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

ЯКИМОВ В.Е. — 2015 г.

В ходе подготовки к запуску космического радиотелескопа в качестве элемента наземно-космического радиоинтерферометра, проект “РадиоАстрон”, было разработано программное обеспечение для планирования наблюдений радиоисточников. Создан набор инструментов для решения различных задач моделирования космической миссии в контексте радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами, когда один из радиотелескопов запущен в космос. Описана структура программного комплекса и приложения, которые позволяют выполнить планирование наблюдений источников с помощью наземно-космического радиоинтерферометра.

БУРГИН М.C., ВОЙЦИК П.А., КУТЬКИН А.М., ЛИСАКОВ М.М., МИРОНОВА Е.Н., СОКОЛОВСКИЙ К.В., ФАДЕЕВ Е.Н. — 2015 г.

В настоящей статье излагаются используемые в АКЦ ФИАН методы подготовки командных последовательностей, управляющих режимами работы приборов БКНА, а также описываются средства, обеспечивающие своевременное получение информации о реальном состоянии бортовой аппаратуры и позволяющие, тем самым, оперативно оценивать адекватность выбранных режимов решаемым научным задачам и оперативно реагировать на нештатные ситуации. Кратко описаны основные моменты взаимодействия с другими подсистемами и их средствами управления.

АНДРЕЯНОВ В.В. — 2015 г.

Для передачи радиоастрономических и вспомогательных данных от космического радиотелескопа к наземной станции слежения (и затем – к коррелятору) через радиолинию необходимо применить специальный формат данных, процедуры кодирования и декодирования. Здесь детально рассматривается такой формат, разработанный и успешно реализованный в наземно-космическом радиоинтерферометре “РадиоАстрон”. Цель работы – представить характеристики, необходимые для астрономов-наблюдателей, для проектировщиков станций слежения и для рабочей группы управления и планирования, а также для проведения тестов на совместимость космического радиотелескопа и станций слежения.

КРЫЛОВ С.С., ЛАРЬКОВ И.И., МАРКОВ Ю.Г., МИХАЙЛОВ М.В., ПЕРЕПЁЛКИН В.В., ПОЧУКАЕВ В.Н., РОЖКОВ С.Н. — 2015 г.

Фундаментальные составляющие параметров вращения Земли играют важную роль в решении задач навигации и управления движением космических аппаратов. Рассматриваются математические модели движения полюса Земли и рассогласования dUT1 временных шкал UT1 и UTC адекватные данным наблюдений и измерений Международной службы вращения Земли. Показано, что предложенные модели обеспечивают достаточную автономность в формировании параметров вращения Земли на борту космического аппарата. Учет этих параметров в реальном времени необходим на борту космического аппарата для решения задач его навигационного обеспечения. Приведены графики ошибок суточного прогноза орбит навигационных спутников ГЛОНАСС, обусловленные смещением полюса. Сравнительный анализ графиков показывает, что возмущения орбит навигационных спутников соизмеримы с гравитационным воздействием Луны и Солнца и возмущениями, вызванными аномальной частью гравитационного поля Земли. Установлено, что значительное повышение точности прогноза эфемерид спутников достигается учетом в уравнениях движения космического аппарата вращательно-колебательного движения Земли.

ГУБЕНКО В.Н., КИРИЛЛОВИЧ И.А., ПАВЕЛЬЕВ А.Г. — 2015 г.

Разработана оригинальная методика определения характеристик внутренней гравитационной волны (ВГВ) по данным анализа индивидуального вертикального профиля температуры в атмосфере планеты. Методика базируется на анализе относительной волновой амплитуды, определяемой из вертикального профиля температуры, а также на положении линейной теории ВГВ, согласно которому волновая амплитуда ограничивается процессами динамической (сдвиговой) неустойчивости в атмосфере. Предполагается, что когда амплитуда внутренней волны достигает порога сдвиговой неустойчивости по мере распространения волны вверх, диссипация волновой энергии происходит таким образом, что амплитуда ВГВ поддерживается на уровне порога атмосферной неустойчивости. Применение разработанной методики к вертикальным профилям температуры, полученным из радиозатменных измерений миссии MGS (Mars Global Surveyor), дало возможность идентифицировать ВГВ в атмосфере Марса и определить величины ключевых волновых параметров, таких как собственная частота, амплитуды вертикальных и горизонтальных возмущений скорости ветра, вертикальная и горизонтальная длина волны, собственная вертикальная и горизонтальная фазовая (и групповая) скорости, кинетическая, потенциальная и полная энергия ВГВ на единицу массы, вертикальные потоки волновой энергии и горизонтального импульса. Идентифицированные в атмосфере Марса ВГВ с вертикальной длиной волны 4.5–8.2 км являются волнами с низкими собственными частотами, близкими к инерционной частоте, а их кинетическая энергия, как правило, на порядок превышает потенциальную энергию. Распространение этих волн вызывает значительную модуляцию стабильности атмосферной стратификации, что приводит к сдвиговой неустойчивости и возникновению тонких слоев перемежающейся турбулентности в атмосфере Марса.

2014

АНГАРОВ В.Н., БАТАНОВ О.В., БОГОМОЛОВ А.В., БОГОМОЛОВ В.В., БОДНАР Л., ВАВИЛОВ Д.И., ВЛАДИМИРОВА Г.А., ГАРИПОВ Г.К., ГОТЛИБ В.М., ГУРЕВИЧ А.В., ДОБРИЯН М.Б., ДОЛГОНОСОВ М.С., ЗЕЛЁНЫЙ Л.М., ИВЛЕВ Н.А., КАЛЮЖНЫЙ А.В., КАРЕДИН В.Н., КАРПЕНКО С.О., КЛИМОВ С.И., КОЗЛОВ В.М., КОЗЛОВ И.В., КОРЕПАНОВ В.Е., ЛЕДКОВ А.А., ЛИЗУНОВ А.А., НАЗАРОВ В.Н., ПАНАСЮК М.И., ПАПКОВ А.П., РОДИН В.Г., СВЕРТИЛОВ С.И., СЕГЕДИ П., СУХАНОВ А.А., ФЕРЕНЦ Ч., ЭЙСМОНТ Н.А., ЯШИН И.В. — 2014 г.

В статье отражены научные задачи и конструкторские разработки микроспутниковой платформы Чибис и комплекса научной аппаратуры “Гроза”, направленные на изучение новых физических механизмов высотных электрических разрядов в атмосфере. Приводится описание комплекса научной аппаратуры “Гроза”, который является единым “летающим” прибором, определяющим основные требования к микроспутнику Чибис-М. Изложены вопросы наземной подготовки космического эксперимента, методики вывода в инфраструктуре МКС микроспутника на орбиту, командно-телеметрического управления в полете, приведены первые научные результаты.

ЗАСЛАВСКИЙ Г.С., ИЛЬИН И.С., ЛАВРЕНОВ С.М., САЗОНОВ В.В., СТЕПАНЬЯНЦ В.А., ТУЧИН А.Г., ТУЧИН Д.А., ЯРОШЕВСКИЙ В.С. — 2014 г.

В работе рассмотрено баллистическое проектирование перелета КА в окрестность точки L2 и последующий выход КА на гало-орбиту. Изложен метод расчета траекторий одноимпульсных перелетов Земля–гало-орбита с использованием и без использования лунного гравитационного маневра. При расчете одноимпульсных траекторий перелетов Земля–гало-орбита применяется алгоритм построения начальных приближений. Указанные приближения строятся путем расчета и анализа изолиний функции от двух переменных. В качестве такой функции рассматривается высота перицентра отлетной орбиты над поверхностью Земли. Аргументами функции являются специальные параметры, характеризующие гало-орбиту. Указанный алгоритм позволяет получить гало-орбиты с заданными геометрическими характеристиками как в плоскости эклиптики, так и в плоскости, ей ортогональной. Получены оценки затрат характеристической скорости на поддержание КА на выбранной гало-орбите. Описанная методика была использована для поиска рабочих орбит КА Спектр-РГ и Миллиметрон. Приведены примеры полученных орбит.

ТУРЫГИН М.С. — 2014 г.

Приводится описание конструкции и параметров блока антенных облучателей, диапазонов 6 см, 18 см и 92 см. Он разработан и изготовлен для космического телескопа диаметром 10 метров проекта “РадиоАстрон”. Приведены параметры и результаты испытаний.

ГОРБУНОВ М.Е., ШМАКОВ А.В. — 2014 г.

В работе представлены результаты обработки и анализа более 4500 сеансов радиопросвечивания атмосферы Земли на трассе спутник–ионосфера–спутник, полученных в эксперименте COSMIC. Были проанализированы сеансы измерений, проведенные в декабре 2011 года, когда на Солнце произошeл целый ряд вспышек, и январе 2012 года, когда произошло сильное солнечно-протонное событие. Для полярных широт, экваториальной области и средних широт южного полушария для января 2012 года наблюдается рост мелкомасштабных вариаций электронной концентрации. В этот же период в экваториальной области и в южном полушарии в светлое время суток наблюдается рост крупномасштабных вариаций электронной концентрации. В декабре 2011 года заметных отличий по сравнению с днями спокойного Солнца не наблюдалось.

ДЕМЕХОВ А.Г., ПАСМАНИК Д.Л. — 2014 г.

В рамках приближения геометрической оптики исследуются особенности распространения ОНЧ волн в ионосфере и магнитосфере Земли при создании в ней крупномасштабных искусственных плазменных неоднородностей нагревными стендами типа HAARP и “Сура”. Профиль концентрации и ионного состава плазмы для расчета лучевых траекторий задается на основе вычислительной модели ионосферы SAMI2, модифицированной для учета воздействия на ионосферу ВЧ излучения нагревных стендов. В результате воздействия нагревного стенда на ионосферу может возникать область с повышенной концентрацией плазмы, вытянутая вдоль геомагнитного поля (до высот порядка радиуса Земли) и имеющая достаточно небольшой размер поперек него ( ). В работе исследуются лучевые траектории волн, распространяющихся с высот около 100 км из различных начальных точек в области, где создано подобное возмущение, и имеющих различные начальные углы волновой нормали. Источником таких волн могут быть как молниевые разряды, так и модулированный ВЧ нагрев ионосферы. На основе проведенного анализа показано, что наличие подобных возмущений плотности может приводить к существенному изменению траекторий распространения волн, в частности, к эффективному каналированию ОНЧ волн в области возмущения и увеличению интервала начальных углов распространения волн, которые могут дойти до ионосферы в противоположном полушарии.

ЧИРОВ А.А. — 2014 г.

В статье содержатся материалы экспериментальных исследований по определению степени влияния тонких пленок конденсата цезия, как модельного рабочего тела электроракетных двигателей и некоторых энергетических установок КА, на интегральные оптические коэффициенты терморегулирующих покрытий КА. В работе использовалась модернизированная автором методика регулярного теплового режима тонкой металлической пластины. Результаты измерений показали, что пленки толщиною 100–1000 ангстрем могут значительно ухудшить интегральные оптические коэффициенты ТРП и тем самым нарушить тепловой баланс некоторых систем КА.

АРХИПОВ М.Ю., ФЕДОРЧУК С.Д. — 2014 г.

Приведены результаты теоретических расчетов и результаты измерений формы отражающей поверхности космического телескопа, выполненные на этапе изготовления отдельных элементов и сборки изделия в целом.

ИЛЬИН И.С., САЗОНОВ В.В., ТУЧИН А.Г. — 2014 г.

Предложены способы построения орбит космического аппарата, остающихся длительное время в окрестности точки либрации L2 системы Солнце-Земля так называемых гало-орбит, и траекторий безымпульсного перелета на гало-орбиты с низкой околоземной орбиты. Гало-орбиты и траектории перелета строятся в два этапа. Сначала строится подходящее решение круговой ограниченной задачи трех тел, которое затем преобразуется в решение ограниченной задачи четырех тел с учетом реальных движений Солнца, Земли и Луны. В случае гало-орбиты на первом этапе задается ее прототип в виде комбинации периодического решения Ляпунова, существующего в окрестности точки L2 и лежащего в плоскости движения больших тел, и решения линейной системы второго порядка, описывающей малые отклонения КА от этой плоскости вдоль периодического решения. Искомая орбита ищется как решение задачи трех тел, наилучшим образом аппроксимирующее прототип в среднем квадратичном. Построенная орбита служит аналогичным прототипом на втором этапе. На обоих этапах аппроксимирующее решение строится методом продолжения по параметру, которым служит длина интервала аппроксимации. Аналогичным образом строятся траектории перелета. Прототип орбиты первого этапа задается в виде комбинации решения, лежащего в плоскости движения больших тел, и решения линейной системы второго порядка, описывающей малые отклонения КА от этой плоскости. Плоское решение начинается вблизи Земли и с течением времени стремится к решению Ляпунова, существующему в окрестности точки L2 Начальные условия обоих прототипов и аппроксимирующих решений соответствуют отлету КА с низкой околоземной орбиты с заданными расстоянием в перигее и наклонением.

БАЗИЛЕВСКАЯ Г.А., СВИРЖЕВСКАЯ А.К., СВИРЖЕВСКИЙ Н.С., СТОЖКОВ Ю.И. — 2014 г.

По суточным и часовым данным о параметрах солнечной плазмы на орбите космического аппарата Улисс и на 1 а.е. показано существование простой связи между температурой и плотностью плазмы и гелиосферным магнитным полем (ГМП). Предложено математическое выражение, связывающее ГМП с температурой и плотностью плазмы. Приведены коэффициенты корреляции и уравнения регрессии между величинами измеренного и вычисленного магнитных полей за 1990–2009 гг. по данным КА Улисс и за 2003–2010 гг. по данным ОМНИ на 1 а.е. По часовым данным ОМНИ2 и Улисса показано, какую роль в формировании пиков в магнитном поле играют плотность, температура и высокоскоростные потоки солнечного ветра.

АСЛАНОВ В.С., ЮДИНЦЕВ В.В. — 2014 г.

Рассматривается движение свободного спутника-гиростата, состоящего из платформы с трехосным эллипсоидом инерции и ротора с малой асимметрией относительно оси вращения. В переменных Андуайе–Депри получены безразмерные уравнения движения системы с возмущениями, обусловленными малой асимметрией ротора. Эти возмущения приводят к возникновению в окрестности сепаратрисы хаотического слоя. Для гиростатов с различными соотношениями моментов инерции приведены гетеро- и гомоклинические траектории в аналитическом виде, с помощью которых формируется модифицированная функция Мельникова и определяется управление малым внутренним моментом, исключающее хаос. Путем численного моделирования построены сечения Пуанкаре и функции Мельникова, показывающие эффективность сформированного управления.

ВЛАСОВА Н.А., КАЛЕГАЕВ В.В. — 2014 г.

Представлены результаты сравнительного анализа динамики потоков трех популяций частиц с энергией 30–80 кэВ по данным измерений солнечно-синхронных спутников NOAA (POES 15, 16, 17) на низких широтах (L < 2), а также на широтах ниже и выше границы изотропных высыпаний во время геомагнитных бурь 21–22.I.2005 и 14–15.XII.2006. На основе комплексного анализа экспериментальных данных по потокам частиц на низких орбитах и измерений параметров солнечного ветра, выполненных на КА АСЕ, проведено изучение динамических особенностей потоков частиц и их долготных распределений в зависимости от условий в межпланетной среде. Показано, что увеличение потоков захваченных частиц и развитие главной фазы магнитной бури 21–22.I.2005 связано с откликом магнитосферы на продолжительное воздействие экстремально мощного коронального выброса массы при северной ориентации ММП. 14.XII.2006 недостаточная амплитуда и продолжительность импульса давления не привели к развитию возмущения, аналогичного 21–22.I.2005. Развитие главной фазы этой магнитной бури связано с поворотом ММП к югу, который произошел только через 7 часов после SSC.

БАРИНОВА Е.В., ТИМБАЙ И.А. — 2014 г.

Рассматривается плоское движение относительно центра масс неуправляемого спускаемого аппарата, аэродинамический восстанавливающий момент которого описывается нечетным рядом Фурье по углу атаки с тремя первыми гармониками. Построена плоскость параметров для определения числа и типа особых точек фазового портрета системы в зависимости от соотношения коэффициентов, стоящих при гармониках разложения. Найдены аналитические формулы для интеграла действия, взятого вдоль сепаратрис, выраженные через элементарные функции и эллиптические интегралы первого и второго рода. Определены моменты перехода между различными областями фазовой плоскости. Для случаев движения, когда при пересечении сепаратрисы фазовая точка может попадать в различные колебательные области, найдены формулы для определения вероятности захвата в ту или иную область.

2014

ДЕМЕХОВ А.Г., КОЗЛОВСКИЙ А.Е., МАННИНЕН Ю., ПАСМАНИК Д.Л., ТИТОВА Е.Е. — 2014 г.

Исследованы свойства квазипериодических (QP) КНЧ/ОНЧ излучений, зарегистрированных 24.XII.2011 от 15 UT до 22 UT на наземной станции в северной Финляндии. Проанализированы характерные периоды в спектрах QP излучений на различных временных масштабах и их динамика во время рассматриваемого события. Показано, что наблюдались два типа вариаций периодов QP излучений: регулярное увеличение периодов со временем от 1 мин до 2.5 мин и значительные вариации периодов в диапазоне 1–10 мин во время суббурь. Указанные вариации периодов объясняются на основе свойств автоколебательного режима циклотронной неустойчивости в магнитосфере. Анализ тонкой структуры спектров QP элементов показал, что в низкочастотной области спектра (f < 2.5 кГц) наблюдалась короткопериодическая модуляция с периодом около 3 с, а в высокочастотной области (f > 2.5 кГц) – с периодом около 6 с, причем последний совпадал с периодом двухскачкового распространения свистящих атмосфериков. Присутствие такой короткопериодической модуляции может быть связано с пассивной синхронизацией мод в магнитосферном циклотронном мазере.