Портал создан при поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

Космос – Центру. 730 мгновений работы

В Институте ядерной физики Московского университета два года успешно работает Центр космического мониторинга, предоставляющий пользователям информацию о текущем состоянии околоземного пространства – космической погоды.

В космической сфере Научно-исследовательский институт ядерной физики МГУ специализируется на исследовании и анализе радиационной обстановки в ближнем космосе, определяемой потоками энергичных протонов и электронов, приходящими на Землю от Солнца. Эти потоки оказывают большое влияние на состояние магнитосферы Земли, вызывают изменения магнитного поля и магнитные бури, оказывают разрушающее воздействие на аппаратуру и людей, находящихся на орбите.

Возросшие потоки энергичных частиц после вспышек на Солнце могут привести к нарушениям в работе спутниковых электронных систем. Эти частицы проходят сквозь обшивку космических аппаратов и разрушают внутреннюю структуру электронных микросхем. Современные технологии создания микроэлектроники с одной стороны делают оборудование миниатюрным и компактным, а с другой –  более уязвимым к воздействию энергичных частиц. При анализе возможного воздействия важно знать положение космического аппарата и структуру магнитосферного магнитного поля, которая зависит от уровня геомагнитной возмущённости.

Цель системы космической погоды НИИЯФ МГУ – предупредить об изменениях радиационной обстановки, которые могут произойти в связи с солнечной или с геомагнитной активностью, о возможности возникновения потенциально опасных для космической техники явлений. Для этого в институте было разработано множество научных приборов для российских космических миссий, созданы модели космической радиации и изучается её воздействие на различные материалы. Для своей работы Центр использует данные космических экспериментов, которые проводятся на отечественных космических аппаратах, и данные с сайтов, на которых хранятся результаты измерений на различных зарубежных спутниках.

Обеспечим библиотеки России научными изданиями!

Однако прогнозировать возрастание уровня космической радиации очень сложно даже после регистрации вспышки на Солнце, потому что испущенные при этом протоны могут прийти к Земле примерно через полчаса, а могут и уйти в сторону, не задев Землю. Поэтому наблюдать за изменениями потоков частиц необходимо непрерывно, как говорят ученые, в мониторинговом режиме, получая данные в режиме реального времени.

Разумеется, мгновенно эти данные на Земле доступными не становятся. Ведь их еще нужно получить, обработать, в том числе и с использованием имеющихся моделей. В зависимости от типа орбиты и возможностей передающей системы аппарата, от качества наземной системы обработки данных задержка составляет от нескольких минут до нескольких часов. Такие задержки допустимы при анализе радиационных условий в космическом пространстве.
В настоящее время Центр получает информацию от двух отечественных спутников, где стоят приборы НИИЯФ МГУ: геостационарного спутника «Электро-Л1» и низкоорбитального спутника «Метеор-М1». Эти два спутника предназначены для регистрации потоков электронов и протонов в магнитосфере Земли, они дают нам основную информацию о радиационном состоянии космической среды.

Для максимально полного анализа космической погоды используются данные с зарубежных спутников. Данные о потоках заряженных частиц поступают с геостационарного спутника GOES (США). Очень большое значение для систем космической погоды имеет спутник ACE (NASA), отслеживающий параметры солнечного ветра в окрестности точки Лагранжа L1 на расстоянии около полутора миллионов километров от Земли. Здесь притяжение Солнца и Земли одинаково, поэтому спутник может постоянно находиться в этой области. Находясь значительно ближе к Солнцу, чем другие спутники, он передаёт информацию о параметрах плазмы примерно на один час раньше, чем потоки измеряемого солнечного ветра достигнут Земли, что дает основу для прогнозирования.

Источником изменений условий в околоземном пространстве является Солнце. Спутник SDO (NASA) передаёт изображения Солнца, полученные в разных частотных диапазонах. Они позволяют судить о процессах, которые могут оказать критическое воздействие на условия в околоземном пространстве. Наблюдения в ультрафиолетовой частотной области дают изображения Солнца с тёмными и светлыми структурами. Тёмные структуры – корональные дыры, где рождается высокоскоростной солнечный ветер. Светлые – активные области, которые могут привести к вспышечному процессу на Солнце, к рождению энергичных частиц, к выбросу корональной массы и, возможно, последующей магнитной буре в магнитосфере Земли.

Центр космического мониторинга НИИЯФ МГУ изначально создавался для хранения информации космических экспериментов в базе данных. Затем в 2007 году  был создан сайт, который позволяет пользователям свободно получать как архивные данные, так и поступающие в центр данные в реальном режиме времени, а также анализ и прогноз отдельных факторов космической среды.

С 2012 года заработал Центр анализа космической погоды НИИЯФ МГУ, который  в автоматическом режиме загружает данные отечественных и зарубежных спутников. Затем полученные данные анализируются с помощью операционных моделей распространения солнечного ветра, геомагнитной активности, радиационной обстановки. Результатом становится совокупность данных о текущем состоянии околоземного пространства – космической погоде, которые публикуются на сайте.

В перспективе планируется оборудовать зал с мониторами для оперативного отображения текущего состояния космической среды, аналогичный имеющимся в мощных центрах космической погоды НОАА (Боулдер) и НАСА (Гринбелт) в США. Сотрудники этих центров имеют возможность в режиме реального времени наблюдать за всей совокупностью информации и давать собственные заключения о состоянии космической среды. Не всё можно сформулировать в виде алгоритмов, реализуемых компьютерными программами, есть ещё некое интуитивное научное понимание. Специалисты, занимающиеся этими вопросами, могут увидеть больше того, что можно внести в программу. Поэтому такие реальные наблюдения и анализ данных специалистами в реальном времени очень важны.


По материалам
НИИЯФ МГУ

Автор: Алексей Понятов

Источник: www.nkj.ru

Статьи по теме