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

АХМЕТШИН Р.З. — 2013 г.

Исследованы различные варианты организации космического патруля для обнаружения и каталогизации опасных для Земли космических объектов. В их основе лежит идея создания “оптического барьера” с помощью телескопов, размещенных на гелиоцентрической орбите. Проанализированы трудности и пути их преодоления, связанные с формой и положением орбиты космического объекта относительно космических аппаратов патруля, определением параметров орбиты, взаимным движением космических объектов и телескопов на космических аппаратах. Рассмотрены схемы барьера со сканированием вертикальной и горизонтальной полос. Приведены примеры условий наблюдения космических объектов при пересечении ими области барьера: угловые положения, скорости, дальности, количество суток, в течение которых они наблюдаются в области барьера. Даны характеристики барьера при размещении телескопов на орбитах Земли и Венеры.

ПРАДО А. Ф. Б. ДЕ А., СУХАНОВ А.А. — 2013 г.

Рассматриваются перелеты с малой тягой между заданными орбитами при наличии возмущений разной природы. Предлагается простой метод нахождения траектории перелета, основанный на линеаризации движения около опорных орбит. Требуемая точность расчетов достигается путем увеличения числа опорных орбит. Метод может использоваться и в случае большого числа оборотов вокруг притягивающего центра; при этом осреднение движения не требуется. Предлагаемый метод применим также при частично заданной конечной орбите и при наличии ограничений на направление тяги. Оптимальное решение линеаризованной задачи не является оптимальным для исходной задачи; на численном примере оценивается близость решений этих двух задач. Возможности метода иллюстрируются примерами.

ГЛЯНЦЕВ А.В., СУБАЕВ И.А., ТЮЛЬБАШЕВ С.А., ЧАШЕЙ И.В., ШИШОВ В.И. — 2013 г.

Представлены результаты наблюдений межпланетных мерцаний статистического ансамбля радиоисточников в период 2007–2011 гг. Наблюдения проводились в режиме мониторинга на радиотелескопе БСА ФИАН на частоте 111 МГц. Круглосуточно регистрировались флуктуации потока радиоизлучения всех источников, порядка нескольких сотен, с мерцающим потоком более 0.2 Ян, попадающих в полоску неба шириной 8° по склонениям, соответствующую 16-лучевой диаграмме направленности радиотелескопа. Статистический ансамбль радиоисточников характеризуется средней дисперсией мерцающего потока излучения, которая пропорциональна квадрату индекса мерцаний. Из полученных данных следует, что радиальная зависимость среднего индекса мерцаний в период глубокого минимума солнечной активности 2008–2009 гг. оказывается более слабой, чем ожидаемая в случае сферически симметричной геометрии солнечного ветра. Подавление радиальной зависимости среднего индекса мерцаний объясняется влиянием гелиосферного токового слоя, который проявляется в сильной концентрации турбулентной плазмы солнечного ветра к плоскости гелиоэкватора. Показано, что усредненный по месячным сериям наблюдений уровень мерцаний менялся синхронно с уровнем солнечной активности.

ОВЧИННИКОВ М.Ю., ТРОФИМОВ С.П., ШИРОБОКОВ М.Г. — 2013 г.

Предлагается оригинальный подход к решению задачи проектирования межпланетных перелетов, включающих несколько гравитационных маневров. В основе этого подхода лежит разработанный авторами метод виртуальных траекторий. Наиболее ресурсоемкий этап расчетов – построение базы виртуальных траекторий – может быть выполнен для каждого планетного маршрута один раз, после чего полученная база табулируется и используется в дальнейших вычислениях. Наложение требований по продолжительности миссии и дате старта осуществляется в процессе просеивания и итерационного уточнения базы виртуальных траекторий. Приводятся результаты применения метода виртуальных траекторий к задаче проектирования миссии к Урану.

БЕЛЯЕВ М.Ю., ВОЛКОВ О.Н., РЯБУХА С.Б. — 2013 г.

Приводятся результаты анализа микровозмущений на Международной космической станции при проведении различных динамических операций. Рассмотрены стыковки транспортных пилотируемых и грузовых кораблей Прогресс и Союз к различным стыковочным узлам МКС, стыковка Space Shuttle Discovery, коррекция орбиты МКС, а также, возмущения при операциях “Выход” во время работы космонавтов на внешней поверхности МКС. Анализируются результаты измерений датчиками микроускорений как российского, так и американского сегментов.

ЕРМОЛАЕВ Ю.И., ЛОДКИНА И.Г., НИКОЛАЕВА Н.С. — 2013 г.

В работе приводятся результаты моделирования временного хода Dst индекса на главной фазе 93-х магнитных бурь (–250 < Dst –50 нТл), вызванных разными типами течений солнечного ветра (СВ): магнитными облаками (МС, 10 бурь), коротирующими областями взаимодействия (CIR, 31 буря), областью сжатия перед межпланетными корональными выбросами (Sheath перед ICME, 21 буря), “поршнями” (Ejecta, 31 буря). Исходными данными для анализа является “Каталог крупномасштабных явлений солнечного ветра для периода 1976–2000 гг.” (ftp://ftp.iki.rssi.ru/pub/omni/), созданный на основе данных базы OMNI. Главная фаза магнитных бурь аппроксимируется линейной зависимостью от основных параметров солнечного ветра: интегрального электрического поля sumEy, динамического давления Pd, и уровня флуктуаций sB ММП. Для всех типов СВ главная фаза магнитных бурь лучше всего моделируется индивидуальными значениями коэффициентов аппроксимации: высокий коэффициент корреляции и низкое среднеквадратичное отклонение между модельными и измеренными значениями Dst. Точность данной модели выше для бурь от МС, и в 2 раза хуже для бурь от других типов СВ. Версия модели с коэффициентами аппроксимации, усредненными по типу СВ, хуже описывает вариации измеренного Dst индекса: коэффициент корреляции самый низкий для бурь от МС и самый высокий для Sheath- и CIR-бурь; точность модели самая высокая для бурь от Ejecta и в 1.42 раза ниже для бурь от Sheath. Введение поправок на предысторию развития начала главной фазы магнитной бури улучшает параметры моделирования для всех типов межпланетных источников бурь: коэффициент корреляции меняется в диапазоне от r = 0.81 для бурь от Ejecta до r = 0.85 для бурь от Sheath; самая высокая точность у бурь от МС, и в 1.5 раза ниже для Sheath-бурь.

БЕССАРАБ Ф.С., КАРПОВ И.В., КЛИМЕНКО В.В., КЛИМЕНКО М.В., КОРЕНЬКОВ Ю.Н., РАТОВСКИЙ К.Г., ЧЕРНИГОВСКАЯ М.А. — 2013 г.

В работе представлено исследование отклика термосферы и ионосферы на внезапные стратосферные потепления (SSW), которые произошли в январе 2008 и 2009 гг. Теоретической основой данного исследования стала Глобальная Самосогласованная Модель Термосферы, Ионосферы и Протоносферы (ГСМ ТИП), разработанная в Западном отделении ИЗМИРАН. Проведено сравнение результатов расчетов термосферно-ионосферного отклика на SSW события с данными наблюдений над Иркутском, а также с теоретическими и экспериментальными исследованиями, выполненными за последние годы. Событие SSW моделировалось заданием возмущений нейтральных температуры и плотности на нижней границе модели ГСМ ТИП (80 км над поверхностью Земли). Показано, что возмущения, связанные с SSW, приводят к значительным глобальным эффектам в термосфере и ионосфере. Анализ данных наблюдений показал, что, несмотря на очень близкие гелио-геофизические условия, на фоне которых происходили два рассмотренных события стратосферного потепления, возмущения температуры на высотах мезосферы и нижней термосферы, заметно отличаются друг от друга, хотя имеются некоторые общие закономерности, особенно на высотах F области ионосферы.

КОЛЕСНИКОВ Е.К., ЧЕРНОВ С.В. — 2013 г.

На основе численных экспериментов показана принципиальная возможность длительного (более 1 месяца) и сверхдлительного (более 1 года) орбитального существования техногенных микрочастиц (МЧ) с радиусами порядка сотых долей микрона, инжектируемых в околоземное космическое пространство (ОКП) на вытянутых эллиптических орбитах с низким перигеем с параметрами, соответствующими орбитальным параметрам спутника Молния. Расчеты проведены с учетом возмущающего воздействия на орбитальное движение МЧ в ОКП гравитационного возмущения, обусловленного полярным сжатием Земли, силы солнечного давления (рассчитанной с использованием методов теории Ми), силы сопротивления нейтральной компоненты фонового газа, а также электродинамических сил, обусловленных взаимодействием наводимого на МЧ электрического заряда с магнитным и электрическим полями ОКП.

ЕМЕЛЬЯНЕНКО В.В., НАРОЕНКОВ С.А., ШУСТОВ Б.М. — 2013 г.

В данной работе проведен анализ точностей определения орбит, рассчитанных по коротким дугам наблюдений. При этом ставилось условие, что длина дуги и/или распределение наблюдений по дуге должны обеспечить уверенную классификацию орбиты малых небесных тел, позволяющую выделить потенциально-опасное тело, и в том числе и угрожающие столкновением.

ВЛАСОВА Н.А., ГИНЗБУРГ Е.А., КАЛЕГАЕВ В.В., МЯГКОВА И.Н., ПАНАСЮК М.И., РУБИНШТЕЙН И.А., РЯЗАНЦЕВА М.О., СВИДСКИЙ П.М., ТУЛУПОВ В.И. — 2013 г.

Представлены результаты сравнительного анализа динамики потоков СКЛ с энергиями 1–100 МэВ в межпланетной среде по данным КА АСЕ и Wind и внутри магнитосферы Земли по данным ИСЗ GOES-15 и Электро-Л в области геостационарной орбиты и ИСЗ РОЕS-19 и Метеор-М1 в области полярных шапок во время двух возрастаний СКЛ 19–31.I.2012. Показано, что наблюдавшееся 28.I.2012 уменьшение эффективности проникновения СКЛ в магнитосферу Земли в областях исследуемых орбит связано с прохождением магнитосферы Земли через структуру межпланетной среды с квази-радиальным межпланетным магнитным полем и небольшим давлением солнечного ветра.

БУРОВ А.А., КОСЕНКО И.И. — 2013 г.

Рассматривается задача о равновесиях относительно вращающейся Земли маятника, подвешенного в точке экватора. Определяется высота, на которой степень неустойчивости перевернутого маятника меняется с двух на единицу. Изучаются относительные равновесия, ответвляющиеся от радиального при изменении его степени неустойчивости, и исследуются свойства их устойчивости.

ЕРОХИН Н.С., ЛОЗНИКОВ В.М., МИХАЙЛОВСКАЯ Л.А. — 2013 г.

Показано, что избыток суммы потоков (e+ + e-) космических лучей в диапазоне (10–1000) ГэВ, и рост отношения потоков e+/(e+ + e-) в диапазоне >10 ГэВ, наблюдавшиеся и в недавних экспериментах, и в старых экспериментах, можно объяснить работой “ускорителя” заряженных частиц на периферии гелиосферы, в области за граничной ударной волной солнечного ветра ( 100 а.е.). Изменение величины и положения особенностей в спектрах (e+ + e-), а также рост отношения потоков e+/(e+ + e-), могут быть связаны с изменением cолнечной активности (и, соответственно, режимов ускорения) в разных фазах 11-летнего cолнечного цикла. Представлены результаты численного моделирования захвата и ускорения заряженных частиц пакетами плазменных волн в гелиосферном магнитном поле.

МАСЛОВ И.А., УГОЛЬНИКОВ О.С. — 2013 г.

В работе описываются результаты первых широкоугольных поляризационных измерений фона сумеречного неба в центральной России в начале лета 2011 года. Быстрые измерения интенсивности и поляризации фона неба в широком диапазоне зенитных расстояний используются для выделения однократного и многократного рассеяния и построения высотной зависимости коэффициента рассеяния и его поляризации в мезосфере (высоты от 60 до 90 км) для разных углов рассеяния. Невозмущенная структура мезосферы без заметных аэрозольных слоев позволяет оценить температуру на данных высотах.

ВОЕЙКОВ С.В., ЖИВЕТЬЕВ И.В., КОСОГОРОВ Е.А., ЯСЮКЕВИЧ Ю.В. — 2013 г.

Анализируется отклик ионосферы на солнечные вспышки в начале подъема солнечной активности, когда фоновая ионизация ионосферы еще достаточно низка. Показано, что алгоритмы и методы усреднения вариаций и производной полного электронного содержания (ПЭС) по всей освещенной ионосфере практически всегда позволяют идентифицировать отклик ионосферы даже на достаточно близкие по времени слабые солнечные вспышки C-класса. Обнаружено, что отклик на достаточно интенсивную в рентгеновском диапазоне солнечную вспышку может практически не проявиться, что обусловлено отсутствием проявления вспышки в ультрафиолетовой части спектра. Для вспышки M6.4 (7.II.2010) построена карта производной ПЭС на территории Японии со средним разрешением 18 км. До максимума вспышки производные ПЭС синхронно увеличиваются по всей Японии, после максимума вспышки значения производной ПЭС меняются не так синхронно и проявляются локальные отличия.

ИГНАТОВ А.И., САЗОНОВ В.В. — 2013 г.

Изучен режим одноосной солнечной ориентации проектируемого искусственного спутника Земли, предназначенного для микрогравитационных исследований. В этом режиме нормаль к плоскости солнечных батарей спутника неизменно направлена на Солнце, абсолютная угловая скорость спутника практически равна нулю. Режим реализуется с помощью системы электромеханических исполнительных органов – двигателями-маховиками или гиродинами. Расчет уровня микроускорений, возникающих на борту в таком режиме, проводился посредством математического моделирования движения спутника относительно центра масс под действием гравитационного и восстанавливающего аэродинамического моментов, а также момента, создаваемого гиросистемой. Рассмотрены два варианта закона управления собственным кинетическим моментом гиросистемы. Первый вариант обеспечивает только затухание возмущенного движения спутника в окрестности положения покоя с требуемой скоростью. Второй вариант дополнительно ограничивает рост накапливаемого кинетического момента гиросистемы за счет управления углом поворота спутника вокруг нормали к светочувствительной стороне солнечных батарей. Показано, что оба варианта закона управления поддерживают режим одноосной ориентации с требуемой точностью и обеспечивают весьма малый уровень квазистатических микроускорений на борту спутника.

ЕВДОКИМОВ Р.А., ЧИЛИН Ю.Н. — 2013 г.

Предложен метод оптимизации проектных параметров энергодвигательного комплекса (ЭДК) системы транспортно-технического обеспечения (СТТО) орбитальной группировки (ОГ) космических аппаратов. Под ЭДК СТТО понимается совокупность энергодвигательных систем (ЭДС) космических аппаратов, предназначенных для развертывания ОГ и технического обслуживания ее КА на рабочих орбитах. В качестве показателя эффективности процесса функционирования ЭДК СТТО предложено использовать вероятность выполнения им своей задачи, которая определяется как вероятность выполнения совокупности стохастических неравенств, устанавливающих требования к энергодвигательному комплексу. С целью формализации показателя качества был разработан комплекс математических моделей, состав и некоторые примеры которых приводятся в статье. Использование предложенного метода продемонстрировано на примере конкретной СТТО. Дана математическая формулировка оптимизационной задачи. Рассмотрен метод решения. На основе анализа результатов оптимизации показана целесообразность использования данного метода на ранних этапах проектирования ЭДК СТТО.

САЗОНОВ В.В. — 2013 г.

Исследованы периодические движения оси симметрии модельного спутника Земли, которые похожи на движения продольных осей орбитальной станции Мир в 1999–2001 гг. и спутника Фотон М-3 в 2007 г. Движения этих космических аппаратов представляли собой слабо возмущенную регулярную прецессию Эйлера с вектором кинетического момента движения относительно центра масс, близким к плоскости орбиты. Направление этого вектора во время движения практически не менялось. Модельный спутник представляет собой осесимметричный гиростат с гиростатическим моментом, направленным по оси симметрии. Спутник движется по круговой орбите и испытывает действие гравитационного момента. Движение оси симметрии такого спутника относительно абсолютного пространства описывается системой дифференциальных уравнений четвертого порядка с периодическими коэффициентами. Аналитическими и численными методами построены периодические решения этой системы, обладающие специальными свойствами симметрии.

ЕЛИНЕК К., НЕМЕЧЕК З., САМСОНОВ А.А., ШАФРАНКОВА Я. — 2013 г.

На основании анализа МГД уравнений и результатов численного моделирования в магнитослое показано, что полное давление на магнитопаузе в большинстве случаев отличается от динамического давления солнечного ветра. Из уравнения движения следует, что полное давление уменьшается вследствие отклонения течения от линии Солнце–Земля, но вместе с тем увеличивается за счет формирования магнитного барьера. Данный результат согласуется с экспериментально наблюдаемым расширением магнитосферы при радиальном направлении межпланетного магнитного поля, когда магнитный барьер не формируется. В работе сравнивается поведение компонент давления на линии Солнце-Земля при северном и радиальном межпланетном поле, используя результаты численного МГД моделирования и данные наблюдений спутника THEMIS. При использовании изотропного МГД приближения разница между полным давлением на подсолнечной магнитопаузе при северном и радиальном поле не превышает 10–12 процентов, однако при использовании анизотропного приближения эта разница увеличивается до 15–20 процентов. Результаты анизотропного моделирования хорошо согласуются с наблюдаемыми усредненными профилями компонент давления в подсолнечном магнитослое.

АМЕЛЮШКИН А.М., ВЕДЕНЬКИН Н.Н., ГАЛКИН В.И., ГОНЧАРОВ Б.В., ГОРБОВСКОЙ Е.С., КОРНИЛОВ В.Г., ЛИПУНОВ В.М., ПАНАСЮК М.И., ПЕТРОВ В.Л., СВЕРТИЛОВ С.И., СМУТ ДЖ. Ф., ЯШИН И.В. — 2013 г.

Одной из задач комплекса научной аппаратуры спутника Ломоносов, разрабатываемого учеными Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова, является исследование собственного излучения (prompt emission) космических гамма-всплесков. В настоящей статье описаны монитор гамма-всплесков в гамма-диапазоне (прибор БДРГ) и широкопольные оптические камеры (прибор ШОК), предназначенные дла обнаружения как собственного излучения гамма-всплесков, так и предвестников.

БАГРОВ А.В., БАРАБАНОВ А.А., ВЕРНИГОРА Л.В., ВЯТЛЕВ П.А., МАРТЫНОВ М.Б., ПИЧХАДЗЕ К.М., СЫСОЕВ В.К. — 2013 г.

В статье рассматриваются принципы построения схем измерения с помощью оптических автономных лазерных диодных маяков космических и наземных объектов. Описывается конструкция, функциональная схема и циклограмма работы таких маяков. Анализируются возможные сценарии работы таких маяков для обеспечения высокоточной локализации космических и наземных аппаратов.