Козлов П.В., Забелинский И.Е., Быкова Н.Г., Герасимов Г.Я., Левашов В.Ю. «Излучательные характеристики ударно нагретого воздуха в видимой и инфракрасной областях спектра» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 138-146 (2023)

Измерены интегральные и временные спектральные характеристики ударно нагретого воздуха в интервале скоростей ударной волны от 7.35 до 10.4 км/с при давлении перед фронтом ударной волны p0=0.25 Торр. Эксперименты проведены на ударной установке DDST-M Института механики МГУ. Исследован диапазон волн излучения λ=600–1100 нм, соответствующий видимой и ближней инфракрасной областям спектра, в которых основной вклад в излучение дают атомарные линии азота и кислорода. Проведен анализ полученных интегральных по времени спектрограмм излучения. Выделены особенности временных осциллограмм для наиболее типичных атомарных линий спектра. Данные измерений сравниваются с экспериментальными данными других авторов.

Бунтов Г.В., Верховцева А.В., Забиякин А.С., Князев А.Н., Стальнов А.М. «Методы повышения точности стендового оборудования для наземной отработки прецизионных звёздных датчиков» Механика, управление и информатика, № 1, с. 199-203 (2013)

Приведены технические требования к точностным параметрам звёздного датчика и стендового оборудования, разрабатываемые в НПП «ОПТЭКС». Представлен состав стенда измерения угловых координат и описаны принципы работы его основных узлов.

Бунтов Г.В., Верховцева А.В., Забиякин А.С., Князев А.Н., Цилюрик А.И. «Методы объективного контроля точностных характеристик звёздного датчика» Механика, управление и информатика, 7, № 2, с. 246-253 (2015)

Рассмотрены методики измерений на стенде угловых координат, которые позволяют контролировать точность звёздного датчика по одиночной звезде на этапе его сборки и настройки.

Верховцева А.В., Забиякин А.С., Мозгунов Д.И., Соколов С.А., Цилюрик А.И. «Иерархический звёздный каталог, предназначенный для режима слежения звёздного датчика» Механика, управление и информатика, 7, № 2, с. 263-268 (2015)

Каталог, полный до некоторой звёздной величины, обычно слишком объёмен для режима слежения звёздного датчика. В работе предложены алгоритм и структуры данных, позволяющие в реальном времени эффективно фильтровать звёзды в соответствии с известной ориентацией датчика

Завгородний Д.С., Сокольский М.Н., Трегуб В.П., Полянский И.В. «Оптические системы малогабаритных сканеров дистанционного зондирования земли для космических аппаратов "Метеор-М"» Механика, управление и информатика, 7, № 2, с. 269-275 (2015)

Рассматриваются оптические системы ОС-100Т, ОС-125Т и ОС-180, разрабатываемые и изготавливаемые ОАО «ЛОМО» по заказу ИКИ РАН, для применения в составе многозональных съёмочных устройств (МСУ) среднего разрешения, входящих в состав научной аппаратуры космических аппаратов (КА) «Метеор-М» и «Метеор-МП». Каждая оптическая система состоит из объектива с фокусным расстоянием f, спектроделительного блока, обеспечивающего разделение полихроматического светового пучка на три спектральных канала с помощью дихроических зеркал, и полосовых светофильтров, установленных на выходных окнах спектроделителя, куда присоединяются оптико-электронные приёмники – ПЗС-линейки или матрицы (прибор с зарядовой связью; англ. CCD, charge-coupled device).

Гульельми А.В., Клайн Б.И., Завьялов А.Д., Зотов О.Д. «Основы феноменологической теории землетрясений» Вулканология и сейсмология, 17, № 5, с. 84-94 (2023)

Феноменология представляет собой единство принципов и методов исследования сущности явлений. Данная статья является конспективным обзором цикла работ, выполненных авторами за прошедшие десять лет. Общая направленность работ состоит в том, что феноменологические идеи физики используются для анализа землетрясений. Образцом феноменологической теории является термодинамика. Электродинамика Максвелла также является совершенным образцом феноменологической теории. Феноменология землетрясений еще далеко не достигла такого уровня. В системе рационального знания о геодинамике мы пока что достигли статуса предварительного представления о предмете, методах и задачах будущей феноменологической теории землетрясений. Тем не менее, уже на данном этапе отчетливо видна перспективность предлагаемого подхода к построению теории. В статье на конкретных примерах показано, что при поиске основ теории, при обработке и анализе конкретных проявлений сейсмичности полезно использовать феноменологические представления общей физики.

Грабовенская С.А., Завьялов В.В., Шестаков А.А. «Расчеты сжатия сферической слоистой системы ударными волнами с учетом переноса теплового излучения в кинетической модели» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 5-13 (2023)

В настоящее время численное моделирование является основным, а зачастую и единственным инструментом для детального описания некоторых физических явлений при исследовании процессов сжатия веществ ударными волнами. Изучение поведения ударных волн и волн разряжения на простейших модельных тестах помогает при анализе более сложных расчетов, например, задач инерциального термоядерного синтеза на лазерных установках. В работе рассмотрены сравнительные расчеты тестовой задачи, моделирующей сжатие ударными волнами сферической слоистой системы, состоящей из двух веществ.

Зайцев Б.Д., Бородина И.А., Теплых А.А., Семёнов А.П. «Определение скорости и затухания акустической волны в жидкостях с различным акустическим импедансом с помощью акустического интерферометра» Акустический журнал, 69, № 4, с. 438-445 (2023)

Теоретически и экспериментально исследованы особенности применения акустического интерферометра для определения скорости и затухания акустической волны в жидкостях с различным акустическим импедансом. Впервые показано, что указанный импеданс определяет отношение резонансных величин максимума и минимума коэффициента прохождения S₁₂ для одной и той же пары излучатель–приемник на зависимости коэффициента прохождения от расстояния между преобразователями. Разработана методика определения затухания жидкости, свободная от влияния “кажущегося” затухания, связанного с уходом части акустической мощности в преобразователи.

Зайцев М.А., Герасимов М.В. «Преобразование органического вещества углистых хондритов Мёрчисон (СМ₂) и Каинсаз (CO₃) в высокоскоростных ударных процессах» Механика, управление и информатика, 6, № 1, с. 27-34 (2014)

В модельных экспериментах с импульсным лазером на примере испарения углистых хондритов Мёрчисон и Каинсаз в атмосфере гелия показано, что в результате высокоскоростных ударных процессов происходит химическая модификация органического вещества метеоритов с образованием новых соединений. В процесс синтеза вовлекаются как органическое вещество, так и минеральные компоненты сталкивающихся тел.

Асеев С.А., Герасимов М.В., Зайцев М.А., Сапгир А.Г. «Выбор адсорбционных ловушек для газохроматогра фического анализа летучих веществ in situ в миссиях Луна-Ресурс (2020) и EXOMARS (2018)» Механика, управление и информатика, 6, № 7, с. 17-23 (2014)

Работа посвящена исследованию зависимости характерного времени удержания постоянных газов CO₂, CO, О₂, CH₄, N₂, Ar на адсорбентах Carbosieve SIII, PoraPak Q и Molsieve 5A от температуры охлаждения адсорбционных накопителей. По результатам проведённых измерений была разработана и проверена лабораторная установка для исследования свойств новых адсорбентов, которые могут использоваться в этих накопителях.

Зайцев М.А., Герасимов М.В., Трубина Е.Н. «Предварительные результаты сравнительного исследования углеродистого вещества матрицы и большого тёмного включения GRANDI CV3-хондрита Ефремовка» Механика, управление и информатика, 6, № 7, с. 49-54 (2014)

Представлены новые результаты сравнительного исследования углеродистого вещества в CV3-хондрите Ефремовка и в большом тёмном включении Grand Dark Inclusion (GRAnDI), содержащемся в данном хондрите. Из основного вещества Ефремовки при пиролизе выделено большее количество органических соединений, чем из вещества GRAnDI. При этом качественный состав летучих веществ был практически одинаков. Методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭс) показано, что GRAnDI содержит значительно больше углерода, чем матрица Ефремовки.

Зайцев М.Л., Аккерман В.Б. «Явное представление сокращенных в размерности уравнений Эйлера сжимаемой жидкости и полной системы уравнений гидродинамики в интегральной форме» Математическая физика и компьютерное моделирование (ранее Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 1: Математика. Физика), 26, № 1, с. 5-22 (2023)

Большой научный интерес представляют различные способы сведения полной системы гидродинамических уравнений по объему к системе уравнений на поверхности. В статье получены в явном виде «стационарные» системы интегро-дифференциальных уравнений, которые являются следствиями нестационарных уравнений Эйлера сжимаемой жидкости и полной системы уравнений гидродинамики и у которых производные по времени отсутствуют. Использован метод редукции переопределенных систем дифференциальных уравнений, предложенный ранее авторами и обобщенный очевидным образом на случай интегро-дифференциальных уравнений. Эволюция всего потока в объеме задается изменяющимися во времени данными на некоторой поверхности этого потока. Если к ним задать корректную задачу, то мы можем определить весь нестационарный поток в объеме без решения нестационарной задачи. Особенность данной работы заключается в том, что все сокращенные в размерности уравнения получены в явном виде в отличие от предыдущих работ авторов, где предлагалось до 200–500 уравнений с сокращенной размерностью, которых очень сложно исследовать и моделировать. Получены также новые нестационарные интегральные уравнения, которые определяют эволюцию потока. Также предлагается новый способ переопределения любой системы УрЧП с помощью общего интегрального соотношения по пространству, следующего из теоремы разложения Гельмгольца.

Камалутдинов А.М., Нуриев А.Н., Жучкова О.С., Зайцева О.Н. «Синхронные колебания двух пластин в вязкой несжимаемой жидкости» Вычислительная механика сплошных сред, 15, № 4, с. 429-437 (2022)

Рассматриваются синхронные колебания двух длинных тонких пластин в тандемной компоновке, находящихся в вязкой несжимаемой жидкости. Изучается гидродинамическое воздействие на пластины со стороны жидкости. Для моделирования течений, индуцированных колебаниями пластин, решается полная нестационарная система уравнений Навье–Стокса. При этом пластины считаются абсолютно жёсткими, а течение жидкости полагается двумерным. Решение задачи осуществляется в подвижной системе координат, жёстко связанной с пластинами. Численная модель строится в свободном программном пакете OpenFOAM на основе метода конечных объёмов. Для анализа гидродинамического воздействия на пластины используется приближение Морисона, согласно которому гидродинамические силы представляются в виде суммы сил сопротивления и инерции. Проводится изучение изменения коэффициентов сопротивления и инерции в зависимости от расстояния между пластинами при разных значениях безразмерной амплитуды колебаний. Результаты исследования показывают, что, варьируя расстояние между пластинами, можно управлять структурой режимов обтекания, кратно изменяя гидродинамическое воздействие на конструкцию. Наиболее сильное влияние величина расстояния оказывает на силы сопротивления в диапазоне малых и умеренных амплитуд колебания. Удаляя пластины друг от друга, можно достичь эффекта изолированного поведения для каждой из них и, по сравнению с гидродинамическим сопротивлением одной пластины, двукратно повысить гидродинамическое сопротивление конструкции. При приближении пластин друг к другу, как выявлено в настоящем исследовании, в зазоре формируется застойная зона, что, позволяет трёхкратно снизить сопротивление конструкции (по сравнению с гидродинамическим сопротивлением одной пластины).

Анисимов И.М., Залота А.К., Лесин А.В., Муравья В.О. «Особенности исследования биологических и техногенных объектов с использованием глубоководных буксируемых аппаратов» Океанология, 63, № 5, с. 840-852 (2023)

Применение буксируемых необитаемых подводных аппаратов (БНПА), оснащенных фото-, видео- и гидролокационными системами, доказало свою эффективность в наблюдении поверхности дна в рамках комплексных исследований Мирового океана. В круг задач, решаемых с помощью аппаратов этого класса, входят биологические исследования донной фауны, а также исследования подводных объектов техногенного происхождения. БНПА “Видеомодуль”, разработанный в Институте океанологии им. П.П. Ширшова, на протяжении нескольких лет используется для решения этих задач. В настоящей статье анализируется технология океанологических исследований с использованием данного БНПА. ключевые слова: подводные необитаемые буксируемые аппараты, гидролокация, видеосистемы, донная фауна, потенциально опасные объекты

Зарецкая Е.В. «Игорь Васильевич Рождественский» Механика, управление и информатика, с. 336-342

Иногда мысленно мы возвращаемся к временам, уже ставшим достоянием истории. В такие минуты в памяти оживают образы людей, с которыми довелось вместе работать, встают перед глазами их лица, слышатся их голоса. И хочется вспомнить не только выдающихся учёных, именами которых так богата история нашего института, но и тех, чьим трудом научные идеи воплощались в жизнь. Один из них – Игорь Васильевич Рождественский, талантливый конструктор и человек с большой буквы.

Зарифзода А.К. «О процессах распространения звуковых волн в магнитных жидкостях» Известия вузов. Физика, 66, № 5, с. 34-44 (2023)

Для модели двухкомпонентной магнитной жидкости с вмороженной намагниченностью с использованием уравнения движения и микроскопического выражения тензора напряжения, выведенных на основе метода неравновесной статистической теории, получены дисперсионные уравнения, описывающие сдвиговые моды, а также быстрые, медленные и альфвеновские магнитогидродинамические волны в магнитных жидкостях. Проведены численные расчеты зависимости скорости быстрой звуковой волны от частоты и величины внешнего магнитного поля при различных значениях концентрации, а также рассмотрена анизотропия звука в магнитной жидкости. Показано, что проведенные численные расчеты находятся в удовлетворительном согласии с экспериментальными и теоретическими результатами.

Засимова М.А., Рис В.В., Иванов Н.Г. «Численное моделирование формирования и движения турбулентных вихревых облаков» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 57-69 (2023)

Представлены результаты численного моделирования формирования и движения турбулентных вихревых облаков, возникающих в результате выдува импульсных струй с различными начальными скоростями и длительностью. Принята модель осесимметричного турбулентного течения, описываемого нестационарными уравнениями Рейнольдса. Показано, что независимо от начальных условий через один и тот же промежуток безразмерного времени от момента начала истечения струи возникает вихревое облако, которое имеет форму, близкую к сферической. Наведенное вихрем течение в остальном пространстве близко к потенциальному. Установлено, что профили скорости в вихрях в осевом и поперечном направлениях близки к автомодельным и схожи для различных условий истечения импульсных струй. Приведены и проанализированы зависимости от времени геометрических и кинематических характеристик вихревых облаков: положения центра облака (точки с максимальной скоростью) и радиуса сферы, эквивалентной по объему вихревому облаку, а также максимальной и средней скоростей. Для исследованных условий истечения струй характеристики вихревых облаков оказываются сходными.

Платонов А.К., Тучин А.Г., Сихарулидзе Ю.Г., Заславский Г.С., Тучин Д.А. «Построение и анализ траекторий срочного возвращения к Земле при пилотируемых полётах к Луне» Механика, управление и информатика, 7, № 1, с. 78-104 (2015)

Выполнен баллистический анализ задачи срочного возвращения на Землю пилотируемого транспортного корабля (ПТК) с обеспечением условий его входа в атмосферу Земли. Предложено и исследовано множество канонических траекторий безопасного возвращения космонавтов. Подробно рассмотрены четыре способа формирования траекторий возвращения к Земле в любой момент процесса полёта ПТК к Луне. Сделаны оценки требуемых затрат характеристической скорости, длительностей обратного полёта и получаемых районов движения в атмосфере Земли. Ключевые слова: полёт к Луне, возвращение на Землю, канонические траектории, угол входа, скорость входа, импульс торможения, время полёта, координаты посадки.

Засова Л.В. «ПФС: Первый десант в ОКБ ИКИ в городе Фрунзе» Механика, управление и информатика, 6, № 4, с. 173-174 (2014)

Перестройка ускорялась, страна двигалась по направлению к краху. В это время Алексей Григорьев познакомил Василия Ивановича с Витторио Формизано, который работал в ИКИ с Сергеем Савиным. Витторио с энтузиазмом отнёсся к идее изготовить прибор в Италии.

Засова Л.В. «Из истории миссии ВЕНЕРА-ЭКСПРЕСС» Механика, управление и информатика, 6, № 4, с. 186-187 (2014)

Мало кто знает, что миссия ВЕНЕРА-ЭКСПРЕСС своим рождением обязана Витторио Формизано. В 1998 году началась работа над изготовлением планетного фурье-спектрометра для миссии ЕКА МАРС-ЭКСПРЕСС. Параллельно Витторио решил работать также над алгоритмами обработки и интерпретации будущих данных ПФС. Для этого он пригласил российских учёных, сотрудников лаборатории Василия Ивановича Мороза , для совместной работы с итальянскими коллегами в качестве профессоров-визитеров.

Засова Л.В. «Проект ВЕНЕРА-Д» Механика, управление и информатика, 6, № 4, с. 255-267 (2014)

К сожалению, проект ВЕГА поставил последнюю точку в истории наших исследований Венеры. Думаю, что расставание с этой планетой было ошибкой: мы потеряли «экологическую нишу», одну из немногих областей, где были впереди многие годы, и не только в исследованиях планет, а в фундаментальных космических исследованиях вообще. В.И. Мороз. Воспоминания.

Засова Л.В. «Исследование Венеры космическими миссиями: от "Венеры-4" к "Венере-Д". К 80-летию со дня рождения академика М. Я. Марова» Механика, управление и информатика, 7, № 3, с. 102-116 (2015)

Кратко описывается история космических исследований Венеры, и прежде всего – достижения советских аппаратов серии «Венера». Подчёркивается большая роль академика М.Я. Марова в изучении Венеры и её атмосферы. Обсуждается также современное состояние исследований после успешного завершения миссии ЕКА Венера-Экспресс. Формулируются задачи, стоящие в настоящее время в изучении Венеры, и роль, которую может сыграть в их решении будущая Российская миссия Венера-Д. Ключевые слова: Венера, космические миссии к Венере, проект Венера-Д, научные задачи.

Липатов А.Н., Макаров В.С., Экономов А.П., Антоненко С.А., Захаркин Г.В., Богачёв Д.Л., Румянцев Д.М. «Камера-спектрометр для исследований минералогического состава грунта» Механика, управление и информатика, № 1, с. 335-344 (2013)

Представлены технические возможности оптоэлектронного прибора для исследования минералогического состава различных типов грунта. Получение минералогического состава и структуры реголита луны было главной целью данной работы. особое значение в этом эксперименте придавалось исследованию лежащих на поверхности отдельных камней в районе посадки лунного аппарата, которые являются интересным материалом для исследования внутренних слоёв коры спутника, так как они могли быть выброшены на поверхность с различной глубины во время падения метеоритов или вулканической деятельности в ранней истории луны. для решения поставленной задачи предлагается использовать совмещённый метод спектрального и импульсного люминесцентного анализа на основе одного детектора. совмещённый метод позволяет с большей достоверностью идентифицировать минералогический состав грунта дистанционным методом. такой метод даёт также высокую точность процентного содержания компонент минерала в грунте, что является важной характеристикой при исследовании истории происхождения луны. в статье рассматриваются структура прибора в целом, его основные элементы и характеристики. анализировались проблемы, которые встречались во время разработки прибора, и методы их устранения. Разрабатываемый прибор имеет возможности дальнейшего применения в других миссиях при решении аналогичных задач.

Бычкова А., Карташева А.А., Дольников Г.Г., Шашкова И.А., Кузнецов И.А., Ляш А.Н., Дубов А.Е., Шеховцова А.В., Бедняков С.А., Захаров А.В. «Регистрация пылевых частиц с помощью пьезоэлектрических элементов» XVII Конференция молодых учёных «Фундаментальные и прикладные космические исследования» ИКИ РАН, Москва, 30 сентября–2 октября 2020 г. Сборник трудов, с. 14-20 (2020)

Предложен экспериментальный метод определения импульса единичной пылевой частицы из направленного потока. С помощью аэродинамической трубы создано направленное движение пылевых частиц из материалов, схожих с марсианскими. С помощью пьезокерамических датчиков определены значения импульса для различных диаметров пылевых частиц. Теоретические расчёты и экспериментально полученные данные не противоречат друг другу. Ключевые слова: динамика пылевых частиц, Марс, пьезоэлектрический датчик, космические исследования

Захаров А.В. «Спутники Марса. Проблема пыли» Механика, управление и информатика, 7, № 3, с. 229-241 (2015)

Статья посвящена современным представлениям о динамике пылевых частиц, входящих в состав реголита спутников Марса – Фобоса и Деймоса. Рассмотрение основано на разработанных моделях воздействия ультрафиолетового и корпускулярного излучений, а также межпланетных микрометеороидных потоков на поверхность безатмосферных тел. Частицы реголита микронного и субмикронного размеров в результате воздействия УФ-излучения Солнца и фотоэмиссии электронов могут приобретать положительный заряд и подниматься над поверхностью. Динамика этих частиц зависит от многих факторов. В результате частицы пыли могут перемещаться над поверхностью, а при приобретении достаточного количества энергии – покидать родительское тело (Фобос или Деймос). Такие частицы вместе с пылевыми частицами, выбитыми из поверхности марсианских спутников при микрометеоритных ударах, формируют пылевой тор вблизи орбит Фобоса и Деймоса. В статье приводится краткий обзор механизмов формирования и динамики пылевых частиц этого тора. Также в статье обсуждаются попытки прямых наблюдений пылевых колец спутников Марса оптическими методами, которые, впрочем, пока не смогли достичь требуемой чувствительности для регистрации тора. Другой подход к доказательству существования гипотетических марсианских пылевых поясов основывается на возмущениях солнечного ветра, проходящего через сгущение заряженных пылевых частиц около орбит Фобоса и Деймоса. С этой целью использовались данные космических аппаратов (КА) «Фобос-2», Mars Global Surveyor, Mars Express. Однако прямых доказательств существования пылевого тора вблизи орбит Фобоса и Деймоса до сих пор нет. Приводятся обоснования необходимости регистрации пылевых частиц в окрестностях Марса прямыми методами. Ключевые слова: спутники Марса, Фобос, Деймос, пылевые частицы, динамики пыли, пылевой тор.

Попель С.И., Зеленый Л.М., Захаров А.В. «Пылевая плазма в Солнечной системе: безатмосферные космические тела» Физика плазмы, 49, № 8, с. 813-820 (2023)

Приведен краткий обзор исследований по пылевой плазме в Солнечной системе. Особое внимание уделяется теоретическим исследованиям, касающимся безатмосферных тел Солнечной системы, проводимым в Институте космических исследований РАН.

Стекольщиков О.Ю., Захаров А.И., Прохоров М.Е. «Конструктивные особенности узкопольного звёздного датчика ГАИШ МГУ с зеркальным объективом» Механика, управление и информатика, № 1, с. 69-79 (2013)

Приводятся характеристики и подробно описывается конструкция узкопольного (2 угл. град) датчика звёздной ориентации ГАИШ МГУ, выполненного по оптической схеме Ричи–Кретьена с линзовым афокальным корректором. Изложены конструктивные подходы для обеспечения температурной стабильности оптической системы и оптимальных тепловых режимов систем датчика. Приведено обоснование выбора материала главного и вторичного зеркал и оптической скамьи датчика. дано описание конструкции одноразовой крышки звёздного датчика и его наборной бленды.

Прохоров М.Е., Захаров А.И., Тучин М.С. «Расчёт оптимальных характеристик оптической системы и матричного приёмника излучения звёздного датчика ориентации по его тактико-техническим характеристикам» Механика, управление и информатика, № 1, с. 80-90 (2013)

Описываются принципы расчёта минимально необходимых характеристик оптической системы и матричного приёмника излучения звёздного датчика ориентации, которые позволяют достигнуть требуемой погрешности определения ориентации для заданной экспозиции. в расчёте предполагается, что на погрешность ориентации влияют только случайные шумы различного происхождения, а все систематические погрешности устранены. демонстрируется, что в существующих системах астроориентации погрешность превышает минимально достижимую на порядок величины из-за неучёта систематических ошибок

Бирюков А.В., Захаров А.И., Никифоров М.Г., Николаев Ф.Н., Прохоров М.Е., Тучин М.С. «Эффективность методов распознавания звёздных конфигураций путём сравнения пар звёзд с использованием и без использования информации о блеске звёзд» Механика, управление и информатика, № 1, с. 220-229 (2013)

Описываются и сравниваются две процедуры начального отождествления конфигураций звёзд путём сравнения угловых расстояний между парами звёзд в бортовом каталоге и парами фотоцентров в кадре. один из алгоритмов использует информацию о блеске (звёздных величинах) навигационных звёзд, второй – только координатную информацию. моделирование функционирования алгоритмов показало, что оба алгоритма функционируют с высокой надёжностью – 99,6% верных отождествлений, однако оба алгоритма показывают экспоненциальное распределение времени исполнения, что не позволяет получить верхнюю границу времени их исполнения. отождествление с использованием дополнительной информации о блеске звёзд производится примерно в 30 раз быстрее.

Бирюков А.В., Захаров А.И., Никифоров М.Г., Николаев Ф.Н., Прохоров М.Е., Тучин М.С. «Навигационный звёздный каталог минимального объёма, привязанный к квазиравномерной сетке на небесной сфере» Механика, управление и информатика, № 1, с. 230-242 (2013)

Каталог навигационных звёзд для систем астроориентации должен иметь приблизительно постоянную плотность распределения звёзд по небесной сфере. классический способ построения таких каталогов – прореживание каталога звёзд, полного до предельной звёздной величины звёздного датчика. обычно для этого небесная сфера разбивается на примерно равные площадки. в работе предложен альтернативный метод создания каталогов путём привязки звёзд к квазиравномерной сетке точек на сфере. Построено несколько модельных каталогов, показано, что их свойства не уступают каталогам, созданным классическим способом.

Бирюков А.В., Захаров А.И., Крусанова Н.Л., Миронов А.В., Мошкалёв В.Г., Николаев Ф.Н., Прохоров М.Е., Тучин М.С. «Расчёт блеска звёзд в спектральной полосе кремниевого фотоприёмника звёздного датчика по данным каталогов Tycho-2 и 2MASS» Механика, управление и информатика, № 1, с. 243-248 (2013)

Описывается процедура расчёта блеска звёзд для навигационного каталога звёздного датчика (ЗД) ГАИШ МГУ. Предлагается метод вычисления величин звёзд в полосе чувствительности кремниевого ПЗС. для расчёта в основном использовались данные каталогов Tycho-2 и 2MASS. метод заключается в аппроксимации величин редукционными полиномами, составленными как из модельных показателей цвета звёзд, так и из конкретных данных различных фотометрических каталогов. Приводятся оценки точности величин в полосе ЗД. достаточная точность полученных величин подтверждается по результатам последних лет.

Тучин М.С., Бирюков А.В., Захаров А.И., Прохоров М.Е. «Учёт термогенерации матричных приборов с зарядовой связью как основа повышения точности звёздного датчика» Механика, управление и информатика, № 1, с. 249-256 (2013)

Обсуждаются эффективные алгоритмы расчёта темнового тока при проведении первичной обработки изображения в реальном времени для типичных режимов функционирования звёздного датчика.

Стекольщиков О.Ю., Абубекеров М.К., Байгуттуев А.А., Бирюков А.В., Захаров А.И., Крусанова Н.Л., Миронов А.В., Мошкалёв В.Г., Прохоров М.Е., Тучин М.С. «Малогабаритный датчик звёздной ориентации для наноспутников» Механика, управление и информатика, 7, № 2, с. 109-119 (2015)

В последние годы быстро растет число микрои наноспутников – космических аппаратов с массами в десятки и единицы килограмм. Также как и «большие» спутники малые космические аппараты нуждаются в приборах для определения – гироскопах, звёздных датчиках, датчиках направления на Солнце и на центр Земли. Причём эти датчики должны быть существенно более лёгкими, компактными и, самое главное, более дешёвыми, чем их «большие братья». И при этом эти датчики должны оставаться достаточно точными. Некоторые из этих приборов – гироскопы, датчики Солнца и Земли – уже присутствуют на рынке малых космических аппаратов, но звёздных датчиков, особенно для наноспутников, там пока нет. В работе описывается звездный нанодатчик ориентации, совместно разрабатываемый ООО «Азмерит» и ГАИШ МГУ.

Прохоров М.Е., Захаров А.И., Жуков А.О., Миронов А.В., Стекольщиков О.Ю. «Солнечный датчик на основе интерференционной оптической системы» Механика, управление и информатика, 7, № 2, с. 142-147 (2015)

Солнечные датчики – это приборы, которые определяют направление на Солнце. Солнечный датчик должен иметь широкое поле зрения (оптимально – 2π ср или больше), а при использовании датчика для навигации, ещё и высокую точность. Сочетание высокой точности и широкого поля зрения является основной проблемой солнечных датчиков высокой точности. Наилучшие результаты сегодня достигнуты в солнечных датчиках с объективом «рыбий глаз» – поле зрения 2π ср и точность направления на Солнце 1 угл. мин. В работе предложен другой тип солнечного датчика, использующий свойства интерференционного фильтра на сферической поверхности, который при столь же широком поле зрения должен иметь более высокую (секундную) точность

Байгуттуев А.А., Бирюков А.В., Захаров А.И., Мошкалёв В.Г., Николаев Ф.Н., Прохоров М.Е., Тучин М.С. «Стенд для исследования эффективности бленд на основе горизонтального солнечного телескопа ГАИШ» Механика, управление и информатика, 7, № 2, с. 221-227 (2015)

При лабораторном исследовании приборов и конструкций предназначенных для наблюдения Солнца или защиты от его излучения используются «имитаторы Солнца» – мощный источник излучения с компактными угловыми размерами, а также, желательно, с близкими к Солнечному излучению спектральными свойствами. Эти проблемы решаются различными способами, но одним из лучших имитаторов Солнца является само Солнце. Но если положением имитатора Солнца полностью управляем мы, то Солнце перемещается по небу, что крайне неудобно для проведения лабораторных измерений. Однако астрономам (солнечным астрономам) давно известен способ как «остановить» суточное движение Солнца – использование целостата. Этот способ широко используется в солнечных телескопах. В статье описывается стенд для исследования эффективности бленд, созданный на основе горизонтального телескопа АСП-10 ГАИШ МГУ.

Жуков А.О., Захаров А.И., Прохоров М.Е., Мошкалёв В.Г., Шахов Н.И., Зиновьев И.А. «Моделирование фона неба в широком спектральном диапазоне в околоземном космическом пространстве» Механика, управление и информатика, 7, № 2, с. 235-245 (2015)

В настоящее время моделирование фона неба в околоземном космическом пространстве проводится с использованием астрономических спектральных полос. Изредка проводится пересчёт по спектральным типам (без учёта межзвёздного покраснения). В результате получаются неточные данные (в смысле точности потоков от источников света) в существующих каталогах, по которым работает система ориентации и навигации космических аппаратов. Это приводит в спектральной полосе прибора к появлению звёзд-помех, в одних случаях, и к пропаданию навигационных звёзд, в других. Также широкая спектральная полоса прибора обуславливает трудности пересчёта потоков от звёзд. В предложенной статье приведён анализ фоновой звёздной обстановки при внеатмосферных наблюдениях космических объектов в спектральных диапазонах 0,17–0,3; 0,4–0,7; 3–5 мкм и в спектральной полосе V Джонсона. Было смоделировано пространственное распределение яркости фона неба, наблюдаемого из космоса, в каждом диапазоне и пространственное распределение звёзд в зависимости от расстояния до галактической плоскости. Определена средняя яркость фона неба в каждом из рассматриваемых спектральных каналов. Данные известных каталогов адаптированы к полосе чувствительности кремневых фотоприёмников как по координатным измерениям (фотоцентр двойной звезды, состоящей из звёзд с различными спектрами, смещается в зависимости от спектрального диапазона фотоприёмника), так и по некоординатным измерениям (получены более точные потоки излучения).

Никифоров М.Г., Захаров А.И., Прохоров М.Е., Галушина Т.Ю., Жуков А.О. «Оценка возможности практической реализации автономной навигации космических аппаратов в дальнем космосе по астероидам» Механика, управление и информатика, 7, № 2, с. 311-321 (2015)

Задача навигации состоит в определении положения КА в пространстве. Один из возможных способов автономного определения навигации – измерение с борта КА видимого положения заранее отобранных астероидов. Если мы знаем положение такого объекта в пространстве (по эфемеридам) и его видимое положение (по измерениям с борта КА), то можно определить луч, при нахождении на котором КА наблюдает объект в положении совпадающем с видимым. Наблюдение двух объектов дает два луча, а пересечении двух лучей – пространственное положение КА. Распределение астероидов в Солнечной системе существенно неоднородно, поэтому такой метод навигации эффективен не везде.

Захарьев И.Ю., Ерохина О.С. «Моделирование дефектов поверхности Европы, вызванных внутрипланетными тепловыми процессами» Механика, управление и информатика, 6, № 1, с. 35-42 (2014)

Работа посвящена моделированию дефектов поверхности спутника Юпитера, связанных с наличием так называемых «линз» в толще ледяного покрова планеты. Причиной образования линз предполагается стабилизировавшийся процесс распространения тепла от внутрипланетного источника произвольной природы. Математическая модель представляет собой краевую задачу для классического уравнения теплопроводности. В качестве инструмента моделирования использовалась система MSC Patran/Nastran. Представлены результаты расчётов для различных значений радиуса кривизны «линзы» и глубины расположения источника тепла.

Балашов С.А., Зезюля В.В., Булычев В.В., Агеева Е.В. «Исследование вибрационной прочности сварных соединений алюминиевого сплава Д16, выполненных контактной точечной сваркой» Известия Юго-Западного государственного университета, 26, № 2, с. 8-22 (2022)

Цель исследования. Разработать, провести апробацию методики и выполнить экспериментальное исследование вибрационной прочности сварных соединений алюминиевого сплава Д16, выполненных контактной точечной сваркой. Методы. Образцы для испытаний изготавливались из листовых заготовок алюминиевого сплава Д16 толщиной 1 мм посредством контактной точечной сварки. Особенностью предложенной схемы испытаний является реализация симметричного цикла нагружения. В процессе испытаний фиксировалось количество циклов до разрушения в зависимости от размаха колебаний. Для исключения винтового изгиба после вырезки проводился отжиг и термомеханическая правка. После снятия заусенцев и притупления острых кромок проводилась подготовка поверхности заготовок под сварку – химическое травление. Сварка образцов проводилась на машине для точечной сварки TECNA 8214N. Ток сварки составлял 30 кА, продолжительность сварки 0,1 с, усилие на электродах 180 даН. Статическую прочность сварного соединения на срез исследовали на разрывной машине УТС 110М-5 1-У. Усилие разрушения составило 3,66 кН. Особенностью предложенной схемы испытаний является реализация симметричного цикла нагружения. В процессе испытаний фиксировалось количество циклов до разрушения в зависимости от размаха колебаний. Результаты. В результате статистической обработки результатов исследования получена математическая зависимость линейного вида между логарифмами количеств циклов до разрушения и величиной размаха колебаний. В зависимости от размаха колебаний выявлены характерные зоны разрушения. Для обеспечения возможности сопоставления результатов вибрационной прочности, полученных при различных условиях закрепления образцов, предложено в качестве ординаты использовать размах виброперемещения на единицу длины образца. Заключение. Предложена и апробирована методика исследования вибрационной прочности соединений, полученных контактной точечной сваркой, в условиях реализации симметричного цикла нагружения. Для исследованных образцов равноправность сварного соединения основному металлу достигается при значении логарифма отношения размаха виброперемещения на единицу длины образца равного 0,01.

Кассем А.И., Попель С.И., Извекова Ю.Н., Зеленый Л.М. «Нижнегибридные волны в экзосфере Луны» XVII Конференция молодых учёных «Фундаментальные и прикладные космические исследования» ИКИ РАН, Москва, 30 сентября–2 октября 2020 г. Сборник трудов, с. 49-60 (2020)

Представлено описание волновых процессов при взаимодействии хвоста магнитосферы Земли с запыленной экзосферой Луны. Показано, что существенными при этом являются нижнегибридные волны, которые возбуждаются в результате развития линейной гидродинамической неустойчивости. Развитие неустойчивости обусловлено относительным движением ионов магнитосферы и заряженных пылевых частиц. Исследованы процессы развития нижнегибридной турбулентности, которая рассматривается с позиций сильной турбулентности. Определены значения эффективной частоты столкновений, обусловленной взаимодействием типа ион-волна и характеризующей потерю импульса ионов. Проведена оценка возникающих в системе электрических полей. Оказывается, что при развитии нижнегибридной турбулентности в плазменно-пылевой системе у Луны могут возбуждаться электрические поля, несколько меньшие электрических полей у поверхности Луны, возникающих в процессе зарядки ее поверхности при взаимодействии Луны с солнечным излучением, но тем не менее вполне значимые для установления адекватной картины электрических полей над Луной. Эффекты нижнегибридной турбулентности в пылевой плазме у поверхности Луны должны учитываться при интерпретации данных наблюдений. Ключевые слова: пылевая плазма, Луна, будущие лунные миссии, неустойчивости, нижнегибридная турбулентность

Зеленый Л.М. «Василий Иванович (вместо предисловия)» Механика, управление и информатика, 6, № 4, с. 5-8 (2014)

Зеленый Л.М. «Предисловие к послесловию. Интервью с директором ИКИ РАН, академиком Львом Матвеевичем Зеленым» Механика, управление и информатика, с. 5-24

Зеленый Л.М., Митрофанов И.Г. «Луна – от исследований к освоению» Механика, управление и информатика, с. 25-37

Эту статью следует начать с вопроса: можно ли представить себе будущее развитие земной цивилизации без освоения и использования Луны? По нашему мнению, ответом должно быть категорическое «нет». Двойная планетная система Земли и Луны – достаточно уникальный астрономический объект, в котором небольшая по массе планета обладает удивительно массивным спутником на относительно небольшом расстоянии от неё. Есть веские основания полагать, что гигантские приливы, вызываемые Луной, которая 4 миллиарда лет назад находилась к Земле гораздо ближе, сыграли важную роль в зарождении земной жизни. Сравнительно недавно было установлено, что в реголите лунных полюсов присутствуют льды воды и других летучих соединений, которые попали туда из самых далёких областей Солнечной системы, и, возможно, – из галактической межзвёздной среды. В современной астрофизике накопилось большое число вопросов о происхождении и эволюции Луны, а космические инженеры-проектанты рассматривают наш естественный спутник как космический континент земной цивилизации. Данная статья посвящена описанию начальной фазы лунной программы нашей страны, которая создаст условия для последующих этапов планомерного освоения лунного континента

Зеленый Л.М. «Наши авторы» Механика, управление и информатика, с. 403-406

Попель С.И., Зеленый Л.М., Захаров А.В. «Пылевая плазма в Солнечной системе: безатмосферные космические тела» Физика плазмы, 49, № 8, с. 813-820 (2023)

Приведен краткий обзор исследований по пылевой плазме в Солнечной системе. Особое внимание уделяется теоретическим исследованиям, касающимся безатмосферных тел Солнечной системы, проводимым в Институте космических исследований РАН.

Зелёный Л.М., Климов С.И., Ангаров В.Н., Назаров В.Н., Родин В.Г., Суханов А.А., Батанов О.В., Готлиб В.М., Калюжный А.В., Каредин В.Н., Козлов В.М., Козлов И.В., Эйсмонт Н.А., Ледков А.А., Новиков Д.И., Корепанов В.Е., Боднар Л., Сегеди П., Ференц Ч., Папков А.П.и др. «Проект микроспутник "Чибис-М". Опыт создания и реализации» Механика, управление и информатика, 7, № 4, с. 91-118 (2015)

Институтом космических исследований Российской академии наук, Ракетно-космической корпорацией «Энергия» и соисполнителями разработан и реализован комплекс работ, позволивший создать экспериментальную космическую платформу для вывода на орбиту микроспутников (МС) с использованием инфраструктуры Российского сегмента Международной космической станции (МКС). В рамках этой работы впервые разработано универсальное транспортно-пусковое устройство для запуска МС с массой 40–50 кг; впервые отработана схема увеличения высоты орбиты грузового корабля «Прогресс» для вывода МС на орбиту после выполнения им основной задачи – доставки грузов на МКС, что обеспечило значительный экономический эффект; разработан полнофункциональный МС-комплекс; отработаны циклы его испытаний и схемы управления полётом космического аппарата, которые могут быть использованы для будущих проектов; создана наземная экономичная инфраструктура сбора и накопления данных, использующая обычные интернет-каналы. Полученные результаты позволяют обеспечить значительную экономию средств при разработке народнохозяйственных, военных и научных МС, их запуске и управлении. В рамках проекта на базе микроспутникового комплекса был разработан космический аппарат, получившей название «Чибис-М», для исследования физики высотных грозовых разрядов в широком спектре электромагнитных излучений. Микроспутник успешно проработал весь срок баллистического существования (2 года 8 месяцев) и дал ценную информацию о тонкой структуре молниевого разряда, о перколяционных процессах, происходящих при подготовке и во время самого разряда, позволил оценить высоту возникновения разрядов и рассмотреть дискретные механизмы, происходящие в грозовом облаке. Полученные данные доступны на сервере ИКИ РАН всем российским и зарубежным исследователям, участвовавшим в проекте. Основные результаты работы опубликованы. Ключевые слова: грозовые разряды, верхняя атмосфера, гаммарадиоультрафиолетовое рентгеновское излучение, пробой на убегающих электронах, микроспутник, бортовая научная аппаратура.

Земляк В.Л., Козин В.М., Васильев А.С. «Экспериментальное определение параметров движения погруженного тела и волнообразования в ледовых условиях» Морские интеллектуальные технологии, 2, № 3-3, с. 77-87 (2023)

Экспериментально рассмотрено движение погруженного тела вблизи свободной поверхности жидкости и жидкости покрытой ледяным покровом. Эксперименты проводились в опытовом ледовом бассейне. Рассмотрено влияние особенностей формы поперечного сечения тела на волнообразование и характер движения в приповерхностной водной среде. Впервые экспериментально измерена величина относительного вертикального перемещения погруженного тела возникающего под воздействием подъемной силы. Установлены зависимости между исследуемыми параметрами и скоростью движения тела, а также влияние на них ледяного покрова. Определены параметры генерируемых изгибногравитационных волн. С помощью предложенного критерия ледоразрушения определена их ледоразрушающая способность. Установлена связь между величиной критерия ледоразрушения и характером разрушения льда. Делается вывод, что характер движения плохообтекаемых тел имеет сложную зависимость и большие значения относительного перемещения. По этой причине, движение подводных аппаратов с подобной формой корпуса в ледовых условиях на малом заглублении в диапазоне скоростей 0.3

Морские интеллектуальные технологии, 2, № 3-3, с. 77-87 (2023) | Рубрика: 07.14

Земсков А.В., Ле В.Х. «Нестационарные термоупругодиффузионные колебания балки Бернулли–Эйлера под действием распределенной поперечной нагрузки» Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика, № 3, с. 63-74 (2023)

Рассматривается задача о нестационарных колебаниях балки Бернулли–Эйлера с учетом релаксации температурных и диффузионных процессов. Исходная математическая модель включает в себя систему уравнений нестационарных изгибных колебаний балки с учетом тепломассопереноса, которая получена из общей модели термомеханодиффузии для сплошных сред с помощью обобщенного принципа Даламбера. На основе полученных уравнений сформулирована постановка начально-краевой задачи об изгибе шарнирно-опертой ортотропной балки, находящейся под действием распределенных по поверхности термоупругодиффузионных возмущений. Решения задачи о нестационарных термоупругодиффузионных колебаниях балки ищется в интегральной форме. Ядрами интегральных представлений являются функции Грина, для нахождения которых используются разложения в тригонометрические ряды Фурье и преобразование Лапласа по времени. Трансформанты функций Грина представлены через рациональные функции параметра преобразования Лапласа. Переход в пространство оригиналов осуществляется аналитически с помощью вычетов и таблиц операционного исчисления. Получены аналитические выражения для функций Грина рассматриваемой задачи. На примере шарнирно-опертой трехкомпонентной балки, выполненной из сплава цинка, меди и алюминия, находящейся под действием распределенной по длине механической нагрузки, исследовано взаимодействие механического, температурного и диффузионного полей. Проанализировано влияние релаксационных эффектов на кинетику тепломассопереноса. Решение представлено в аналитической форме и в виде графиков зависимости искомых полей перемещения, приращений температуры и приращений концентрации компонент среды от времени и координат. В заключение приведены основные выводы о влиянии связанности полей и релаксационных эффектов на напряженно-деформированное состояние и тепломассоперенос в изгибаемой балке.

Васенин В.А., Роганов В.А., Зензинов А.А. «Гибридный подход к моделированию средств обеспечения информационной безопасности GRID/CLOUD -систем» Механика, управление и информатика, 6, № 6, с. 41-53 (2014)

Эффективное и безопасное использование распределённых информационных систем на базе технологий облачных и грид-вычислений требует оценки и оптимизации средств обеспечения их безопасности. В этих целях представляется целесообразным проводить моделирование исследуемых систем и сценариев поведения при различных условиях их эксплуатации. В настоящее время широко распространена дискретно-событийная симуляция, которая не подходит для тестирования реальных программных средств. В этой связи авторы предлагают подход к проведению натурного, имитационного, виртуального и аналитического моделирования, а также их объединения в рамках гибридного режима моделирования. Такой подход позволяет исследовать поведение распределённых систем с разных сторон, учитывая особенности архитектуры, программного обеспечения (ПО), назначения систем и условий их эксплуатации. В статье также представлен прототип программной среды с поддержкой гибридного режима моделирования.

Зенов К.Г., Карапузиков А.И., Мирошниченко М.Б., Нехорошева Е.Г. «Оптимизация спектрального состава излучения малогабаритного СО₂-лазера для оптико-акустического газоанализатора SF₆» Оптика атмосферы и океана, 36, № 8, с. 681-686 (2023)

Представлены упрощенная математическая модель и результаты экспериментальных исследований спектрального состава излучения малогабаритного волноводного СО₂-лазера с ВЧ-возбуждением для лазерного оптико-акустического газоанализатора с целью повышения точности измерений путем исключения из спектра излучения лазера нежелательных линий 10R-ветви. Измерены сигнатуры лазерного излучения при различных параметрах резонатора и активной среды без использования дополнительных элементов селекции. Показано, что оптимальные сигнатуры могут быть достигнуты путем выбора соответствующего давления газовой смеси и коэффициента пропускания выходного зеркала, а также оптимальной длины резонатора, которая может быть получена методом варьирования номинальной (базовой) длины в пределах 2 мм. Эффективность оптимизации спектрального состава лазерного излучения подтверждена на практике статистическими данными для 64 лазеров. Полученные результаты открывают новые возможности для повышения точности измерений оптико-акустического лазерного газоанализатора SF₆ и его применения в различных областях науки и техники.

Зенченко Е.В., Зенченко П.Е., Начев В.А., Турунтаев С.Б., Чумаков Т.К. «Совместный акустический и деформационный мониторинг трещины гидроразрыва в лабораторном эксперименте» Вопросы инженерной сейсмологии, 50, № 3, с. 148-157 (2023)

Приведены результаты лабораторных экспериментов по совместному активному акустическому и деформационному мониторингу трещины гидроразрыва. Эксперименты проводились в модельном материале на основе гипса. Для сравнения были проведены эталонные эксперименты по исследованию прохождения ультразвуковых волн через заполненную жидкостью щель контролируемой ширины между двумя прецизионными стеклянными пластинами. Целью экспериментов было исследование зависимости амплитуды ультразвуковой волны, прошедшей через трещину от величины ее раскрытия. В этих экспериментах создавалась круговая трещина гидроразрыва, плоскость которой была перпендикулярна оси цилиндрического образца. Вдоль этой же оси располагалась обсаженная нагнетательная скважина, заканчивающаяся на середине его высоты. Образец располагался между двумя дисками из алюминиевого сплава, оснащенных вмонтированными в них пьезокерамическими преобразователями, работающими как в режиме излучателя, так и режиме приемника. Через канал в нижнем диске осуществлялась подача рабочей жидкости в трещину. Через верхний диск производилось насыщение образца поровым флюидом. Вся сборка помещалась в гидравлический пресс, обеспечивающий постоянное сжимающее усилие. Величина раскрытия трещины изменялась в зависимости от расхода жидкости, подаваемой в центр трещины, и измерялась по относительному изменению расстояния между дисками сборки при помощи индукционных преобразователей перемещения. Также были проведены эксперименты, моделирующие трещину, заполненную проппантом. В этом случае апертура трещины изменялась в зависимости от приложенного вертикального давления на образец. По результатам экспериментов, проведенных в различных условиях, были построены зависимости амплитуды ультразвуковой волны, прошедшей через трещину. Экспериментально установлено, что поглощение звука в трещине гидроразрыва, обладающей естественной шероховатостью, вдвое ниже, чем в зазоре между прецизионными стеклянными пластинами. Полученные результаты позволят оценить величину раскрытия трещины гидроразрыва в лабораторных экспериментах, проводимых на образцах большего размера с использованием активного акустического мониторинга.

Зенченко Е.В., Зенченко П.Е., Начев В.А., Турунтаев С.Б., Чумаков Т.К. «Совместный акустический и деформационный мониторинг трещины гидроразрыва в лабораторном эксперименте» Вопросы инженерной сейсмологии, 50, № 3, с. 148-157 (2023)

Приведены результаты лабораторных экспериментов по совместному активному акустическому и деформационному мониторингу трещины гидроразрыва. Эксперименты проводились в модельном материале на основе гипса. Для сравнения были проведены эталонные эксперименты по исследованию прохождения ультразвуковых волн через заполненную жидкостью щель контролируемой ширины между двумя прецизионными стеклянными пластинами. Целью экспериментов было исследование зависимости амплитуды ультразвуковой волны, прошедшей через трещину от величины ее раскрытия. В этих экспериментах создавалась круговая трещина гидроразрыва, плоскость которой была перпендикулярна оси цилиндрического образца. Вдоль этой же оси располагалась обсаженная нагнетательная скважина, заканчивающаяся на середине его высоты. Образец располагался между двумя дисками из алюминиевого сплава, оснащенных вмонтированными в них пьезокерамическими преобразователями, работающими как в режиме излучателя, так и режиме приемника. Через канал в нижнем диске осуществлялась подача рабочей жидкости в трещину. Через верхний диск производилось насыщение образца поровым флюидом. Вся сборка помещалась в гидравлический пресс, обеспечивающий постоянное сжимающее усилие. Величина раскрытия трещины изменялась в зависимости от расхода жидкости, подаваемой в центр трещины, и измерялась по относительному изменению расстояния между дисками сборки при помощи индукционных преобразователей перемещения. Также были проведены эксперименты, моделирующие трещину, заполненную проппантом. В этом случае апертура трещины изменялась в зависимости от приложенного вертикального давления на образец. По результатам экспериментов, проведенных в различных условиях, были построены зависимости амплитуды ультразвуковой волны, прошедшей через трещину. Экспериментально установлено, что поглощение звука в трещине гидроразрыва, обладающей естественной шероховатостью, вдвое ниже, чем в зазоре между прецизионными стеклянными пластинами. Полученные результаты позволят оценить величину раскрытия трещины гидроразрыва в лабораторных экспериментах, проводимых на образцах большего размера с использованием активного акустического мониторинга.

Дружинин О.А., Троицкая Ю.И., Зилитинкевич С.С. «Прямое численное моделирование турбулентного устойчиво стратифицированного воздушного потока над взволнованной водной поверхностью» Механика, управление и информатика, 6, № 6, с. 91-103 (2014)

Параметризация потоков импульса и тепла в турбулентном, устойчиво стратифицированном пограничном слое над взволнованной водной поверхностью необходима для крупномасштабных численных климатических моделей и прогноза погоды. При этом связь между крупномасштабными полями скорости и температуры и турбулентными потоками на границе раздела океан-атмосфера даётся относительно простыми функциями, включающими так называемые «балковые» коэффициенты. Значения этих коэффициентов в различных моделях климата меняются в довольно широких пределах, и их конкретизация является довольно сложной задачей натурного и численного эксперимента. Мы используем прямое численное моделирование как инструмент для детального исследования пограничного слоя на границе раздела океан-атмосфера, чтобы далее уточнять и верифицировать параметризацию, используемую в крупномасштабных климатических моделях. Особое внимание уделяется эффектам, обусловленным устойчивой стратификацией воздушного потока.

Садыков В.М., Зимовец И.В. «Расчёт потенциального магнитного поля в активных областях Солнца» Механика, управление и информатика, 6, № 1, с. 179-192 (2014)

Получена функция Грина уравнения Лапласа внешней шаровой области для нахождения градиента потенциала с граничным условием - производной потенциала по заданному направлению. Разработан набор программ, использующих данное решение для расчёта силовых линий потенциального магнитного поля в активных областях солнца по известным граничным данным - компоненте поля по лучу зрения на уровне фотосферы. На модельных граничных данных (поле диполя) показана правильность построенного аналитического решения, выбран оптимальный шаг построения силовых линий для реальных условий и оптимальная мелкость угловой сетки. Разработанные программы применены к четырём активным областям солнца: NOAA AR 11097, 11236, 11283, 11585. В качестве граничных условий взяты фотосферные магнитограммы продольной по лучу зрения компоненты магнитного поля, полученные магнитографом HMI/SDO. Для отобранных областей восстановлены силовые линии потенциального магнитного поля в хромосфере и короне. Проведено сопоставление восстановленных силовых линий с магнитными петлями, наблюдаемыми прибором AIA/SDO в ультрафиолетовом диапазоне. Показано, что только в одной из рассмотренных областей (11097) магнитное поле адекватно описывается потенциальным приближением. Для описания магнитного поля в остальных областях потенциальное приближение либо частично (11236, 11283), либо полностью (11585) не применимо. Обсуждаются причины этого.

Садыков В.М., Зимовец И.В. «Связь характера магнитного поля активных областей Солнца с их вспышечной продуктивностью» Механика, управление и информатика, 6, № 7, с. 106-113 (2014)

Рассмотрено 95 изолированных активных областей в произвольный момент их нахождения на диске Солнца. 28 из 95 активных областей наблюдались инструментами MDI/ SOHO и TRACE, остальные 67 активных областей инструментами HMI/SDO и AIA/ SDO. По фотосферным магнитограммам восстанавливались силовые линии магнитного поля в потенциальном приближении в каждой области. Восстановленные линии сравнивались с магнитоплазменными структурами (магнитными петлями), наблюдаемыми в диапазоне экстремального ультрафиолета. На основании мнения группы экспертов сделан вывод о характере поля в каждой из областей (потенциальный, непотенциальный, промежуточный). Информация о характере поля каждой области дополнена историей её вспышечной активности. Установлено, что потенциальное приближение наблюдается только для 18% рассмотренных активных областей. Показано, что в потенциальных областях не бывает вспышек класса выше С4.0. Утверждается, что на основе лишь определения характера поля в активной области нельзя с вероятностью большей, чем 16%, предсказать появление в ней мощной (класса М или Х) вспышки в течение 24 ч после момента её рассмотрения. Дополнительным результатом данной работы является оценка характерного времени роста токов в активных областях ∼8 ч.

Богачев С.А., Зимовец И.В., Кириченко А.С., Кузин С.В., Струминский А.Б. «Возможности по созданию компактного телескопа-спектрометра жёсткого рентгеновского диапазона для изучения солнечных вспышек на малоразмерных космических платформах» Механика, управление и информатика, 7, № 4, с. 37-46 (2015)

Малые космические платформы представляют собой особый тип космических аппаратов (КА), которые отличаются от больших КА не только размером, но и организацией работ. В частности, на такие платформы не распространяются многие ограничения, которыми «связаны» разработчики больших спутников. Это позволяет существенно снизить стоимость и время разработки, а также даёт возможности по более глубокой взаимной интеграции научного прибора и спутника. В настоящее время за рубежом при поддержке НАСА активно развивается направление CubeSat (кубсат). В нашей стране в последние годы также появился ряд разработчиков, предоставляющих схожие технологии и имеющих возможности по выводу в космос приборов с массой до 10–15 кг. Некоторые из этих организаций имеют практический опыт использования своих платформ в космосе. В статье рассматривается вопрос о возможности использования микрои наноспутников для проведения наблюдений Солнца в жёстком рентгеновском диапазоне.

Зимовец И.В., Шарыкин И.Н., Кальтман Т.И., Ступишин А.Г., Низамов Б.А. «Предвспышечные рентгеновские пульсации с источниками вне активной области основной вспышки» Геомагнетизм и аэрономия, 63, № 5, с. 547-560 (2023)

Ранее мы показали, что по характеру расположения источников предвспышечных рентгеновских пульсаций относительно основной солнечной вспышки события разделяются по крайней мере на два типа: в событиях типа I источники пульсаций и основной вспышки находятся в одной активной области (АО), а в событиях типа II – в разных. В данной работе представлен анализ события типа II, в котором по данным космической обсерватории Ramaty High-Energy Solar Spectroscopic Imager (RHESSI) рентгеновские источники предвспышечных квазипериодических пульсаций (с периодом P=1.5±0.1 мин), начавшихся в ∼18:02 UT, располагались в АО 11 884 в Западном полушарии, а источники основной вспышки M1.0 SOL2013-11-05T18:08 в АО 11 890 в Восточном полушарии. Пульсации также наблюдались с помощью Gamma-Ray Burst Monitor (GBM) на борту космической обсерватории Fermi и X-Ray Sensor (XRS) на борту Geostationary Operational Environmental Satellite (GOES), что исключает возможность их искусственного происхождения. По данным Atmospheric Imaging Assembly (AIA) на борту Solar Dynamics Observatory (SDO) в экстремальном ультрафиолетовом диапазоне установлено, что источники пульсаций располагались в основании корональных струй (джетов), истекавших со скоростями ∼100–1500 км/с. Расстояние между АО 11 884 и АО 11 890 составляло ∼1.4 R_S. Плазме струй потребовалось бы ∼17–250 мин, чтобы достичь АО 11 890, что намного больше времени межу началом пульсаций (струй) и вспышкой (∼6 мин), к тому же в картинной плоскости струи истекали в противоположном (западном) от активной области вспышки направлении. В короне не наблюдались петли, соединяющие АО 11 884 и АО 11 890. Более того, не обнаружено соединения этих областей силовыми линиями магнитного поля, экстраполированного с фотосферы в корону в потенциальном приближении. Эти аргументы свидетельствуют о том, что струи (и связанные с ними пульсации) не могли быть триггером вспышки. Таким образом, представлен яркий пример события, в котором не было физической связи между предвспышечными рентгеновскими пульсациями (и струями) и последовавшей за ними вспышкой. Это событие демонстрирует значение пространственно-разрешенных наблюдений при исследовании пульсаций на Солнце и звездах.

Ванюшин М.В., Зинин П.В., Носов П.А. «Исследование возбуждения колебаний в объектах миллиметрового масштаба» Физические основы приборостроения, 11, № 4, с. 30-37 (2022)

Описаны лабораторные стенды возбуждения и наблюдения колебаний объектов миллиметрового масштаба, отличающиеся схемами наблюдения. Экспериментальные исследования были проведены с воздушным пузырьком в воде, в подсолнечном масле и 5% уксусе и с каплей воды в подсолнечном масле. Выбрана математическая модель для описания процессов распространения акустических волн внутри образца и проведено сравнение теоретических и практических результатов. Были получены резонансные частоты колебаний объектов для математической модели и лабораторных установок. Указанные стенды могут быть применены для исследования биологических объектов.

Жуков А.О., Захаров А.И., Прохоров М.Е., Мошкалёв В.Г., Шахов Н.И., Зиновьев И.А. «Моделирование фона неба в широком спектральном диапазоне в околоземном космическом пространстве» Механика, управление и информатика, 7, № 2, с. 235-245 (2015)

В настоящее время моделирование фона неба в околоземном космическом пространстве проводится с использованием астрономических спектральных полос. Изредка проводится пересчёт по спектральным типам (без учёта межзвёздного покраснения). В результате получаются неточные данные (в смысле точности потоков от источников света) в существующих каталогах, по которым работает система ориентации и навигации космических аппаратов. Это приводит в спектральной полосе прибора к появлению звёзд-помех, в одних случаях, и к пропаданию навигационных звёзд, в других. Также широкая спектральная полоса прибора обуславливает трудности пересчёта потоков от звёзд. В предложенной статье приведён анализ фоновой звёздной обстановки при внеатмосферных наблюдениях космических объектов в спектральных диапазонах 0,17–0,3; 0,4–0,7; 3–5 мкм и в спектральной полосе V Джонсона. Было смоделировано пространственное распределение яркости фона неба, наблюдаемого из космоса, в каждом диапазоне и пространственное распределение звёзд в зависимости от расстояния до галактической плоскости. Определена средняя яркость фона неба в каждом из рассматриваемых спектральных каналов. Данные известных каталогов адаптированы к полосе чувствительности кремневых фотоприёмников как по координатным измерениям (фотоцентр двойной звезды, состоящей из звёзд с различными спектрами, смещается в зависимости от спектрального диапазона фотоприёмника), так и по некоординатным измерениям (получены более точные потоки излучения).

Золотарёв В.В., Овечкин Г.В., Шевляков Д.А. «Применение методов многопорогового декодирования в системах дистанционного зондирования Земли» Механика, управление и информатика, 6, № 7, с. 55-58 (2014)

Рассмотрены вопросы, связанные с эффективностью декодирования многопороговых методов коррекции ошибок в современных системах дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Результаты проведённого исследования показали, что наиболее подходящими к применению в системах ДЗЗ по данным критериям являются многопороговые декодеры (МПД) самоортогональных кодов. МПД позволяют почти оптимально декодировать даже очень длинные коды с линейной от длины кода сложностью реализации, демонстрируя при этом хорошую корректирующую способность.

Гульельми А.В., Клайн Б.И., Завьялов А.Д., Зотов О.Д. «Основы феноменологической теории землетрясений» Вулканология и сейсмология, 17, № 5, с. 84-94 (2023)

Феноменология представляет собой единство принципов и методов исследования сущности явлений. Данная статья является конспективным обзором цикла работ, выполненных авторами за прошедшие десять лет. Общая направленность работ состоит в том, что феноменологические идеи физики используются для анализа землетрясений. Образцом феноменологической теории является термодинамика. Электродинамика Максвелла также является совершенным образцом феноменологической теории. Феноменология землетрясений еще далеко не достигла такого уровня. В системе рационального знания о геодинамике мы пока что достигли статуса предварительного представления о предмете, методах и задачах будущей феноменологической теории землетрясений. Тем не менее, уже на данном этапе отчетливо видна перспективность предлагаемого подхода к построению теории. В статье на конкретных примерах показано, что при поиске основ теории, при обработке и анализе конкретных проявлений сейсмичности полезно использовать феноменологические представления общей физики.

Исаев С.А., Судаков А.Г., Никущенко Д.В., Усачов А.Е., Зубин М.А., Синявин А.А., Чулюнин А.Ю., Дубко Е.Б. «Тесты для валидационных задач аномальной интенсификации отрывного течения и теплообмена на структурированных поверхностях с экстраординарными перепадами давления» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 70-81 (2023)

Представляются новые тесты для пакетов прикладных программ и моделей турбулентности для валидационных задач высокоинтенсивных вихревых течений около структурированных энергоэффективных поверхностей. Идея тестирования основывается на открытии аномальной интенсификации отрывных течений и теплообмена в наклонных канавках на пластинах и стенках каналов. В канавках за счет экстраординарных перепадов давления, подтвержденных экспериментами, генерируются закрученные потоки с высокими скоростями возвратного и вторичного течения, сопоставимыми со скоростью внешнего потока. Также внутри канавок формируются высокоградиентные зоны с трением и теплоотдачей, многократно (от 1.5–2 до 7–9 раз) превосходящих трение и теплоотдачу на плоской стенке. В качестве примера проходит тестирование пакет VP2/3, разработанный на основе оригинальных многоблочных вычислительных технологий и использующий разномасштабные пересекающиеся сетки. Сравнение численных прогнозов с экспериментами М.А. Зубина подтвердило высокие перепады статического давления между зоной торможения на наветренном склоне наклонной канавки и областью отрицательного давления в месте генерации торнадоподобного потока на входном сферическом сегменте, а также продемонстрировало приемлемость RANS-подхода для прогнозирования характеристик высокоинтенсивных закрученных потоков.

Карелин А.Ю., Зыбин Ю.Н., Князев В.О., Поздняков А.А. «Многоголовый звёздный датчик 348К. Результаты наземной экспериментальной отработки» Механика, управление и информатика, 7, № 2, с. 120-128 (2015)

Статья посвящена многоголовому звёздному датчику 348К, разработка которого завершилась в ОАО «НПП «Геофизика-Космос» в 2013 г. Даны описание конструкции, состав и основные характеристики прибора. Приведены укрупнённая программа наземной экспериментальной отработки и подробности некоторых испытаний.