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

РОДНИКОВ А.В. — 2004 г.

ВИЛЬКЕ В.Г. — 2004 г.

Рассматривается движение планеты, состоящей из оболочки и ядра (твердые тела), соединенных вязкоупругим слоем и взаимодействующих по закону всемирного тяготения друг с другом и внешней точечной массой. Исследуются взаимные движения ядра и оболочки в предположении, что центры масс планеты и внешней точечной масс движутся по невозмущаемым кеплеровым орбитам вокруг общего центра масс системы. Ядро и оболочка планеты обладают осевой симметрией и имеют различные главные моменты инерции, что приводит к смещению центра оболочки относительно центра ядра и их взаимным поворотам. Полученные на основе усредненных уравнений результаты иллюстрируются на примере системы Земля-Луна.

ЛАЗУТИН Л.Л. — 2004 г.

The quasitrapping region (QTR) at the night side of a disturbed magnetosphere in the majority of models is either absent completely or merges with the plasma sheet of the magnetosphere tail. At the same time these two regions are different both in the topology of the magnetic field and in the character of motion of charged particles. Moreover, it is the region of quasitrapping that is conjugate to the zone of auroral active forms, i.e., it can be called the auroral magnetosphere. Models of the magnetosphere, in which the tail structures of the magnetic field are adjacent directly to the boundary of stable trapping (in particular, the model of “isotropic boundary”), are based on erroneous assumptions. Understanding of the processes of magnetosphere substorms and magnetic storms depends on correct understanding of the magnetosphere structure.

ПОЛЕЩИКОВ С.М. — 2004 г.

Рассматривается движение частицы в возмущенном гравитационном поле точечной массы. В качестве возмущения взята постоянная сила. Подбирается L-матрица такая, что в регулярных координатах происходит разделение переменных. Проведено интегрирование уравнений движения рассматриваемой задачи. Решения выражаются через эллиптические функции. Дано качественное исследование интегралов движения. Приведены численные примеры.

ЛЕВСКИЙ М.В. — 2004 г.

В работе рассмотрена и решена задача оптимального пространственного разворота космического аппарата из его начального углового положения в требуемое конечное угловое положение за заданное время с минимальным значением функционала, отражающего степень нагружения конструкции. Приводится аналитическое решение поставленной задачи. Показано, что оптимальное в этом смысле управление переориентацией КА может быть определено в классе совершения КА регулярной прецессии. Момент начала торможения определяется исходя из принципов терминального управления по фактическим кинематическим параметрам движения аппарата, что существенно превышает точность приведения КА в заданное положение. Приводятся данные математического моделирования, подтверждающие эффективность полученного способа управления пространственным разворотом КА.

ПЕТУХОВ В.Г. — 2004 г.

Задача оптимизации траектории межорбитального перелета между некомпланарными эллиптическими орбитами сводится к решению краевой задачи для системы обыкновенных дифференциальных уравнений с помощью формализма принципа максимума. Для численного решения полученной краевой задачи используется численный гомотопический метод или модифицированный метод Ньютона. Правые части дифференциальных уравнений движения при решении краевой задачи численно осредняются. Разработано эффективное математическое обеспечение, с использованием которого проведен расчет большого числа оптимальных траекторий. В результате анализа этих численных данных получены новые качественные результаты. В частности, обнаружена бифуркация оптимальных решений, обнаружено существование критического наклонения, проведена частичная классификация структуры оптимального управления.

ФЕДОТОВ Г.Г. — 2004 г.

Получены необходимые условия оптимальности использования на перелете гравитационного маневра и предложена математическая модель его исследования. С помощью разработанного метода оптимизации траектории межпланетного полета, использующего попутный гравитационный маневр, проведены оценки транспортных возможностей КА при полетах к планете Меркурий и для доставки солнечного зонда в близкую окрестность Солнца.

КЕНЬШОВ Е.А., ТИМБАЙ И.А. — 2004 г.

Рассматривается движение относительно центра масс космического аппарата с малой асимметрией, восстанавливающий аэродинамический момент которого описывается рядом Фурье по углу атаки с двумя первыми синусоидальными и первым косинусоидальным членами. Найдено решение для угла атаки в невозмущенном вращательном движении. Получено аналитическое выражение для интеграла действия, взятого вдоль сепаратрис, разделяющих вращательную и колебательные области фазового портрета системы. Исследуется переход плоского вращательного движения аппарата к колебательному, обусловленный медленным изменением коэффициентов моментной характеристики, а также наличием и медленным изменением коэффициентов малой асимметрии и демпфирования. Получены аналитические формулы для определения времен перехода вращательного движения в колебательное, а также критической угловой скорости внеатмосферного вращения, при превышении которой вращение аппарата продолжается в течение длительного интервала времени (возникает плоская авторотация).

АХМЕТШИН Р.З. — 2004 г.

Полеты с малой тягой с высокоэллиптических орбит представляют интерес, так как позволяют уменьшить затраты рабочего вещества по сравнению с перелетами с большой тягой, и позволяют уменьшить продолжительность полета, а также снизить вредное влияние радиационных поясов - по сравнению со спиральной раскруткой с низких околокруговых орбит. На основе принципа максимума задача оптимизации сводится к двухточечной краевой задаче, которая решается численно модифицированным методом Ньютона. Предложена методика получения начального приближения для решения краевой задачи, использующая идею перехода от приближенно-оптимальной траектории к оптимальной. Рассмотрены две задачи, различающиеся моделями малой тяги: постоянно действующей, и с возможностью включения/выключения. На направление тяги в обоих случаях ограничений не накладывается. Проведено сравнение этих задач. Исследовано, какой выигрыш в конечной массе может быть получен при переходе от первой задачи ко второй, за счет какого проигрыша в продолжительности перелета, и как при этом изменяется оптимальная программа управления.

АМЕЛЬКИН Н.И. — 2004 г.

Исследуются управляющие свойства произвольной системы силовых гироскопов в зависимости от текущего углового положения гироскопов и ограничений на угловые скорости поворотов гироскопов. Для трех типов ограничений определены показатели локальной управляемости как функции углового положения гироскопов и получены оптимальные алгоритмы формирования управляющего момента. Получены сравнительные оценки различных показателей локальной управляемости. Исследована зависимость погрешностей в управляющем моменте от значений показателей локальной управляемости.

БАИШЕВ Д.Г., БОРИСОВ Г.В., ВЕЛИЧКО В.А., СОЛОВЬЕВ С.И., ЮМОТО К. — 2004 г.

Приведены результаты исследования геомагнитного и аврорального отклика до начало магнитной бури 20.ΧΙ.2003 г. Установлено, что начало SC привело к уярчению дуги сияний в вечернем секторе в течение ~2-3 мин с продвижением конца дуги на восток со скоростью 10-20 км/с и смещением дуги к полюсу со скоростью ~1.0 км/с. Далее наблюдались кратковременные (~5 мин) броски сияний к полюсу до ~2-4°, посторяющиеся через 5-10 мин в течение ~40 мин, что привело к пространственной модуляции яркости свечения и генерации пульсаций P sc с подобными периодами колебаний. Расширение сияний к полюсу имело скачкообразный характер - с образованием новых дуг полярнее предыдущих со скоростью ~5 дуг в течение ~1.5 мин. Модуляция яркости свечения и P sc наблюдались на фоне усиления двухвихревой токовой системы типа DP2 и сопровождались многократными переворотами B z ММП с юга на север и обратно. Предполагается, что источником P s6 являлась модуляция интенсивности ионосферных токов DP2 в результате вариаций уровня магнитосферной конвекции.

КИРПИЧЕВ И.П. — 2004 г.

Приведены результаты анализа распределения давления горячей магнитосферной плазмы и поперечных токов в плазме на расстояниях от 8 до 12 вблизи экваториальной плоскости для пролетов 13.Х.1995 г. и 13.III.1996 г. на спутнике ИНТЕРБОЛ-1. Давление определялось по данным измерений потоков частиц приборами КОРАЛЛ, ДОК-2 И СКА-2. Особенности эксперимента позволяли вычислять давление с высокой точностью и проводить определение распределения магнитостатически равновесных токов в плазме. Показано, что на участках монотонного нарастания давления в направлении к Земле могут быть выделены области плато плазменного давления. Обсуждена возможная природа мелкомасштабных вариаций и областей с плато. Проводится сравнение измеренных профилей давления с профилями давления модели Цыганенко и Мукаи-2003. В предположении магнитостатического равновесия вычислены текущие в плазме поперечные токи.

КУЗНЕЦОВ Н.В., НЫММИК Р.А., ПАНАСЮК М.И., СОСНОВЕЦ Э.Н., ТЕЛЬЦОВ М.В. — 2004 г.

В работе рассмотрены случаи одновременной регистрации поглощенной дозы, созданной потоком протонов мощных солнечных событий на пилотируемых орбитальных станциях Мир и МКС и геостационарном спутнике Экспресс А3. Экспериментальные данные анализируются с помощью комплекса программ, учитывающих энергетические спектры протонов на орбите Земли в зависимости от времени развития событий, их проникновение на околоземные орбиты и за защитные экраны космических аппаратов. На основе сравнения экспериментальных данных дозиметров и расчетов поглощенной дозы при воздействии солнечных протонных событий разработан метод и сделаны оценки эффективной толщины экранировки дозиметров на космических аппаратах. Рассмотрена возможность прогнозирования радиационной опасности на орбитальных станциях при появлении солнечных протонных событий по показаниям дозиметра на геостационарной орбите.

ЗЕЦЕР Ю.И., ЛЯХОВ А.Н., МЕНГ Ч.-И., НИЛЬСЕН Г.К.Ш., ОСЕПЯН А.П., СМИРНОВА Н.В., СМИТ Р. — 2004 г.

На основе физической модели E- и нижней F-областей высокоширотной ионосферы с использованием статистических моделей высыпания авроральных протонов и электронов рассчитаны пространственные распределения электронной концентрации в диапазоне широт 60-90°N. Показано, что высыпающиеся протоны могут играть ключевую роль в ионизации E-области в вечернем и полуночном секторах аврорального овала. Однако количественные оценки вклада протонов в ионизацию зависят от использованных статистических моделей электронного высыпания. Сравнение профилей электронной концентрации, рассчитанных для двух радаров некогерентного рассеяния EISCAT (Тромсе) и ESR (Свальбард) при одновременном высыпании электронов и протонов и чисто электронном высыпании, показывает, что протоны оказывают наиболее значительное влияние в вечернем секторе над EISCAT радаром, а в полуночном - над радаром ESR. Представленные результаты свидетельствуют о необходимости учета протонов при использовании радарных данных для выведения спектров высыпающихся электронов.

ДАЙБОГ Е.И., КЕЙЛЕР С., КЕЧКЕМЕТИ К., ЛОГАЧЕВ Ю.И. — 2004 г.

Временной профиль потоков энергичных солнечных частиц, возникших после вспышек на Солнце, и, в частности, фаза спада, в значительной степени формируется структурой межпланетного магнитного поля и его неоднородностями, движущимися от Солнца со скоростью солнечного ветра. При чисто диффузионном распространении солнечных частиц спад потоков после максимума носит степенной характер, в то же время во многих случаях этот спад оказывается экспоненциальным, что свидетельствует о значительном влиянии конвективного выноса частиц и их адиабатического замедления в расширяющемся солнечном ветре. В предлагаемой работе рассматриваются события с длительными экспоненциальными спадами и впервые обнаруженные серии последовательных событий с одинаковыми экспоненциальными спадами, продолжающиеся одну-две недели или более, которые позволяют предположить стабильность и однородность межпланетного пространства в течение этого времени.

БЕЛЯЕВ Б.Б., ЖДАНОВ А.А., ЗЕМСКИХ Л.В. — 2004 г.

Настоящая работа посвящена применению метода Автономного Адаптивного Управления (ААУ), разрабатываемого в отделе имитационных систем Института системного программирования РАН, к задаче стабилизации углового движения космического аппарата. Основные достоинства метода, применительно к рассматриваемой задаче, заключаются в отсутствии необходимости построения и закладки в систему управления математической модели объекта управления и обеспечении высокого качества управления, не предоставляемого традиционной системой управления. За счет оптимизации системы при помощи генетических алгоритмов, достигается экономия вычислительных и аппаратных ресурсов без потери качества управления и адаптивных свойств системы управления.

АВДЮШИН С.И., БАЗИЛЕВСКАЯ Г.А., БЕЛОВ А.В., БОГАЧЕВ С.А., БОГОД В.М., БОГОМОЛОВ А.В., БОТМЕР В., БОЯРЧУК К.А., ВАШЕНЮК Э.В., ВЕСЕЛОВСКИЙ И.С., ВЛАСОВ В.И., ГНЕЗДИЛОВ А.А., ГОРГУЦА Р.В., ГРЕЧНЕВ В.В., ДЕНИСОВ Ю.И., ДМИТРИЕВ А.В., ДРАЙЕР М., ЕРМОЛАЕВ Ю.И., ЕРОШЕНКО Е.А., ЖЕРЕБЦОВ Г.А., ЖИТНИК И.А., ЖУКОВ А.Н., ЗАСТЕНКЕР Г.Н., ЗЕЛЕНЫЙ Л.М., ЗЕЛЬДОВИЧ М.А., ИВАНОВ-ХОЛОДНЫЙ Г.С., ИГНАТЬЕВ А.П., ИШКОВ В.Н., КОЛОМИЙЦЕВ О.П., КРАШЕНИННИКОВ И.В., КУДЕЛА К., КУЖЕВСКИЙ Б.М., КУЗИН С.В., КУЗНЕЦОВ В.Д., КУЗНЕЦОВ С.Н., КУРТ ВИКТОРИЯ Г., ЛАЗУТИН Л.Л., ЛЕЩЕНКО Л.Н., ЛИТВАК М.Л., ЛОГАЧЕВ Ю.И., ЛОУРЕНС Г., МАРКЕЕВ А.К., МАХМУТОВ В.С., МИТРОФАНОВ А.В., МИТРОФАНОВ И.Г., МОРОЗОВ О.В., МЯГКОВА И.Н., НУСИНОВ А.А., ОПАРИН С.Н., ПАНАСЕНКО О.А., ПАНАСЮК М.И., ПЕРЦОВ А.А., ПЕТРУКОВИЧ А.А., ПОДОРОЛЬСКИЙ А.Н., РОМАШЕЦ Е.П., СВЕРТИЛОВ С.И., СВИДСКИЙ П.М., СВИРЖЕВСКАЯ А.К., СВИРЖЕВСКИЙ Н.С., СЛЕМЗИН В.А., СМИТ З., СОБЕЛЬМАН И.И., СОБОЛЕВ Д.Е., СТОЖКОВ Ю.И., СУВОРОВА А.В., СУХОДРЕВ Н.К., ТИНДО И.П., ТОХЧУКОВА С.Х., ФОМИЧЕВ В.В., ЧАШЕЙ И.В., ЧЕРТОК И.М., ШИШОВ В.И., ЮШКОВ Б.Ю., ЯКОВЧУК О.С., ЯНКЕ В.Г. — 2004 г.

Представлен новый наблюдательный материал о явлениях экстремально высокой активности на Солнце и в гелиосфере, имевших место в октябре-ноябре 2003 г. По целому ряду солнечных и гелиосферных параметров рассматриваемый интервал времени является уникальным за все время наблюдений. На основе этой информации и сравнения с другими подобными ситуациями в прошлом, а также с использованием имеющихся теоретических представлений обсуждаются возможные причинно-следственные связи между наблюдаемыми процессами. Статья содержит первые результаты и выводы, полученные коллаборацией “Солнечные экстремальные события - 2003”, созданной в России для детального исследования этих событий. Проведенное рассмотрение не оставляет сомнений в том, что физические причины солнечных и гелиосферных явлений в октябре-ноябре 2003 г. не являются исключительно локальными и относящимися лишь к активным областям и солнечной атмосфере над ними. Энергетические резервуары и движущие силы этих процессов носят более глобальный характер и во многом скрыты от наблюдателя, поскольку в конечном счете их источники лежат в подфотосферных слоях Солнца, где иногда могут происходить и действительно происходят достаточно быстрые, неожиданные и трудно предсказуемые изменения. Солнечные пятна могут служить неплохими трассерами этих внезапных изменений и перестроек на Солнце, хотя можно указать и другие диагностические признаки в параметрах магнитных полей, движений вещества и характеристиках излучений.

ЕСЕЛЕВИЧ В.Г., ЕСЕЛЕВИЧ М.В. — 2004 г.

На основе результатов исследования, выполненных различными авторами с применением разных полуэмпирических моделей, сформулированы положения комплексного метода, позволяющего связывать спорадические потоки солнечного ветра (CB) на орбите Земли с корональными выбросами массы (KBM), являющимися их источниками на Солнце. Этот метод применен для анализа событий в интервале с 26 октября по 6 ноября 2003 г. Показано, что в рассматриваемый период вблизи максимума солнечной активности большая часть KBM (до 80% от общего числа) возникает в основании цепочек стримеров. Показано, что главным фактором геоэффективности шести спорадических потоков CB является величина B zzmin межпланетного магнитного поля, а необычно низкая ве- личина индекса min D st < -300 нТ для двух потоков со скоростями V max > 1000 км/с есть следствие того, что они не являются изолированными, т.е. последующий поток движется по среде возмущенной предыдущим потоком.

БЕЛЕЦКИЙ А.Б., КОСТЫЛЕВА Н.В., МИХАЛЕВ А.В., ЧЕРНИГОВСКАЯ М.А. — 2004 г.

Анализируются предварительные результаты оптических наблюдений среднеширотных сияний в геофизической обсерватории ИСЗФ CO РАН на юге Восточной Сибири (52° N, 103° E) в период двух больших магнитных бурь 29-31.X и 20-21.XI.2003 г. Результаты наблюдений сопоставляются с аналогичными данными среднеширотных сияний, наблюдавшихся в геофизической обсерватории в предшествующие годы. Зарегистрированные максимальные интенсивности атмосферных эмиссий и сопутствующая гелио-геофизическая обстановка позволяют сделать вывод, что анализируемые среднеширотные сияния по оптическому проявлению могут быть отнесены к экстремально наблюдавшимся в средних широтах.

КОЗЕЛОВА Т.В., ЛАЗУТИН Л.Л. — 2004 г.

На основании большого числа измерений магнитного поля и энергичных частиц на спутнике CRRES и наземных данных дается описание тонкой структуры первых нескольких минут взрывной активизации суббури. Главный результат заключается в обнаружении неизвестного ранее и невидимого с Земли в полярных сияниях быстрого возрастания потока энергичных ионов перед самым началом суббуревой диполизации магнитного поля. Высказывается предположение, что появление избыточного потока энергичных ионов триггирует локальную взрывную суббуревую активизацию. Предложена модель токового меандра, объясняющая генерацию индукционного электрического поля, токового клина и других эффектов взрывного начала суббури.