«10-я конференция молодых учёных "Фундаментальные и прикладные космические исследования"» Механика, управление и информатика, 6, № 1, с. 1 (2014)

Воронин П.В. «Критерий устойчивости коллинеарных точек либрации в пространстве бинарной системы, стабилизированной во внешнем однородном ортогональном магнитном поле» Механика, управление и информатика, 6, № 1, с. 5-8 (2014)

В пространстве бинарной системы, стабилизированной во внешнем однородном ортогональном магнитном поле, могут существовать коллинеарные точки либрации (КТЛ), соответствующие малым частицам, причём движение последних в окрестностях соответствующих им КТЛ может быть как устойчивым, так и неустойчивым. Проведённые исследования позволили получить критерий устойчивости КТЛ малой частицы в координатах «циклотронная частота малой частицы–квадрат частоты гармонических колебаний малой частицы относительно оси Z синодической системы координат» (ЦЧ-КЧГК-Z).

Германенко А.В., Балабин Ю.В., Вашенюк Э.В., Гвоздевский Б.Б. «Природа вариаций гамма-излучения в приземном слое атмосферы» Механика, управление и информатика, 6, № 1, с. 9-16 (2014)

Влияние гроз на поток мюонов - хорошо известный факт, наблюдающийся на многих станциях. Нами впервые были обнаружен факт возрастания интенсивности гамма-излучения во время осадков в течение всего года (зимнего и летнего сезонов) в арктическом регионе. В данной работе представлены результаты экспериментов на системе для обнаружения гамма-излучения в апатитах. Серия экспериментов показывает, что это дополнительное излучение имеет тормозную природу и создаётся энергичными электронами, возникающими от распада мюонов в атмосфере. Во время осадков мюоны получают дополнительную энергию, проходя через электрические поля в облаках. Через распад мюонов дополнительная энергия частично передаётся электронам и путём тормозного излучения преобразуется в электромагнитную форму. На основании измерений дополнительного потока излучения были произведены расчёты энергетического баланса. Принимая во внимание плотность потока мюонов на уровне моря и среднюю толщину дождевого облака, этот дополнительный поток энергии может быть обеспечен напряжённостью поля в облаке порядка 3,6 кВ/м.

Евдокимова М.А., Шкляр Д.Р. «Нелинейная динамика электронов в поле ленгмюровской волны в неоднородной плазме» Механика, управление и информатика, 6, № 1, с. 17-26 (2014)

Теория нелинейного взаимодействия волн и частиц в неоднородной плазме, в которой функция распределения резонансных частиц ищется в заданном поле волны, а обратное влияние частиц на волну находится из закона сохранения энергии, содержит два параметра: эффективную амплитуду волны и параметр неоднородности среды. В случае, когда оба этих параметра считаются постоянными, решение удаётся получить аналитически. В настоящей работе исследовано резонансное взаимодействие ленгмюровской волны с энергичными электронами с учётом переменной амплитуды волны и параметра неоднородности в первом приближении. При этом в задаче возникает два новых параметра, которые, однако, естественно считать постоянными в течение времени резонансного взаимодействия частицы с волной, и вновь можно использовать упомянутый выше подход и искать функцию распределения в «заданном» поле. C использованием этого подхода исследовано влияние переменной амплитуды и параметра неоднородности на инкремент волны.

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.

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.

Ивлев Н.А., Карпенко С.О., Сивков А.С., Иванов Д.С., Ткачёв С.С., Ролдугин Д.С. «Разработка системы ориентации и стабилизации микроспутников» Механика, управление и информатика, 6, № 1, с. 43-60 (2014)

Рассматривается задача создания системы ориентации и стабилизации для спутников массой от 10 до 100 кг. Описаны основные принципы проектирования, испытаний системы ориентации и стабилизации. Даны габаритные чертежи и основные характеристики всех разработанных приборов системы ориентации и стабилизации. Представлены режимы, обеспечиваемые системой ориентации и стабилизации, а также их точности. Также даны описания конструктивных элементов наземного стенда полунатурного моделирования для испытания разработанной системы ориентации.

Костарев Д.В., Климушкин Д.Ю., Магер П.Н. «Генерация дрейфово-компрессионных волн инверсным распределением частиц по энергии в магнитосферной плазме» Механика, управление и информатика, 6, № 1, с. 61-68 (2014)

Представлена продольная структура дрейфово-компрессионных мод и соответствующая неустойчивость плазмы в рамках гирокинетики в аксиально-симметричной модели магнитосферы с изотропной плазмой. Предполагалось, что плазма состоит в основном из холодных частиц с примесью горячих протонов, которые описываются инверсным распределением. Компрессионный резонанс в такой плазме возникает, когда частота волны равна собственной частоте дрейфово-компрессионной моды. При таком резонансе волна узко локализована вдоль магнитного поля в окрестности экватора. Неустойчивость возникает, когда скорость диамагнитного дрейфа, обусловленная радиальным градиентом температуры, меньше, чем скорость магнитного дрейфа или противоположна по направлению. Кроме того, чем уже инверсное распределение, тем больше инкремент неустойчивости, и для возникновения неустойчивости необходима меньшая величина β (отношение плазменного давления к магнитному).

Кузичев И.В., Шкляр Д.Р. «Особенности взаимодействия релятивистских частиц со свистовыми волнами в магнитосфере Земли» Механика, управление и информатика, 6, № 1, с. 69-88 (2014)

Рассматривается проблема взаимодействия релятивистских частиц с монохроматическими свистовыми волнами в магнитосфере Земли. Волновое поле излучения источника, в качестве которого можно рассматривать, например, наземные передатчики в диапазоне очень низких частот (ОНЧ), моделируется в рамках геометрооптического подхода. Полученные распределения параметров волны позволяют рассчитать эффективную амплитуду взаимодействия и параметр неоднородности. Основное внимание уделено анализу поведения резонансных импульсов для случая релятивистских частиц, когда возникает ряд особенностей, в частности, известный эффект релятивистского ускорения с отражением.

Кукса М.М., Маров М.Я. «Численное моделирование магнитогидродинамической турбулентности в протопланетном диске» Механика, управление и информатика, 6, № 1, с. 89-96 (2014)

Построена математическая модель динамики вязкой несжимаемой плазмы в гравитационном и магнитном поле и разработан численный код для моделирования эволюции осесимметричного протопланетного диска конечной толщины. В результате всестороннего исследования различных типов граничных условий были определены наиболее «свободные» граничные условия, позволяющие реализовать характерную эволюцию протопланетного диска в магнитном поле. Впервые выполнено численное моделирование с коэффициентом турбулентной вязкости, учитывающим влияние магнитного поля и обратного эффекта переноса тепла на развитие турбулентности в протопланетном диске. Это позволило проследить эволюцию вертикальной структуры диска, согласованную с конфигурацией внешнего и собственного магнитного поля в диске.

Леденцов Л.С., Сомов Б.В. «Разрывные магнитогидродинамические течения: непрерывные переходы и нагрев плазмы» Механика, управление и информатика, 6, № 1, с. 97-107 (2014)

Законы сохранения на поверхности разрыва в идеальной магнитной гидродинамике (МГД) допускают возможность смены типа разрыва при постепенном (непрерывном) изменении условий течения плазмы. При этом должны существовать так называемые переходные решения, удовлетворяющие одновременно двум типам разрывов. В результате анализа полной системы граничных условий для уравнений МГД найден удобный, наглядный параметр классификации разрывных течений - величина потока массы m. На основе этого критерия составлена обобщённая схема непрерывных переходов в МГД, а также изучена зависимость величины нагрева плазмы от типа МГД-течения.

Меркулов Е.С., Ерохин Н.С. «Распространение электромагнитных волн через неоднородную магнитоактивную плазму с субволновыми структурами» Механика, управление и информатика, 6, № 1, с. 108-112 (2014)

Приведён анализ распространения электромагнитных волн через неоднородную магнитоактивную плазму с субволновыми структурами. На основе уравнения Гельмгольца построены точно решаемые одномерные модели. Использование точно решаемой модели продиктовано наличием неоднородностей большой амплитуды, поэтому использование приближенных методов анализа некорректно.

Михайлов Е.А. «Потоки спиральности магнитного поля и галактическое динамо» Механика, управление и информатика, 6, № 1, с. 113-117 (2014)

Теория динамо довольно давно применяется для описания роста магнитных полей в галактиках и неоднократно была подтверждена наблюдательными данными. однако для уточнения её предсказаний представляется важным учесть закон сохранения спиральности магнитного поля. действительно, при условии вмороженности магнитного поля в среду (которое с большой точностью выполняется для межзвёздного газа), скалярное произведение магнитного поля на его вектор-потенциал, проинтегрированное по объёму, сохраняется неизменным. Для расчёта используется no-z-модель, разработанная Д. Моссом с коллегами. Она предполагает, что галактический диск довольно тонкий, и производные вдоль оси, перпендикулярной к его плоскости, могут быть заменены конечными выражениями. Уравнения данной модели дополняются уравнениями, описывающими потоки спиральности в галактике. Проводится сравнение полученных результатов как с «классической» no-z-моделью, так и с оценками, полученными А. Шукуровым с коллегами в модели с учётом спиральности для усреднённого по всей галактике магнитного поля. Показано, что если учитывать потоки спиральности, то возможны не только монотонный рост магнитного поля галактики, но и его осцилляции. В ряде ситуаций возможно затухание магнитного поля после достижения им значения, определяемого равнораспределением энергии. По сравнению с оценками для усреднённого магнитного поля видно, что решения более сглажены, а масштаб осцилляций магнитного поля несколько меньше. Это можно объяснить тем, что данная модель позволяет более точно учесть диссипативные процессы, которые и сглаживают решения.

Мкртичян Г.С., Ерохин Н.С. «Структура фазовой плоскости при серфинге умеренно релятивистских электронов на электромагнитной волне в плазме» Механика, управление и информатика, 6, № 1, с. 118-122 (2014)

Выполнен анализ структуры фазовой плоскости для захватываемых в режим серфинга умеренно релятивистских заряженных частиц при их ускорении электромагнитной волной. В наиболее простой модели серфотронного ускорения зарядов задача сводится к исследованию решения нелинейного нестационарного дифференциального уравнения второго порядка диссипативного типа для фазы волны на траектории заряженной частицы. Согласно численным расчётам в области оптимальных для реализации серфинга начальных фаз и при выполнении условия черенковского резонанса происходит захват заряда в эффективную потенциальную яму с последующим ускорением для амплитуд волны выше некоторого порогового значения. Темп ускорения заряда не зависит от амплитуды волны и определяется величиной безразмерной фазовой скорости волны. Амплитуда волны определяет положение равновесия по фазе, т.е. дно эффективной потенциальной ямы. При достаточно сильном ускорении период этих колебаний возрастает значительно, а амплитуда колебаний уменьшается. Такое поведение соответствует наличию на фазовой плоскости особой точки типа устойчивого фокуса.

Назарков И.С., Калегаев В.В. «Положение и динамика переднего края токового слоя хвоста магнитосферы на основе данных THEMIS» Механика, управление и информатика, 6, № 1, с. 123-132 (2014)

Миссия THEMIS предоставила уникальную возможность для исследования структуры и динамики токов хвоста магнитосферы Земли. Благодаря пространственному положению спутников, которые каждые четыре дня выстраивались в одну линию, можно было наблюдать изменения магнитного поля вдоль всего профиля хвоста с течением времени. С использованием модели собственного магнитного поля Земли (IGRF-10) и магнитосферного магнитного поля (A2000) из измеренного на бортах спутников магнитного поля выделялось поле токов геомагнитного хвоста. Были построены радиальные профили магнитного поля вдоль хвоста магнитосферы при различных условиях в солнечном ветре. В результате: передний край токового слоя (ТС) при спокойных условиях в солнечном ветре 4 апреля 2009 г. находился на расстоянии около 12 R_E, а магнитное поле в его окрестности составляло |B|=20 нт, в то время как в удалённом хвосте - около 10 нт. во время геомагнитного возмущения 14 февраля 2009 г. (минимум Dst 35 нт) передний край токов хвоста магнитосферы приблизился к Земле до 8 R_E, и значительно усилилось магнитное поле вблизи него ( B_x-компонента поля достигала 70 нт, B_z-компонента – 50 нт), что говорит о значительных протекающих токах в области переднего края. Вследствие увеличения характерных размеров магнитосферной токовой системы хвоста в этот период затянувшегося минимума солнечной активности наблюдался слабый эффект от этих токов на поверхности Земли.

Новиков С.В., Парпаров Е.З., Фёдоров М.И. «Надёжные термоэлектрические генераторы для космических аппаратов» Механика, управление и информатика, 6, № 1, с. 133-140 (2014)

Эксплуатация в космических условиях накладывает особые требования на термоэлектрические источники питания. В первую очередь это касается надёжности и долговечности. В настоящее время сплавы на основе Pb-Te являются самым эффективным термоэлектрическим среднетемпературным материалом n-типа, а на основе Ge-Te – p-типа. В работе рассмотрены термоэлементы с использованием оптимальной технологии для каждой ветви, позволяющей получить максимально возможную для данных материалов эффективность в диапазоне 150–450°С и достаточную надёжность. Термоэлементы обладают коэффициентом полезного действия (КПД) 5–6%, что является максимальным значением в этой области температур. Снижение температуры горячих спаев до 450°С позволяет повысить химическую и механическую стабильность не только самих сплавов Ge-Te, но и коммутационных материалов, что приводит к снижению процессов диффузии, а значит, повышает надёжность и срок службы термоэлектрического генератора. Кроме того, при таких температурах хорошо «работают» существующие антисублимационные покрытия. Дополнительное увеличение КПД можно обеспечить за счёт каскадирования термоэлементов с использованием низкотемпературных соединений на основе Bi-Te-Se-Sb, обладающих максимальной эффективностью и стабильностью в интервале 50–150°С. В этом случае КПД составит 9–10%. Максимально, на данный момент, можно добиться КПД 12%, но резко снижается надёжность таких элементов.

Офенгейм Д.Д., Балашев С.А., Иванчик А.В., Каминкер А.Д. «Эффект неполного покрытия квазаров облаками молекулярного водорода» Механика, управление и информатика, 6, № 1, с. 141-150 (2014)

Проведено имитационное моделирование движения криобота с использованием различных физических моделей, по результатам которого дана оценка скорости проникновения криобота под лёд.

Поверенный М.В., Ерохин Н.С. «Безотражательное распространение электромагнитных волн с мелкомасштабными структурами в киральной плазме» Механика, управление и информатика, 6, № 1, с. 151-156 (2014)

Полякова Л.О., Ерохина О.С. «Моделирование движения криобота с учётом фазового перехода» Механика, управление и информатика, 6, № 1, с. 157-163 (2014)

Попова Е.П., Истомина М.А. «Звёздная магнитная активность и квазигазодинамическое приближение мелкой воды с магнитным полем» Механика, управление и информатика, 6, № 1, с. 164-169 (2014)

Солнечная магнитная активность имеет довольно сложную структуру, которую можно описывать в разных приближениях. В данной работе рассматривается квазигазодинамическое приближение мелкой воды с магнитным полем для моделирования магнитной активности солнца. Основное отличие предложенного подхода от простейших теорий динамо состоит в том, что кроме уравнения генерации магнитного поля, присутствуют уравнения для эволюции поля скоростей. Поля скоростей дают возможность исследовать не только генерацию и эволюцию магнитного поля, но и оценить его влияние на движущиеся потоки вещества. Показано, как меняется магнитное поле и скорость потоков вещества при разных начальных и граничных условиях.

Попова Е.П., Юхина Н.А. «Двойной цикл солнечной активности и теория динамо» Механика, управление и информатика, 6, № 1, с. 170-174 (2014)

Считается, что циклическая магнитная активность солнца имеет основной период, равный примерно 22 годам. Однако более тщательные исследования показали, что солнечный цикл является более сложным. В последние десятилетия появилось большое число работ, в которых показано, что квазициклические импульсы магнитной активности появляются с периодами около 0,5–2,0 лет на фоне 22-летнего солнечного цикла. В работе исследовано поведение динамоволн в рамках нелинейного динамо с учётом толщины конвективной зоны, коэффициента турбулентной диффузии и меридиональной циркуляции. Показано, что в модели существуют режимы, аналогичные двойному циклу, наблюдаемому на солнце. Были построены баттерфляй-диаграммы для полоидальной и тороидальной компонент магнитного поля. найден диапазон амплитуд меридиональных потоков и динамочисел с учётом толщины конвективной зоны солнца, воспроизводящий двойной цикл.

Просветов А.В. «Фрактальный анализ кривых блеска микроквазара GX 339-4» Механика, управление и информатика, 6, № 1, с. 175-178 (2014)

Приведены предварительные результаты фрактального анализа кривой блеска источника GX 339-4 в рентгеновском диапазоне (2–60 кэВ) по данным орбитальной обсерватории RXTE. Выявлена связь фрактальной размерности с частотой квазипериодических осцилляций, кроме того, выявлено отсутствие ярко выраженной зависимости между фрактальной размерностью и светимостью источника. По изменению фрактальной размерности возможно сделать вывод, что феномен квазипериодических осцилляций связан со скачкообразным увеличением локальной неустойчивости в аккреционном диске.

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.

Сивакова Т.В., Трахтенгерц Э.А. «Компьютерные методы ранжирования космических экспериментов» Механика, управление и информатика, 6, № 1, с. 193-195 (2014)

Предлагается использовать компьютеризированную систему для повышения эффективности отбора космического эксперимента. Данная задача реализуется с помощью критериального подхода.

Шестаков А.Ю., Вайсберг О.Л. «Структурное деление аномалии горячего потока по функциям распределения ионов» Механика, управление и информатика, 6, № 1, с. 196-198 (2014)

Представлены результаты, полученные при анализе функций распределения ионов по продольным скоростям в аномалии горячего потока. Форма распределений позволяет сгруппировать их по ряду признаков. Группировки функций распределения соответствуют ранее выделенным структурным областям. Форма распределений в каждой области соответствует качественным представлениям о параметрах области.