиц. Модельные расчеты, использующие двумерные динамические карты мерцаний, позволили оценить скорость выбросов корональной массы. Установлено, что магнитную бурю вызвал выброс корональной массы после вспышки M3.7, произошедшей за 34.5 часов до начала магнитной бури. Скорость распространения выброса корональной массы оценивается в 900 км/с. Начало магнитной бури предсказано с достаточно высокой точностью, около 0.5 часа. Спустя 23 часа после вспышки M3.7 в той же активной области произошла вспышка M6.3, после которой, предположительно, произошел новый выброс, приход которого к Земле продолжил длящуюся магнитную бурю.

Андрианов М.Н. «Эффективность эстафетной связи в канале миллиметрового диапазона на линии передачи данных «космический аппарат–наземная станция слежения»» Краткие сообщения по физике Физического института им. П. Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН), 50, № 7, с. 14-21 (2023)

Выполнен анализ достоверности передачи данных в условиях логарифмически-нормальных (логнормальных) амплитудных флуктуаций, определяемых дифракцией Фраунгофера на линии передачи сообщений «космический аппарат–наземная станция слежения» при когерентном методе приема сигналов в миллиметровом диапазоне. Канал передачи разбит на два интервала связи: космический аппарат дальнего космоса – околоземный космический аппарат; околоземный космический аппарат – наземная станция слежения через тропосферный канал. Выделены оптимальные частоты передачи сигналов в тропосферном канале по критерию минимизации вероятности ошибок и проанализированы возможности достижения высоких скоростей передачи данных.

Сомов Е.И., Бутырин С.А., Сомов С.Е., Сомова Т.Е. «Динамика причаливания и стыковки космического робота-манипулятора с геостационарным спутником» Известия Самарского научного центра Российской академии наук, 24, № 4, с. 155-160 (2022)

Рассматриваются задачи управления космическим роботом-манипулятором в процессе причаливания и стыковки с геостационарным спутником связи при стыковочном механизме класса «штырь–конус». Выполнен анализ динамики при вариации условий причаливания и представлены результаты компьютерной имитации. Ключевые слова: геостационарный спутник, космический робот, причаливание, стыковка, управление, динамика. DOI: 10.37313/1990-5378-2022-24-4-155-160

Сомов Е.И., Бутырин С.А., Сомов С.Е., Сомова Т.Е. «Робастное управление космическим роботом-манипулятором при обслуживании геостационарного спутника связи» Известия Самарского научного центра Российской академии наук, 24, № 4, с. 161-167 (2022)

Разработаны методы робастного управления космическим роботом-манипулятором при полётном обслуживании геостационарного спутника связи – замене топливных баков, панелей солнечных батарей и других сменяемых компонентов системы управления движением спутника, что приводит к значительным изменениям инерционных параметров жесткого сцепления космического робота с геостационарным спутником. Представляются результаты компьютерной имитации типовых динамических процессов при техническом обслуживании геостационарного спутника связи. Ключевые слова: геостационарный спутник связи, космический робот, полётное обслуживание, робастное управление. DOI: 10.37313/1990-5378-2022-24-4-161-167

Сомов Е.И., Бутырин С.А., Сомов С.Е., Сомова Т.Е. «Согласованное наведение и управление мини-спутниками в низкоорбитальных группировках космического землеобзора» Известия Самарского научного центра Российской академии наук, 25, № 2, с. 88-96 (2023)

Исследуются проблемы согласованного наведения и управления мини-спутниками в низкоорбитальных группировках землеобзора. Синтез законов наведения основан на явных соотношениях, которые связывают движение изображения в фокальной плоскости телескопа с пространственным движением спутника относительно поверхности Земли. Представлены разработанные алгоритмы площадной съемки, которая выполняется группировками мини-спутников на солнечно-синхронных орбитах, и результаты компьютерной имитации, демонстрирующие их эффективность. Ключевые слова: площадная космическая съемка, группировка мини-спутников, наведение и управление. DOI: 10.37313/1990-5378-2023-25-2-88-96

Костин А.В. «Анализ нагрева печатных проводников печатных плат на металлическом основании для приборов космических аппаратов при импульсном токе» Физика волновых процессов и радиотехнические системы, 25, № 4, с. 59-66 (2022)

Приводятся результаты анализа нагрева печатных проводников печатных плат, установленных на металлическое основание, бортовых приборов космических аппаратов при протекании через них импульсного тока. Рассматриваются тепловые переходная и импульсная характеристики системы, состоящей из печатного проводника и печатной платы. Приводится анализ зависимости скорости нарастания температуры печатных проводников и длительности протекания переходных процессов от линейных размеров элементов системы. В статье отмечено, что сильнее всего время протекания переходных процессов зависит от толщины слоя изоляционных материалов. Все результаты получены в процессе моделирования переходных процессов в ANSYS 2019 R1 модуль Transient Thermal. Даны практические рекомендации по учету тепловых переходных процессов в печатных проводниках при проектировании печатных плат.

Горячкин О.В., Борисенков А.В., Лифанов А.С. «Характеристики обнаружения и особенности обработки сигналов воздушных объектов на радиолокационных изображениях космических радиолокаторов с синтезированной апертурой» Физика волновых процессов и радиотехнические системы, 25, № 4, с. 79-87 (2022)

Рассмотрены возможности обнаружения воздушных движущихся целей космическими радиолокаторами с синтезированием апертуры, использующими режим интерферометрии вдоль пути. Описана методика расчета отношения сигнал–шум, характеристик обнаружения воздушных целей в режиме селекции движущихся целей. На основании расчетов показано, что динамика подстилающей поверхности, вызванная колебаниями травы, листвы или взволнованной морской поверхности, существенно снижает возможности по обнаружению воздушных объектов космическими радиолокаторами с синтезированием апертуры в режиме селекции движущихся целей. Показано на примерах существующих космических радиолокаторов с синтезированием апертуры, что при использовании метода интерферометрии вдоль пути, как минимум двух интерферометрических баз и дофокусировки по отметкам ярких движущихся целей в канале селекции движущихся целей эффективность процедуры обнаружения может быть достаточной для практических применений. Однако область малых значений радиальной скорости остается «слепой» зоной при любых конфигурациях мультибазовой схемы и может быть уменьшена только повышением энергетического потенциала радиолокаторов с синтезированием апертуры.

Глушанков Е.И., Царик В.И. «Практическая реализация пространственно-временной фильтрации спутниковых навигационных сигналов в реальном времени» Физика волновых процессов и радиотехнические системы, 26, № 2, с. 64-69 (2023)

Обоснование. Задача построения помехозащищенных приемников спутниковых навигационных сигналов является весьма актуальной в связи с повышенной уязвимостью таких сигналов к воздействию помех, количество источников которых постоянно растет. Цель. Построить пространственно-временной адаптивный фильтр и реализовать его работу в реальном времени в составе помехозащищенной спутниковой навигационной системы. Методы. На основе алгоритма пространственной обработки спутниковых сигналов получен пространственно-временной фильтр, приспособленный под реализацию в реальном времени. Описана аппаратура, выбранная для приема спутниковых навигационных сигналов, практической реализации алгоритма фильтрации и демодуляции обработанного сигнала. Проведено компьютерное моделирование фильтрации и демодуляции записей сигналов с использованием полученного алгоритма, а также эксперименты по обработке спутниковых сигналов с разным количеством внешних помех в реальном времени с использованием построенного помехозащищенного приемника. Результаты. В результате моделирования и испытаний построенной установки получены значения характеристик работы системы помехозащищенной навигации, соответствующие качественному решению задачи подавления помех в спутниковом навигационном сигнале. Заключение. Модель цифровой обработки, основанная на полученном пространственно-временном фильтре, адекватно описывает процесс подавления помех в реальном спутниковом сигнале. Полученный помехозащищенный приемник спутниковых навигационных сигналов работоспособен и может использоваться на практике.

Дертеев С.Б., Гаваев Б.С., Шивидов Н.К., Михаляев Б.Б. «Радиационное затухание медленных магнитозвуковых волн в короне звезд» Ученые записки физического факультета МГУ, № 6, с. 2260801 (2022)

В приближении магнитной гидродинамики рассматриваются нестационарные процессы в солнечных корональных структурах, которые индентифицируются как волны сжатия. Для изучения быстрого затухания этих волн применены эффекты теплопроводности и радиационных потерь, точнее – эффект дисбаланса между нагревом и энергетическими потерями. Поведение волн сильно меняется в зависимости от параметров корональных петель, что требует точности в их определении. Результаты расчетов зависят также от точности аппроксимации функции нагрева/потерь. В зависимости от этих условий в затухании медленных магнитозвуковых волн решающую роль может играть как эффект теплопроводности, так и дисбаланс между нагревом и энергетическими потерями. Эффекты теплопроводности и дисбаланса между нагревом и потерями приводят не только к затуханию волны, но и к ее дисперсии.

Селиверстов А.В. «Диаграмма Минковского как средство наглядности при изучении кинематики СТО» Ученые записки физического факультета МГУ, № 6, с. 2261001 (2022)

Обобщён опыт преподавания кинематики специальной теории относительности (СТО) с опорой на наглядное представление пространства Минковского – диаграмму Минковского, при котором основные эффекты СТО, такие как замедление времени и сокращение длины, выводятся с помощью геометрических построений на этой диаграмме и понятий <<событие>> и <<измерение>>.

Иванова А.Д., Журов Д.П. «Установка TAIGA-IACT: разработка нового метода юстировки зеркал и критерия отбора экспериментальных данных» Ученые записки физического факультета МГУ, № 2, с. 2320201 (2023)

Атмосферные черенковские телескопы (АЧТ) установки TAIGA-IACT входят в состав астрофизического комплекса TAIGA, расположенного в Тункинской долине (республика Бурятия, Россия), в 50 км от озера Байкал. Комплекс представляет собой гибридную систему детекторов и создается для решения широкого круга фундаментальных задач физики космических лучей и гамма-астрономии. В докладе приведен результат юстировки первого АЧТ при помощи нового, в рамках установки TAIGA-IACT, метода Боке. Также представлен разработанный критерий отбора экспериментальных данных на основе параметра предельной звездной величины.

Moнxoeв P.Д. «Сцинтилляционные эксперименты в составе астрофизического комплекса TAIGA» Ученые записки физического факультета МГУ, № 2, с. 2320202 (2023)

Сцинтилляционные установки Tunka-Grande и TAIGA-Muon входят в состав астрофизического комплекса TAIGA. Данный комплекс располагается в Тункинской долине (республика Бурятия, Россия), в 50 км от озера Байкал и нацелен на решение фундаментальных вопросов физики космических лучей и гамма-астрономии. В статье приведен обзор установок Tunka-Grande и TAIGA-Muon. Представлены научные результаты, полученные по экспериментальным данным установки Tunka-Grande за первые 5 лет ее работы. Указаны перспективы исследования первичного космического излучения в диапазоне энергии 10¹⁴–10¹⁸ эВ.

Попель С.И., Захаров А.В., Зеленый Л.М. «Пылевая плазма в окрестностях Луны: современные исследования и новые перспективы» Физика плазмы, 49, № 1, с. 12-24 (2023)

Приведен краткий обзор исследований по пылевой плазме над поверхностью Луны, выполненных за последнее время в Институте космических исследований РАН. Исследования связаны с будущими миссиями “Луна-25” и “Луна-27”, в рамках которых будут исследоваться свойства пыли и пылевой плазмы над лунной поверхностью. Рассмотрены проблемы формирования пылевой плазмы над освещенной частью Луны, в области лунного терминатора, влияния магнитных полей на окололунную пылевую плазму, влияния на результаты измерений посадочного модуля космического аппарата. Сформулированы нерешенные проблемы, касающиеся изучения окололунной пылевой плазмы.

Морозова Т.И., Попель С.И. «Проявления модуляционной неустойчивости в ионосфере Земли, включая хвосты метеороидов» Физика плазмы, 49, № 1, с. 42-47 (2023)

Описан механизм модуляционного взаимодействия различных волновых мод в хвостах метеороидов. Модуляционная неустойчивость различных мод колебаний может приводить к возникновению ряда наблюдательных эффектов в метеороидных хвостах таких, как электрофонные шумы. В частности, это может быть модуляционная неустойчивость электромагнитных волн от ударной волны метеороида, связанная с пылевой звуковой модой, а также модуляционая неустойчивость нижнегибридных и ленгмюровских волн. В первом случае могут рождаться волны, которые потом преобразуются в звуковые, когда дойдут до поверхности Земли. В двух последних случаях могут возникать магнитные поля, величины которых сравнимы с наблюдаемыми магнитными полями во время экспериментов с магнитометрами, а также распространяться поперечные электромагнитные колебания, которые, достигая поверхности Земли, могут восприниматься как электрофонные шумы, слышимые одновременно с пролетом метеороидов. Рассматривается влияние вспышек метеоров на параметры пылевой плазмы хвостов метеороидов в зависимости от высоты пролета метеорных тел. Оценены характерные концентрации пылевых частиц в хвостах метеороидов во время вспышек от высоты. Показано на примере модуляционной неустойчивости электромагнитных волн, связанной с пылевой звуковой модой, как концентрация пылевых частиц, увеличенная во время вспышек, будет влиять на величину инкрементов неустойчивости и условия ее развития. Ключевые слова: метеороиды, метеороидный след, плазменно-пылевые процессы, пылевая плазма, дробление метеорного тела, электрофонные звуки, пылевые частицы в атмосфере Земли, модуляционное взаимодействие, ленгмюровские волны, нелинейные процессы

Резниченко Ю.С., Дубинский А.Ю., Попель С.И. «Плазменно-пылевая система в марсианской ионосфере» Физика плазмы, 49, № 1, с. 57-66 (2023)

Представлена теоретическая модель, описывающая возможный механизм формирования и эволюции плазменно-пылевых облаков, зафиксированных в марсианской ионосфере аппаратом Mars Science Laboratory Curiosity в марте 2021 г. Модель описывает, в частности, седиментацию пылевых частиц в пересыщенных парах углекислого газа, рост пылевых зародышей за счет нуклеации углекислого газа, процессы зарядки пылевых частиц, а также временные изменения электронной и ионной концентраций ионосферной плазмы. Показано, что в рамках данной модели оказывается возможным проиллюстрировать образование слоистой структуры пылевого облака, характерное время седиментации которого составляет несколько минут. Рассчитаны характерные размеры пылевых частиц, соответствующие результатам измерений. Кроме того, рассчитаны характерные заряды пылевых частиц в случаях наличия и отсутствия фотоэффекта. Показано, что при отсутствии фотоэффекта пылевые частицы приобретают отрицательный заряд и, кроме того, наблюдается понижение концентраций ионов и электронов плазмы. В случае наличия фотоэффекта частицы с металлическими примесями несут на себе положительный заряд, концентрация электронов плазмы при этом повышается при сохранении понижения ионной концентрации. Ключевые слова: пылевая плазма, пылевые структуры, пылевые частицы, ионосфера, Марс, процессы зарядки

Скворцова Н.Н., Степахин В.Д., Борзосеков В.Д., Сорокин А.А., Малахов Д.В., Качмар В.В., Колик Л.В., Кончеков Е.М., Гусейн-заде Н.Г., Ахмадуллина Н.С., Воронова Е.В., Шишилов О.Н. «Микроволновые плазменные имитационные эксперименты по осаждению лунной пыли на пластины металлов» Физика плазмы, 49, № 1, с. 75-84 (2023)

Представлены экспериментальные результаты по осаждению заряженных частиц, имитирующих левитирующую пыль реголита (пылевую плазму) на Луне, на металлические пластины. Эксперимент основан на аналогии физико-химических процессов, развивающихся в реголите при микроволновом разряде, возбуждаемом излучением мощного гиротрона, в лабораторном эксперименте в порошке реголита (лунной пыли) с процессами, которые происходят на Луне при бомбардировке ее поверхности микрометеоритами. Исследуется воздействие левитирующего облака пыли на пластины из молибдена и тантала. Результаты сравниваются с экспериментом по воздействию пыли на пластины из нержавеющей стали. Показано, что на пластины металлов (размер которых составляет 10×40 мм²) осаждаются частицы пыли в виде сфероидов различной величины. Распределение этих частиц по размерам и химический состав покрытия соответствовал лунному реголиту. Установлено, что на равномерность осаждения пыли возможно повлиять, произведя предварительную обработку пластин металлов с помощью низкотемпературной плазмы прямого пьезоразряда. Продемонстрировано, что полученная в лабораторных условиях левитирующая пыль (ансамбли заряженных частиц реголита) может быть использована для имитационных экспериментов для изучения модификации поверхности разных материалов и разработки способов очистки космической техники в условиях лунных экспедиций. Ключевые слова: лунная пыль, лунный реголит, низкотемпературная плазма, микроволновый (СВЧ) разряд, гиротрон, пьезоразряд, цепные плазмохимические процессы, поверхность, тантал, молибден, модификация поверхности

Федотова М.А., Климачков Д.А., Петросян А.С. «Волновые процессы в плазменной астрофизике» Физика плазмы, 49, № 3, с. 209-259 (2023)

Обсуждаются теоретические исследования волновых процессов во вращающейся астрофизической плазме. Особое внимание уделено новым теоретическим моделям астрофизической плазмы, таким как магнитогидродинамическое приближение мелкой воды и неупругое приближение наряду с часто применяемым приближением Буссинесска. Помимо традиционного приближения для силы Кориолиса обсуждаются эффекты, вызванные ее нетрадиционным представлением, учитывающим горизонтальную составляющую вращения. Подробно описаны линейные волны в такой плазме и обсуждаются их дисперсионные характеристики. Приведен обзор неустойчивостей в астрофизической плазме вследствие нелинейных эффектов. Ключевые слова: магнитная гидродинамика, мелкая вода, приближение Буссинеска, неупругое приближение, волны, нелинейные волны, параметрические неустойчивости

Дайнеко А.В., Никифоров В.Г. «Обзор состояния и перспектив развития и применения отечественных многослойных пьезоактюаторов для ракетно-космической техники и наземной космической инфраструктуры» Нано- и микросистемная техника, 24, № 6, с. 307-322 (2022)

Дан обзор состояния разработок и областей применения актюаторов в мире. Описан способ и технология изготовления отечественных многослойных пьезоэлементов методом шликерного литья из пьезоматериала системы ЦТС и многослойных пьезоэлектрических актюаторов на их основе. Отмечено, что по своему техническому уровню многослойные отечественные пьезоизделия соответствуют лучшим зарубежным образцам. Предварительные исследования многослойных пьезоэлектрических изделий в России и за рубежом подтвердили их уникальные возможности при работе в приборах космического приборостроения и наземных структур контроля и управления космическими объектами. Приведены результаты исследований применения многослойных пьезоизделий АО "НИИ "Элпа" и их зарубежных аналогов в системах. Описаны различные варианты конструкций пьезоэлектрических платформ угловых и линейных перемещений с нанометрической точностью. Выбраны оптимальные варианты конструкции на основе специальных многослойных пьезоактюаторов АПМ-1 и АПМ-2 для их применения в приборах ракетно-космической техники и наземной космической инфраструктуры. Разработанная в АО "НИИ "Элпа" технология позволяет создавать перспективные многослойные пьезоизделия различного класса и назначения для приборов ракетно-космической техники и наземной космической инфраструктуры.

Челноков Ю.Н., Сапунков Я.Г., Логинов М.Ю., Щекутьев А.Ф. «Прогноз и коррекция орбитального движения космического аппарата с использованием регулярных кватернионных уравнений и их решений в переменных Кустаанхеймо–Штифеля и изохронных производных» Прикладная математика и механика, 87, № 2, с. 124-156 (2023)

Рассмотрены предложенные нами ранее регулярные кватернионные уравнения орбитального движения космического аппарата (КА) в четырехмерных переменных Кустаанхеймо–Штифеля (KS-переменных), в которых в качестве новой независимой переменной используется переменная, связанная с реальным временем дифференциальным соотношением (преобразованием времени Зундмана), содержащим расстояние до центра притяжения, а также построены различные новые регулярные кватернионные уравнения в этих переменных и в регулярных кватернионных оскулирующих элементах (медленно изменяющихся переменных), в которых в качестве новой независимой переменной используется половинная обобщенная эксцентрическая аномалия, широко используемая в небесной механике и механике космического полета. В качестве дополнительных переменных в этих уравнениях используются кеплеровская энергия и время. С использованием этих уравнений построены кватернионные уравнения и соотношения в вариациях KS-переменных и их первых производных и в вариациях кеплеровской энергии и нового времени, а также найдены изохронные производные от KS-переменных и их первых производных и матрица изохронных производных для эллиптического кеплеровского движения КА, необходимые для решения задач прогноза и коррекции его орбитального движения. Приведены результаты сравнительного исследования точности численного интегрирования ньютоновских уравнений пространственной ограниченной задачи трех тел (Земля, Луна и КА) в декартовых координатах и регулярных кватернионных уравнений этой задачи в KS--переменных, показывающие, что точность численного интегрирования этих уравнений значительно выше (на несколько порядков) точности численного интегрирования уравнений в декартовых координатах. Это обосновывает целесообразность использования для прогноза и коррекции орбитального движения КА регулярных кватернионных уравнений орбитального движения КА и построенных в статье на их основе кватернионных уравнений и соотношений в вариациях.

Пундхир Девбрат, Сингх Бирбал, Сингх Раджпал «Статистическое исследование широтного ионосферного отклика на кольцевое солнечное затмение 21 июня 2020 года с использованием вейвлет-преобразования» Известия РАН. Физика атмосферы и океана, 59, № 2, с. 245-248 (2023)

Ионосфера – это очень сложная и изменчивая часть атмосферы, находящаяся под воздействием солнечной активности. Солнечное затмение является одним из явлений, которое оказывает большое влияние на ионосферу. В данном исследовании мы проанализировали данные по общему содержанию электронов (ОСЭ) за период времени 07–21 июня 2020 года на 11-ти станциях IGS-TEC (включая одну GPS станцию Аgra), в том числе, соответствующие солнечному затмению 21 июня 2020 года. Вариации OCЭ относительно средних значений OCЭ показали более низкие значения в день затмения по сравнению с другими днями, за исключением некоторых станций, таких как Agra (≈2 TECU¹), BHR4 (≈1 TECU), IISC (≈0.5 TECU), которые показали повышенные вариации ОСЭ. Эти данные анализировались с помощью методов вейвлет-преобразования, таких как непрерывное вейвлет-преобразование (CWTs) и вейвлет-разложение на среднее значение, сумму и произведение данных ОСЭ по 11 станциям за период с 9:30 утра до 3:30 вечера в день затмения. Полученные результаты очень хорошо согласуются с нашими статистическими данными и наилучшим образом характеризуют вариации ОСЭ во время солнечного затмения. Вейвлет-разложение вариаций ОСЭ показало, что они подвержены глобальному влиянию солнечного затмения. Эти вариации интерпретируются с точки зрения механизмов их возникновения, имеющихся в литературе. Ключевые слова: солнечное затмение, ионосфера, GPS, IGS, ОСЭ, вэйвлет-преобразование

Суетин Б.П., Жмур В.В., Чхетиани О.Г. «Бароклинная модель большого Красного пятна Юпитера» Известия РАН. Физика атмосферы и океана, 59, № 3, с. 286-298 (2023)

Предлагается квазигеострофическая бароклинная модель Большого Красного пятна на Юпитера как локализованного вихревого образования в непрерывно стратифицированной вращающейся атмосфере под действием горизонтального течения со сдвигом в приближении f-плоскости. На основе теории эллипсоидальных вихрей получена аналитическая связь геометричеких размеров вихря, потенциальной завихренности вихревого ядра и характеристик фонового течения. Использованы измерения ряда характеристик как вихря, так и фонового течения в миссиях Voyager 1 (1979), Galileo (1996), Cassini (2000). На основе теории получена оценка вертикального размера Большого Красного пятна Юпитера, согласующаяся с экспериментальными данными космического зонда Voyager 1 (1979). Ключевые слова: Большое Красное пятно Юпитера (БКПЮ), мезомасштабный вихрь, вертикальный размер БКПЮ

Воробьев В.Г., Ягодкина О.И. «Особенности структуры высыпаний дневного полярного каспа при северном межпланетном магнитном поле» Известия РАН. Серия физическая, 86, № 12, с. 1804-1809 (2022)

Рассмотрены уникальные траектории спутников DMSP относительно дневного полярного каспа, позволяющие на временных интервалах 2–3 мин определить характеристики каспенных высыпаний в различных секторах местного геомагнитного времени. Показано, что широтные размеры каспа зависят от местного геомагнитного времени и существенно различаются в предполуденном и послеполуденном секторах. В каспе может наблюдаться как крупномасштабный тренд изменения потоков энергии ионов с изменением местного геомагнитного времени, так и более мелкомасштабные вариации потоков энергии с долготными размерами ∼100–150 км. Широтные размеры каспа определяются, главным образом, динамическим давлением солнечного ветра (Psw). При уровне Psw=17–19 нПа ширина каспа составляет 2.0–2.5° широты, в то время как при Psw∼1.0 нПа – только ∼0.3°.

Бархатов Н.А., Ревунов С.Е., Бархатова О.М., Ревунова Е.А. «Сопоставление низкочастотных характеристик модельного спирального магнитного облака солнечного ветра с наблюдаемыми возмущениями» Известия РАН. Серия физическая, 87, № 2, с. 232-240 (2023)

Представлены результаты сопоставления аналитического исследования особенностей радиального распределения магнитогидродинамические возмущений компонент магнитного поля в теле модельного магнитного облака солнечного ветра с данными по реальному облаку, зарегистрированному на космическом аппарате. Аналитико-численное решение для возмущений выполнено в цилиндрической системе координат для облака, представленного бессиловой цилиндрической трубкой со спиральным магнитным полем. Полученное общее представление о радиальном распределении компонент магнитного поля в теле магнитного облака согласуется с зарегистрированными параметрами возмущений магнитного поля на патрульном космическом аппарате и подтверждается объективным корреляционным анализом. Совместная постобработка результатов счета и сопоставляемых с ними реальных данных усиливает согласованность, что свидетельствует об адекватности примененного магнитогидродинамического подхода к анализу колебаний в модельном теле магнитного облака.

Сецко П.В. «Моделирование токового слоя в хвосте магнитосферы Юпитера» Известия РАН. Серия физическая, 87, № 2, с. 248-253 (2023)

Представлены результаты численного моделирования токового слоя в ближнем хвосте магнитосферы Юпитера с целью оценить возможный диапазон параметров этого слоя в зависимости от наличия горячих ионов серы и кислорода. Характеристики полученных стационарных конфигураций токового слоя, образованного встречными потоками либо одних протонов, либо одних ионов кислорода, либо одних ионов серы, хорошо согласуются с данными аппарата Juno.

Белаховский В.Б., Пилипенко В.А., Сахаров Я.А., Селиванов В.Н. «Рост геомагнитно-индуцированных токов во время геомагнитных бурь, вызванных корональным выбросом массы и высокоскоростным потоком солнечного ветра, в 2021 году» Известия РАН. Серия физическая, 87, № 2, с. 271-277 (2023)

Проанализирован рост геомагнитно-индуцированных токов (ГИТ), регистрируемых в ЛЭП на Кольском полуострове, во время двух типов магнитных бурь: вызванной приходом магнитного облака при корональном выбросе массы (CME) и высокоскоростным потоком солнечного ветра, создающим коротирующую область взаимодействия (CIR). Относительная эффективность CIR бури (отношение максимальных значений ГИТ и |Dst| индекса) оказалась почти в 3 раза больше, чем для CME бури. Это вызвано большим вкладом Pi3 геомагнитных пульсаций и связанных с ними среднемасштабных вихревых токовых систем в ионосфере.

Белов А.В., Шлык Н.С., Абунина М.А., Белова Е.А., Абунин А.А., Папаиоанноу А. «Протонные возрастания и Форбуш-эффекты с одними и теми же солнечными источниками» Известия РАН. Серия физическая, 87, № 7, с. 1005-1009 (2023)

Сравниваются характеристики Форбуш-эффектов и солнечных протонных событий, вызванных одним и тем же солнечным источником (корональным выбросом массы и связанной с ним солнечной вспышкой). Выбран диапазон гелиодолгот (Е04–W35), в котором вспышки ассоциированы как с Форбуш-эффектами, так и солнечными протонными событиями у Земли. Независимо рассматривались солнечные протонные события для разных энергий (E>0, >100 МэВ) и с разными порогами потоков, а также GLE (наземные возрастания солнечных космических лучей). Результаты проанализированы в сравнении с контрольной группой вспышек в той же гелиодолготной зоне, не приводивших к солнечным протонным событиям. Показано, что корональные выбросы массы, связанные с солнечными протонными событиями, с большой вероятностью вызывают значительный Форбуш-эффект на орбите Земли и геомагнитную бурю. Ускорительная и модулирующая эффективности таких солнечных явлений взаимосвязаны, что, в основном, объясняется высокими скоростями корональных выбросов массы. На практике данные результаты могут применяться для улучшения прогнозов геомагнитных бурь и Форбуш-эффектов.

Ишков В.Н. «Прогноз солнечных вспышечных явлений: солнечные протонные события» Известия РАН. Серия физическая, 87, № 7, с. 1010-1013 (2023)

С современных позиций рассматриваются вопросы прогноза солнечных вспышечных событий – единственного источника высокоэнергичных протонов, как от самого процесса энерговыделения, так и от сопровождающих его динамических явлений: ударных волн и корональных выбросов вещества, распространяющихся от места выделения энергии. Возможность прогноза самих вспышечных событий обеспечивает взаимодействие новых всплывающих магнитных потоков с магнитными полями активных областей и вне их, но всегда на линии раздела полярностей. Появление солнечных протонов во вспышечном событии определяется характеристиками во всем спектре его излучения, локализацией его на Солнце и параметрами его коронального выброса вещества.

Павленко Д.В., Роденко С.А.(от имени коллаборации PAMELA) «Предварительные результаты поиска ядер гелия в солнечных энергичных событиях по данным эксперимента PAMELA» Известия РАН. Серия физическая, 87, № 7, с. 1014-1017 (2023)

Обсуждаются предварительные результаты анализа данных научного эксперимента PAMELA, в частности, восстановления энергетических спектров солнечных энергичных частиц – ядер гелия во время вспышек и корональных выбросов масс за период с 2006 по 2016 год. PAMELA – международный космический эксперимент, основной задачей которого является измерение спектров частиц и античастиц в космическом излучении в широком диапазоне энергий, в том числе солнечных энергичных частиц. С помощью данных эксперимента возможен анализ потоков солнечных частиц в диапазоне от ∼80 МэВ до нескольких ГэВ. Для восстановления спектров ядер гелия разработаны методы идентификации частиц и оценки эффективности отбора.

Подзолко М.В., Калегаев В.В., Устинов К.А. «Характеристики солнечных протонных событий в периоды инверсии магнитного поля Солнца за последние 6 солнечных циклов» Известия РАН. Серия физическая, 87, № 7, с. 1018-1022 (2023)

Рассмотрены характеристики солнечных протонных событий в периоды инверсии магнитного поля Солнца в 19–24 циклах солнечной активности. В каждом из этих солнечных циклов найдены интервалы времени длительностью 8–12 месяцев, приходящиеся на время инверсии поля Солнца, во время которых число солнечных событий, суммарный и максимальный флюенс протонов ниже и энергетические спектры мягче, чем в равные по длительности периоды времени до и после этого. В большинстве рассмотренных циклов указанные периоды наступают после максимума цикла или во время локальных “минимумов Гневышева”.

Струминский А.Б., Григорьева И.Ю., Логачев Ю.И., Садовский А.М. «Солнечные релятивистские электроны и протоны 28 октября 2021 года (GLE 73)» Известия РАН. Серия физическая, 87, № 7, с. 1023-1027 (2023)

Рассматривается протонное событие 28 октября 2021 года, сопровождавшееся первым в текущем 25 цикле (73 в истории наблюдений) наземным возрастанием интенсивности космических лучей (GLE73). Период развития родительской вспышки с наибольшим энерговыделением длился более 10 мин, в процессе которого происходили: ускорение коронального выброса массы и, одновременно, ускорение заряженных частиц до релятивистских энергий. Подобие временных профилей интенсивности релятивистских электронов и протонов на орбите Земли, свидетельствует о стохастическом механизме их ускорения. Эруптивная вспышка X1.0 28 октября 2021 года в жестком рентгеновском излучении (>100 кэВ) по временным характеристикам подобна вспышке M5.1 17 мая 2012 г. с координатами N11W76 (GLE71). Относительно позднее начало возрастания потоков релятивистских электронов и протонов на орбите Земли в событии GLE73 по сравнению с событием GLE71 объясняется расположением вспышки 28 октября 2021 г. (S26W05) и вылетом коронального выброса массы в южном направлении.

Ковалев И.И., Олемской С.В., Сдобнов В.Е., Дмитриева А.Н., Шутенко В.В. «Мониторинг гелиосферы, магнитосферы и атмосферы по эффектам в космических лучах в августе 2018 года» Известия РАН. Серия физическая, 87, № 7, с. 1028-1031 (2023)

Выполнено разделение вариаций космических лучей на составляющие межпланетного, магнитосферного и атмосферного происхождения. Исследование проводилось по данным наземных измерений космических лучей на мировой сети нейтронных мониторов с привлечением данных комплекса мюонных телескопов в Якутске и мюонного годоскопа УРАГАН (Москва). Исправления на температурный эффект модифицированным методом спектрографической глобальной съемки для события в августе 2018 г. не проводилось. Получены временные траектории изотропного потока первичных частиц разных жесткостей, питч-угловой анизотропии космических лучей, ориентации межпланетного магнитного поля, изменения жесткости геомагнитного обрезания в Иркутске и среднемассовой температуры атмосферы в пунктах наблюдений заряженных компонент.

Мухин П., Михайлов В.В., Михайлова А.В.(от имени коллаборации PAMELA) «Зависимость модуляции космических лучей от знака заряда по данным эксперимента PAMELA» Известия РАН. Серия физическая, 87, № 7, с. 1032-1034 (2023)

Для изучения солнечной модуляции потоков космических лучей с энергиями ниже 1 ГэВ методами машинного обучения получены соотношения потоков позитронов и электронов энергий от 100 до 500 МэВ, а также потоков электронов и протонов жесткостей 1–1.7 ГВ по данным эксперимента PAMELA за 2006–2016 годы. По наблюдаемым особенностям в полученных результатах по PAMELA, и сравнением их с данными эксперимента AMS-02, можно исследовать зависимость модуляции от знака заряда частиц, в частности в периоды около солнечного минимума 2009 года и максимума 2015 года.

Сирук С.А., Майоров А.Г., Юлбарисов Р.Ф. «Оценка эффективной энергии нейтронных мониторов на основе 27-дневных вариаций галактических космических лучей» Известия РАН. Серия физическая, 87, № 7, с. 1038-1041 (2023)

Предложен новый метод оценки эффективной энергии нейтронных мониторов, основанный на прямых наблюдениях 27-дневных вариаций галактических космических лучей, в частности, в эксперименте AMS-02 в максимуме 24 цикла солнечной активности (2014–2015 гг.). Для этого строится зависимость амплитуды 27-дневных вариаций от жесткости частиц, после чего определяется значение энергии, при котором амплитуда вариаций темпа счета нейтронного монитора в течение того же промежутка времени становится равной амплитуде, полученной в космических наблюдениях. Изучена зависимость восстановленной эффективной энергии нейтронного монитора от жесткости геомагнитного обрезания, полученная в результате обработки данных нескольких нейтронных мониторов.

Кириллов А.С., Вернер Р., Гинева В. «Исследование электронной кинетики молекулярного азота в средней атмосфере титана во время высыпания космических лучей» Известия РАН. Серия физическая, 87, № 7, с. 1056-1064 (2023)

Изучена кинетика триплетных состояний A³∑⁺_u, B³∏_g, W³Δ_u, B^'3∑^–_u, C³∏_u молекулярного азота на высотах средней атмосферы Титана во время высыпания в атмосферу космических лучей. В расчетах учтены внутримолекулярный и межмолекулярный перенос энергии электронов при неупругих столкновениях электронно-возбужденного молекулярного азота с молекулами N₂, CH₄ и CO. Исследовано взаимодействие электронно-возбужденных молекул N₂ с молекулами ацетилена С2Н2 и этилена С₂Н₄ в средней атмосфере Титана на высотах 50–250 км. Впервые показано доминирование реакций с метастабильным молекулярным азотом N₂(A³∑⁺_u) в образовании радикалов С₂Н и С₂Н₃ на данных высотах.

Гриб А.А., Павлов Ю.В. «К вопросу о фазовых переходах в окрестности черных дыр» Письма в ЖЭТФ, 116, № 8, с. 493-499 (2022)

Показано, что вблизи горизонта вращающихся черных дыр возможны температуры порядка температуры фазового перехода в модели Хиггса стандартной модели элементарных частиц. Даны численные оценки параметра расстояния от горизонта, а также испускаемого при столкновении частиц гравитационного и электромагнитного излучений.

Troitsky S.V. «Parameters of axion-like particles required to explain high-energy photons from GRB 221009A» Письма в ЖЭТФ, 116, № 11, с. 745-746 (2022)

DOI: https://doi.org/10.31857/S123456782223001X

Dzhappuev D.D., Afashokov Yu.Z., Dzaparova I.M., Dzhatdoev T.A., Gorbacheva E.A., Karpikov I.S., Khadzhiev M.M., Klimenko N.F., Kudzhaev A.U., Kurenya A.N., Lidvansky A.S., Mikhailova O.I., Petkov V.B., Podlesnyi E.I., Pozdnukhov N.A., Romanenko V.S., Rubtsov G.I., Troitsky S.V., Unatlokov I.B., Vaiman I.A., Yanin A.F., Zhuravleva K.V.(Carpet-2 Group) «Upper limits on the isotropic diffuse flux of cosmic PeV photons from Carpet-2 observations» Письма в ЖЭТФ, 117, № 3, с. 191-192 (2023)

DOI: https://doi.org/10.31857/S1234567823030023

Глушков А.В., Лебедев К.Г., Сабуров А.В. «Мюоны в ШАЛ с E0=1019 эВ по данным Якутской установки» Письма в ЖЭТФ, 117, № 4, с. 254-258 (2023)

Исследованы функции пространственного распределения частиц в широких атмосферных ливнях (ШАЛ) на Якутской установке наземными и подземными сцинтилляционными детекторами с порогом E_μ≡ 1.0×secτ ГэВ от космических лучей с энергией E₀≡10¹⁹эВ за период непрерывных наблюдений 1986–2016 гг. Использованы данные c зенитными углами τ ≤60°. Экспериментальные величины сравниваются с расчетными, выполненными по модели развития ШАЛ QGSJET-01-d из пакета программ CORSIKA. Вся совокупность рассмотренных данных указывает на вероятный состав космических лучей, близкий к протонному.

Резниченко Ю.С., Дубинский А.Ю., Попель С.И. «К вопросу о формировании облаков в запыленной ионосфере Марса» Письма в ЖЭТФ, 117, № 6, с. 420-447 (2023)

Рассмотрены плазменно-пылевые облака в мезосфере Марса, наблюдаемые на высотах около 100 км. Перечислены особенности запыленной ионосферы Марса по сравнению с запыленной ионосферой Земли. Приведены уравнения модели, описывающей самосогласованным образом плазменно-пылевые структуры в ионосфере Марса, которая учитывает особенности, важные для ионосферы Марса, но не включаемые в рассмотрение при описании плазменно-пылевой системы в ионосфере Земли. Например, в случае Марса модель учитывает эффекты торможения пылевых частиц за счет налипания на них молекул конденсата. Приведен пример высотного распределения частиц, составляющих марсианские мезосферные облака, вычисленный на основе самосогласованной модели. Показано, что важным фактором, влияющим на формирование плазменно-пылевых облаков в ионосфере Марса, является неустойчивость Рэлея–Тейлора, которая приводит к тому, что плазменно-пылевые облака могут существовать лишь при достаточно малых значениях размеров составляющих их пылевых частиц, а также к тому, что имеется ограничение (сверху) на толщину плазменно-пылевого облака.

Глушков А.В., Сабуров А.В., Ксенофонтов Л.Т., Лебедев К.Г. «Загадка мюонов в ШАЛ сверхвысоких энергий по данным Якутской установки и эксперимента Ожэ» Письма в ЖЭТФ, 117, № 9, с. 651-657 (2023)

Рассмотрено пространственное распределение частиц широких атмосферных ливней от космических лучей в области энергий выше 10¹⁷ эВ, зарегистрированных на Якутской комплексной установке. Экспериментально измеренные плотности частиц сопоставляются с предсказаниями, полученными в рамках трех моделей адронных взаимодействий при сверхвысоких энергиях. Оценка массового состава, полученная из показаний наземных и подземных детекторов установки, согласуется с оценками, сделанными на основе измерений пространственного распределения черенковского излучения атмосферных ливней. Приводится сравнение с результатами прямых измерений мюонной компоненты, выполненных на установке Ожэ. Показано, что плотности потока мюонов, измеренные на Якутской установке, согласуются с флуоресцентными измерениями и не согласуются с мюонными результатами, полученными на установке Ожэ.

Volovik G.E. «On the global temperature of the Schwarzschild–de Sitter spacetime» Письма в ЖЭТФ, 117, № 11, с. 5-6 (2023)

DOI: https://doi.org/10.31857/S1234567823130025

Шекари М., Ханджанзадех А. «Надежный контроллер со скользящим режимом для управления двухосным трекером, предназначенным для точного отслеживания положения Солнца» Прикладная механика и техническая физика, 64, № 1, с. 194-206 (2023)

Предложен новый двухосный трекер, предназначенный для точного отслеживания положения Солнца. Для управления трекером используется контроллер со скручивающим скользящим режимом, обеспечивающий ориентацию фотоэлектрической панели перпендикулярно направлению солнечного излучения. Контроллер со скручивающим режимом создает спиральную кривую, в результате чего уменьшаются время конвергенции и "болтанка" (вибрация) трекера. Следовательно, контроллер со скручивающим скользящим режимом высокого порядка повышает эффективность работы трекера и сглаживает его движение без необходимости дифференцирования по времени скользящей переменной. При тестировании эффективности работы предложенного трекера, управляемого контроллером со скользящим режимом, были рассмотрены различные значения мощности солнечного излучения и температуры. Результаты моделирования показали, что предлагаемый контроллер извлекает максимальную электрическую энергию из солнечного излучения. Для оценки эффективности работы предложенного трекера сконструирован и протестирован его прототип. Ключевые слова: двухосный солнечный трекер, контроллер со скручивающим скользящим режимом высокого порядка, фотоэлектрическая панель, солнечная энергия

Учайкин В.В., Ерлыкин А.Д., Сибатов Р.Т. «Нелокальная (дробно-дифференциальная) модель переноса космических лучей в межзвёздной среде» Успехи физических наук, 193, № 3, с. 233-278 (2023)

Математическое моделирование распространения заряженных частиц в межзвёздной среде составляет ключевой аспект физики космических лучей. Совершенствование измерительных систем и обогащение статистики результатами внеземной астрономии стимулируют регулярную ревизию вычислительных моделей. Большинство используемых в настоящее время подходов основано на локальной модели нормальной диффузии, всё чаще становящейся объектом критического анализа. Неудовлетворённость этой моделью порождается, во-первых, её конфликтом с релятивистским принципом ограниченности скорости и, во-вторых, игнорированием специфики пространственных корреляций свойств турбулентной межзвёздной среды. В связи с этим в предыдущей обзорной статье первого автора (УФН 183 1175 (2013)) был высказан ряд соображений в пользу модели переноса космических лучей с применением дробно-дифференциальных операторов. Настоящий обзор продолжает изложение физических и математических особенностей дробно-дифференциальной теории, уделяя большее внимание процедуре включения характеристик межзвёздной среды в нелокальные операторы. Приводятся новые результаты, полученные в рамках такого подхода, производится их сопоставление и обсуждение.

Бескин В.С., Крауз В.И., Ламзин С.А. «Лабораторное моделирование струйных выбросов из молодых звёзд на установках с плазменным фокусом» Успехи физических наук, 193, № 4, с. 345-381 (2023)

На примере струйных выбросов из молодых звёзд показано, как лабораторное моделирование позволяет существенно продвинуться в понимании основных физических процессов, ответственных за образование и устойчивость этих удивительных объектов. В частности, обсуждается возможность моделирования струйных выбросов в лабораторном эксперименте на установке ПФ-3 в Национальном исследовательском центре “Курчатовский институт”. Многие свойства течений, полученных на экспериментальной установке, согласуются с основными характеристиками струйных выбросов, наблюдаемых в окрестности молодых звёзд

Грицык П.А., Сомов Б.В. «Современные аналитические модели ускорения и распространения электронов в солнечных вспышках» Успехи физических наук, 193, № 5, с. 465-490 (2023)

Представлен обзор современного состояния кинетической теории ускорения и распространения энергичных (тепловых и нетепловых) электронов во время солнечных вспышек. Подробно рассмотрены классические модели толстой мишени и их дальнейшее развитие – модели, учитывающие эффект обратного тока и ускорение электронов в коллапсирующих магнитных ловушках. Найдены аналитические решения соответствующих кинетических уравнений. На основе этих решений рассчитаны характеристики генерируемого энергичными электронами тормозного жёсткого рентгеновского излучения. Полученные результаты сравниваются с современными данными высокоточных спутниковых наблюдений вспышек. Рассчитана степень поляризации излучения и обсуждаются возможности её измерения в будущих космических экспериментах.

Шевченко В.Я., Козачук А.И., Михайлин А.И., Перевислов С.Н., Румянцев Б.В. «Структурная перестройка керамического материала, инициируемая высокоскоростным ударом» Письма в Журнал технической физики, 49, № 5, с. 22-25 (2023)

Рассматривается применение высокомодульных керамических материалов в условиях, моделирующих экранную защиту космических объектов от повреждений фрагментами техногенного мусора. Экспериментально исследовалось внедрение алюминиевой струи со скоростью ∼10 km/s в алюминиевую преграду, расположенную после экранов из хрупких материалов. Сравнительный анализ параметров остаточной каверны в преграде позволил выявить влияние структурной перестройки керамического материала на эффективность экранной защиты. Ключевые слова: экранная защита, техногенный мусор, керамические материалы.

Беляев Б.А., Сержантов А.М., Лексиков Ан.А., Бальва Я.Ф., Александровский А.А., Галеев Р.Г. «Высокоселективный волноводный полосно-пропускающий фильтр с уровнем подавления помех более 120 dB» Письма в Журнал технической физики, 49, № 10, с. 33-38 (2023)

Разработана и исследована конструкция волноводного полосно-пропускающего фильтра десятого порядка с дополнительной индуктивной связью между несмежными резонаторами. Индуктивную связь образует U-образный проводник с замкнутыми на экран концами, сформированный в крышке фильтра. Это обеспечивает не только температурную стабильность характеристик, но и технологичность изготовления конструкции. Высокая избирательность устройства обусловлена полюсами затухания, расположенными вблизи полосы пропускания, а также уровнем подавления помех в полосах заграждения, превышающим 120 dB. Потери в полосе пропускания изготовленного фильтра ∼0.8 dB при ее центральной частоте f₀=18.2 GHz и относительной ширине Delta f/f₀=1.5%. Небольшие габариты (135×30×10 mm) и вес (около 200 g) устройства, а главное, высокие электрические характеристики показывают перспективность его использования, например, в бортовых и наземных системах космической связи. Ключевые слова: полосно-пропускающий фильтр, волновод, резонатор, дополнительная связь.

Верещагин А.Н., Ерохин А.А., Гафаров Е.Р., Александрин А.М., Саломатов Ю.П., Стригова Е.А., Поленга С.В. «Оценка пространственно-поляризационной селекции антенн спутниковой навигации на основе анализа ошибки многолучевого распространения сигналов по двум отраженным сигналам» Письма в Журнал технической физики, 49, № 12, с. 27-30 (2023)

Проведена оценка ошибки, вносимой эффектом многолучевого распространения, в глобальных навигационных спутниковых системах для стационарного потребителя. На основе математической модели радиотрассы прямого и двух отраженных сигналов (многолучевая модель) получены результаты ошибки многолучевости для различных типов антенн высокоточного позиционирования. Ключевые слова: антенна, глобальные навигационные спутниковые системы (ГНСС), многолучевая интерференция, помехи, диаграмма направленности, огибающая ошибки многолучевости

Джанибеков В.А., Могилюк Ж.Г., Подувальцев В.В. «Теоретические исследования свободных колебаний орбитального маятника» Приборы, № 1, с. 9-15 (2023)

Статья посвящена теоретическому доказательству гипотезы проф. М.С. Хлыстунова о положениях устойчивости, исследованию метрологических характеристик, включая расчет значения периода свободных собственных колебаний орбитального маятника. Рассмотрена конструкция такого маятника, представляющая собой гантель с равными массами и свободно вращающаяся на оси в центре его масс. Показано, что решение дифференциального уравнения свободных колебаний маятника, размещенного на борту космического аппарата на околоземной космической орбите или на поверхности Земли, подтверждает гипотезу о наличии у маятника двух положений равновесия с одинаковой частотой собственных колебаний. Важным результатом настоящего исследования является вывод о том, что частота собственных колебаний орбитального маятника не зависит от длины гантели и величины ее масс.

Попель С.И. «Проявления аномальной диссипации в плазменно-пылевых системах» Физика плазмы, 49, № 1, с. 48-56 (2023)

Приведен краткий обзор исследований по пылевой плазме, в которых важное место занимает аномальная диссипация, связанная с процессами зарядки пылевых частиц. Отмечается, что аномальная диссипация является одной из основных особенностей, отличающих пылевую плазму от обычной (не содержащей заряженных пылевых частиц) плазмы. Особое внимание уделяется проявлениям аномальной диссипации в плазменно-пылевой системе у Луны и нелинейным волнам, распространяющимся в пылевой плазме. В случае пылевой плазмы у Луны, аномальную диссипацию связывают исключительно с процессами зарядки пылевых частиц. Учет аномальной диссипации позволяет определить, возможно ли использование приближения левитирующих пылевых частиц для описания окололунной пылевой плазмы, т.е. частиц, для которых можно считать, что имеет место баланс между действующими на частицу электростатической и гравитационной силами, или же проявления динамических эффектов (например, осцилляций тракторий пылевых частиц) существенны. При рассмотрении нелинейных волн процессы зарядки пылевых частиц воздействуют на форму нелинейной волны и приводят к ее деформации в смысле нарушения, например, осесимметричной структуры. В результате нелинейная волна приобретает характерные черты ударно-волновой структуры. Процессы поглощения ионов пылевыми частицами и кулоновских столкновений между ионами и пылевыми частицами приводят к уменьшению амплитуды нелинейного возмущения. Получено условие существования “слабодиссипативных” солитонов. Оказывается, что “слабодиссипативные” солитоны могут существовать до тех пор, пока они еще не очень сильно деформировались (в смысле нарушения осесимметричной структуры). При этом их амплитуда уменьшается. Проявления аномальной диссипации важны в пылевой плазме в лаборатории и природе, например, в окрестностях Луны, безатмосферных тел Солнечной системы, комет и т.д. Ключевые слова: пылевая плазма, аномальная диссипация, Луна, нелинейные волны, ударные волны, солитоны

Копнин С.И., Шохрин Д.В., Попель С.И. «Двумерное описание нелинейных волновых возмущений в запыленной магнитосфере Сатурна» Физика плазмы, 49, № 5, с. 582-589 (2023)

Представлено двумерное описание нелинейных пылевых звуковых волн в запыленной магнитосфере Сатурна, которая содержит электроны двух сортов (горячие и холодные), подчиняющиеся каппа-распределению, ионы магнитосферы, а также заряженные пылевые частицы. Для условий запыленной магнитосферы Сатурна приведен вывод уравнения Кадомцева–Петвиашвили, описывающего нелинейную динамику почти одномерных волновых структур. Рассмотрена возможность распространения локализованных волновых структур типа пылевых звуковых солитонов. Показано, что в условиях магнитосферы Сатурна существуют решения уравнения Кадомцева–Петвиашвили в виде одномерных солитонов и двумерных N-солитонов. Обсуждаются возможные наблюдения рассматриваемых солитонов в будущих космических миссиях. Ключевые слова: пылевая плазма, уравнение Кадомцева–Петвиашвили, пылевые звуковые солитоны, каппа-распределение, магнитосфера Сатурна