научный журнал по космическим исследованиям Космические исследования ISSN: 0023-4206

БОГУСЛАВСКИЙ А.А., ГЛОТОВ Ю.Н., ЛЕВТОВ В.Л., РОМАНОВ В.В., САЗОНОВ В.В., СОКОЛОВ С.М. — 2009 г.

Рассматривается космический эксперимент по определению квазистатических микроускорений на борту искусственного спутника Земли по видеоизображению объектов, совершающих свободное движение. Эксперимент был проведен на спутнике Фотон М-3. В кубической коробке, закрепленной на корпусе спутника и имеющей две прозрачные соседние стенки, двигались несколько дробинок. Их движение снималось цифровой видеокамерой. Видеокамера была установлена напротив одной из прозрачных стенок; под углом к другой прозрачной стенке располагалось зеркало. Такая оптическая система позволяла в одном кадре получать изображение дробинок с двух точек зрения. Съемка движения дробинок производилась на отрезках времени продолжительностью по 96 с. Паузы между этими отрезками также были равны 96 с. Специальная обработка отдельного кадра позволила определить координаты центров дробинок в системе координат камеры. Последовательность кадров, относящаяся к непрерывному отрезку съемки, обрабатывалась следующим образом. Методом наименьших квадратов зависимость от времени каждой координаты каждой дробинки аппроксимировалась полиномом второй степени. Коэффициент при квадрате времени равен половине значения соответствующей компоненты микроускорения. Как показала проведенная обработка, описанный способ определения квазистатических микроускорений оказался достаточно чувствительным и точным.

ДАВЫДОВ А.А., САЗОНОВ В.В. — 2009 г.

Космический аппарат Монитор-Э вследствие нештатной ситуации совершал неуправляемый полет, при этом отсутствовала телеметрическая информация о параметрах его вращательного движения. Возникла задача определения вращательного движения КА по доступной косвенной информации – электрическому току, снимаемому с солнечных батарей. В данной работе описана интегральная статистическая методика, позволившая решить эту задачу. Значения тока, полученные на отрезке времени длиной несколько десятков минут, обрабатывались совместно методом наименьших квадратов с помощью интегрирования уравнений вращательного движения КА. В результате обработки оценивались начальные условия движения, уточнялись моменты инерции КА и углы, задающие положение СБ в связанной с КА системе координат. Приведены результаты обработки 12 отрезков данных, позволившие реконструировать фактическое вращательное движение КА.

ПЕТУХОВ В.Г. — 2009 г.

Приводятся результаты численной оптимизации многовитковых траекторий перелета космического аппарата с малой тягой на высокую эллиптическую орбиту. Проводится анализ характеристик оптимальных перелетов, включая их структуру. Предлагаются способы описания структур оптимальных многовитковых траекторий с целью их классификации.

ЖУРАВЛЕВ Д.А., ТРЕТЬЯКОВА Ч.А. — 2009 г.

PACS: 95.75.Wx

ЕФРЕМОВ В.И., ПАРФИНЕНКО Л.Д., СОЛОВЬЕВ А.А. — 2009 г.

Представлены результаты обработки трех 256-минутных серий наблюдений квазипериодических колебаний поля лучевых скоростей в трех солнечных пятнах. Одновременно определялись доплеровские смещения для 6-ти спектральных линий, образующихся на разных высотах атмосферы Солнца. В спектрах тени пятна и магнитных элементов, расположенных в непосредственной близости от пятна, выявляются, кроме хорошо известных высокочастотных (периоды 3–5 минут) колебаний, полоса низкочастотных колебаний с периодами около 60–80 минут. В отличие от короткопериодических мод мощность долгопериодической моды колебаний лучевой скорости в солнечном пятне резко убывает с высотой: эти колебания отчетливо проявляются в линии, образующейся на высоте 200 км, и практически не видны в линии с высотой образования 500 км. Это свидетельствует о разной физической природе короткопериодических и долгопериодических колебаний солнечного пятна. Если первые из них обусловлены медленными магнитозвуковыми волнами внутри силовой трубки пятна, то вторые отражают глобальные вертикально-радиальные осцилляции магнитного элемента (пятна, поры) в целом около положения устойчивого равновесия.

ЕРМОЛАЕВ Ю.И., КУДЕЛА К., КУРИЛЬЧИК В.Н., ПРОКУДИНА В.С., СЛИВКА М. — 2009 г.

В работе анализируются радиовсплески в диапазоне частот 100–1500 кГц, зарегистрированные в 1997–2000 гг. на ИСЗ ИНТЕРБОЛ-1 во время солнечных вспышек, предшествующих мощным геомагнитным бурям с Dst < –100 нТ. Наблюдаемые длинноволновые радиовсплески III типа солнечного происхождения на частотах 1460 кГц и 780 кГц отличались большой величиной потока Sf = 10-15 10-17 Вт/м2 Гц и продолжительностью не менее 10 мин. Быстрый частотный дрейф модулированного всплеска продолжался до частоты 250 кГц, что свидетельствовало о распространении возбуждающего агента (пучка энергичных электронов) от Солнца к Земле. Для всех таких вспышек было характерно появление корональных выбросов массы типа гало, наблюдаемых на LASCO/SOHO и наличие южной Bz-компоненты межпланетного магнитного поля, измеренного на КА АСЕ и WIND. Кроме того, вскоре после радиовсплеска на ИСЗ ИНТЕРБОЛ-1 регистрировались потоки энергичных электронов с Е > 40 кэВ.

БЕЛЯЕВ М.Ю., ЗАВАЛИШИН Д.А., САЗОНОВ В.В. — 2009 г.

Описаны результаты определения массы Международной космической станции по данным измерений американского акселерометра MAMS, полученным во время коррекции орбиты станции 20.VIII.2004 г. Коррекция выполнялась двигателями причаливания и ориентации (ДПО) транспортного грузового корабля Прогресс, которые были предварительно тарированы в автономном полете с использованием бортового измерителя приращения кажущейся скорости. Приведены методика и результаты тарировки. Погрешность определения массы станции составила около 1%. Те же данные MAMS и аналогичные данные, полученные во время коррекции орбиты 26.VIII.2004 г., использованы для анализа низкочастотных колебаний корпуса станции, вызываемых работой ДПО Прогресса. Определены собственные частоты ДПО. Они лежат в диапазоне 0.022–0.056 Гц. Показано, что работа ДПО приводит к существенному увеличению микроускорений на станции в диапазоне частот 0–1 Гц. Указаны частоты, на которых возмущения возрастают более чем на порядок. Описываемое исследование выполнено в рамках технологического эксперимента “Тензор”.

СКРИПАЧЕВ В.О., ТЕРТЫШНИКОВ А.В. — 2009 г.

Приведены оценки характеристик торможения космических аппаратов с высотой орбиты 450–540 км и с высотой орбиты 700–900 км до и после сильных (c магнитудой М 6.5) коровых землетрясений 2000–2006 гг. Методика оценки сейсмоорбитальных эффектов рассмотрена на примере малого КА Можаец-4. За две недели до землетрясений нарастают вариации торможения низкоорбитальных КА. За 3–6 суток до сильных коровых землетрясений с эпицентрами на суше торможение низкоорбитальных КА в верхней атмосфере усиливается. Эффект увеличения вязкости нейтральной компоненты атмосферы на высотах КА за 3–6 суток до сильных коровых землетрясений согласуется с результатам исследований возмущений вариаций плотности ионизации в F-области ионосферы перед землетрясениями. В сутки землетрясения аномалий не обнаружено. Для диагностики сейсмоорбитальных эффектов и возмущений верхней атмосферы в будущем предлагается использовать элементы космического мусора.

РАБИНОВИЧ Б.И. — 2009 г.

Данные наблюдений космического аппарата Galileo говорят о возможности существования планетарных волн в океане спутника Юпитера Европа. Для анализа динамики соответствующих волновых процессов используется модель вращающегося океана с геометрической стратификацией его ледяной поверхности на отдельные ячейки с характерным размером порядка 100 км. Возможность появления таких ячеек, имеющих гидротермальную природу, содержащих “жидкие линзы”, была постулирована и теоретически исследована в 2001 г. Р. Томсоном и Дж. Деланеем. Методом Бубнова–Галеркина найден спектр собственных колебаний жидкости (гироскопических волн) в ячейках Томсона–Деланея с учетом вращения спутника и простейшей модели ледяного покрова. В целях исследования возможности резонансного возбуждения приливных колебаний жидкости в ячейках доминантные элементы этого спектра сравниваются с теоретическими значениями частот приливообразующих сил, связанных с эксцентриситетом орбиты спутника Юпитера Европа и возмущениями от других галилеевых спутников Юпитера. Это позволяет обнаружить большое количество резонансов на доминантных модах с периодами от 3.5 до 7 суток в областях океана Европы, соответствующих широтам от 30° до 70°.

БАРАНОВ А.А., БАРАНОВ А.А. — 2009 г.

Представлен алгоритм расчета параметров маневров, обеспечивающих “относительное” поддержание конфигурации спутниковой системы, функционирующей на круговых орбитах. Учитываются различные ограничения на параметры маневров.

ЗЕЛЬДОВИЧ М.А., КЕЧКЕМЕТИ К., ЛОГАЧЕВ Ю.И., СУРОВА Г.М. — 2009 г.

Изучалась зависимость низких потоков протонов c энергией 0.3–10 МэВ от величины MgII-индекса в течение 21–23 солнечных циклов по данным приборов CPME, EIS (IMP8) и EPHIN (SOHO). Показано, что а) потоки протонов в спокойное время солнечной активности (фоновых протонов) и величина MgII-индекса имеют положительную корреляцию на протяжении солнечного цикла, б) особенности вариаций MgII-индекса во время минимумов 1986–1987 гг. и 1996–1997 гг., также как и потоков фоновых заряженных частиц малых энергий, могут рассматриваться как проявление 22-х летнего магнитного цикла Солнца, с) периоды наименьшего значения MgII-индекса характеризуются также меньшей величиной отношения интенсивностей протонов и ядер гелия, чем в другие спокойные периоды. Высказывается предположение, что одним из источников малоэнергичных фоновых потоков частиц в межпланетном пространстве является ускорение во множестве мелких вспышек.

БУРДАЕВ М.Н. — 2009 г.

PACS: 91.10.Sp

КРЕЙСМАН Б.Б. — 2009 г.

Описана методика построения в системе Солнце–(Земля + Луна) пространственных орбит с необходимой эволюцией. Предложена орбита космического аппарата Миллиметрон, перспективная с точки зрения решения поставленных научных задач. Показана реализуемость этой орбиты, возможность наблюдения с ее помощью большинства объектов небесной сферы и передачи данных на Землю.

ЕСЕЛЕВИЧ В.Г., ЕСЕЛЕВИЧ М.В., КАШАПОВА Л.К., РУДЕНКО Г.В., ФАЙНШТЕЙН В.Г. — 2009 г.

В работе дается краткий обзор современных подходов к решению проблемы среднесрочного прогноза скорости квазистационарного солнечного ветра (СВ) и интенсивности вызываемых им геомагнитных возмущений. В настоящее время реализованы две перспективные модели расчета скорости квазистационарного СВ на орбите Земли. Это – полуэмпирическая модель Wang-Sheeley-Arge (WSA), которая позволяет рассчитывать зависимость скорости V(t) СВ на орбите Земли по измеренным значениям фотосферного магнитного поля. В основу этой модели положен расчет локальной расходимости fS силовых линий магнитного поля. Вторая полуэмпирическая модель – Еселевича-Файнштейна-Руденко (ЕФР). В ее основе лежит расчет в потенциальном приближении площади оснований на поверхности Солнца открытых магнитных трубок – источников быстрого квазистационарного СВ. В этих расчетах используется новая Bd-технология, которая позволяет рассчитывать “мгновенные” распределения магнитного поля над всей видимой поверхностью Солнца. В модели ЕФР по предсказанному профилю V(t) на орбите Земли рассчитывается также интенсивность геомагнитных возмущений, вызываемых квазистационарным СВ, выраженная через KP-индекс. В работе детально обсуждается модель ЕФР. Приводятся примеры эпигноза и реального прогноза V(t) и KP (t). Проводится сравнение результатов применения этих двух моделей для прогноза скорости СВ.

УЛЫБЫШЕВ Ю.П. — 2009 г.

Представлены новые методы выбора структур спутниковых систем (СС) на эллиптических орбитах типа Молнии, использующих критическое наклонение и размещение апогея орбиты в земном полушарии с областью непрерывного обзора. Методы основаны на геометрическом анализе двумерных отображений условий обзора и движения СС в пространстве инерциальной долготы восходящего узла орбиты и времени. Условия обзора представляются в виде некоторой области. Отображение динамики всех спутников в этом пространстве представляет равномерное движение по прямой линии приблизительно параллельной оси ординат, а спутниковая система образует решетку. Задача выбора минимальной по количеству спутников конфигурации СС может быть сформулирована как поиск наиболее разряженной решетки. Алгоритмической основой при этом являются современные методы вычислительной геометрии. Рассмотрено проектирование СС для непрерывного обзора широтных поясов с использованием кинематически правильных систем. Изложен метод анализа однотрассовых систем для непрерывного обзора произвольных географических областей, при котором в любой момент времени вся область наблюдаема, по крайней мере, одним спутником из системы. В качестве примеров рассматриваются СС на эллиптических орбитах с периодами 4, 12 и 24 часов.

БАРХАТОВ Н.А., КАЛИНИНА Е.А., ЛЕВИТИН А.Е. — 2009 г.

В работе на основе анализа данных многоспутниковых наблюдений магнитных облаков на трассе Венера–Земля устанавливается зависимость их геоэффективности от ориентации в плоскости эклиптики и расположения относительно линии Солнце–Земля. Параметры облаков определялись на основе модели бессиловой цилиндрической потоковой нити. Поиск магнитных облаков в потоке данных с патрульного космического аппарата проводился с помощью созданной компьютерной программы.

АРТЕМЬЕВ А.В., ДОМРИН В.И., ЗЕЛЁНЫЙ Л.М., КРОПОТКИН А.П., МАЛОВА Х.В., ПОПОВ В.Ю. — 2009 г.

Проведено сравнение результатов численного моделирования процесса утоньшения токового слоя в хвосте магнитосферы Земли с моделью анизотропного токового слоя в бесстолкновительной космической плазме. Исследована устойчивость токового слоя хвоста в процессе эволюции, в которой можно выделить три основных этапа: 1) преобразование начального двумерного “изотропного” равновесия, которое хорошо описывается в рамках МГД -приближения, в относительно тонкую токовую структуру; 2) дальнейшая кинетическая эволюция, в результате которой формируется практически одномерный, предельно тонкий, токовый слой; 3) релаксация системы в новое равновесное состояние, которое может быть неустойчивым. Предложен сценарий суббуревой трансформации магнитосферного хвоста и перехода его в неустойчивое состояние. Спонтанно возникающее тиринг-возмущение способствует разрыву тока. Показано, что оценка длина волны тиринг-моды, полученная из модели, согласуется с экспериментальными наблюдениями во время взрывной фазы суббури.

АФРАЙМОВИЧ Э.Л., ГАВРИЛЮК Н.С., ДЕМЬЯНОВ В.В., ИШИН А.Б., СМОЛЬКОВ Г.Я. — 2009 г.

В статье сообщается об ухудшении качества функционирования GPS во время солнечных вспышек 6 и 13.XII.2006 г., сопровождающихся беспрецедентно высоким уровнем потока солнечного радиоизлучения. Проведено сравнение этих событий с солнечной вспышкой 28.X.2003 г. Получено статистически значимое экспериментальное свидетельство того, что во время наиболее сильных всплесков солнечного радиоизлучения GPS позиционирование на освещенной стороне Земли было частично парализовано. Полученные результаты дают серьезный повод для пересмотра роли факторов космической погоды в работе современных спутниковых систем и более тщательного учета этих факторов при разработке и эксплуатации.

КРЕЙСМАН Б.Б. — 2009 г.

Плоские орбиты трехмерной ограниченной круговой задачи трех тел рассматриваются как частный случай пространственных орбит и для них вычисляются матрицы монодромии второго порядка M (по координате z и скорости vz). Полуслед s матрицы M определяет вертикальную устойчивость орбиты. Если |s| 1, то преобразование подпространства (z, vz) в окрестности решения за период сводится к деформации и повороту на угол , cos = s. Если угол рационально выражается через 2 , = 2 · p/q, p и q – целые, то плоская орбита порождает семейства пространственных периодических решений, имеющих в q раз больший период (периодических решений второго рода по Пуанкаре). Направления продолжения в подпространстве (z, vz) определяются матрицей M. Если |s| < 1, то имеем два новых семейства, при резонансах 1 : 1 (s = 1) и 2 : 1 (s = –1) – только одно. При движении по семейству пространственных периодических решений возможен переход от одного семейства плоских решений к другому, иногда ранее неизвестному семейству плоских решений.

АПАТЕНКОВ С.В., БАУМЙОХАНН В., ДАЛИ П., НАКАМУРА Р., СЕРГЕЕВ В.А., СУГАК Т.М., ШУХТИНА М.А. — 2009 г.

В течение суббури 23.II.2004 около 03.20 на спутниках Cluster вблизи перигея, у полуночного меридиана, наблюдались инжекции энергичных электронов c дисперсией по энергиям. Расчет запаздывания в наблюдении частиц, вызванного зависимостью скоростей магнитного дрейфа от энергии, позволил определить местоположение и время начала дрейфа, трассируя траектории ведущего центра частиц назад по времени в магнитосферной модели. Сравнение измерений четырех спутников позволило определить радиальное распространение фронта инжекции со скоростью 100–150 км/с на расстоянии 7 9 RE. Сравнение с немногими прежними измерениями показывает существенное замедление инжекций по мере приближения к Земле и подтверждает перспективность данного метода для более детального исследования распространения инжекций плазмы во внутреннюю магнитосферу.