Россия
Россия
Иркутск, Россия
Иркутск, Иркутская область, Россия
В рамках активных космических экспериментов «Плазма—Прогресс» и «Радар—Прогресс» с 2006 по 2014 г. было проведено исследование воздействия двигательных установок (ДУ) космических кораблей серии «Прогресс» на ионосферу по данным приемников глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС). Проведено 72 эксперимента, в которых для регистрации неоднородностей ионосферной плазмы, вызванных работой ДУ, использовались данные станций мировой сети ГНСС-приемников IGS (International GNSS Service). Из них в 35 экспериментах дополнительно привлекались данные сети SibNet ИСЗФ СО РАН. Анализ пространственно-временной картины вариаций полного электронного содержания (ПЭС) показал, что задача обнаружения отклика ПЭС на работу ДУ осложнена рядом факторов: 1) воздействие ДУ на ионосферную плазму сильно локализовано в пространстве и имеет относительно небольшую интенсивность; 2) имеется малое количество радиолучей приемник—спутник, обусловленное малым числом приемных станций ГНСС, особенно до 2013 г.; 3) возможный отклик ПЭС маскируется фоновыми возмущениями ионосферы различной интенсивности. Однако отклики ПЭС уверенно регистрируются в тех случаях, когда радиолуч приемник—спутник пересекает возмущенную область в течение нескольких минут после воздействия. Отклики ПЭС были зарегистрированы в 7 экспериментах (10 % случаев). Амплитуда ионосферного отклика (0.3–0.16 TECU) в несколько раз превышает фоновые вариации ПЭС (~0.25 TECU). Время существования неоднородности в ионосфере по данным ПЭС составляет от 4 до 10 мин. Проведенная оценка показала, что неоднородности имеют поперечный размер 12–30 км.
ионосфера, ГНСC, SibNet, «Прогресс»
ВВЕДЕНИЕ
Активные эксперименты по воздействию на ионосферную плазму вызывают большой интерес, поскольку они, во-первых, могут быть повторены для сопоставления и верификации результатов, а, во-вторых, представляют собой калиброванное локальное воздействие, которое можно использовать для сравнения точности разных средств диагностики, уточнения моделей ионосферы, проверки гипотез о взаимодействии различных слоев атмосферы.
Активные космические эксперименты (КЭ) «Плазма—Прогресс» и «Радар—Прогресс» [Лебедев и др., 2008; Potekhin et al., 2009; Хахинов и др., 2013], проводившиеся в Институте солнечно-земной физики Сибирского отделения Российской академии наук (ИСЗФ СО РАН) в период с 2006 по 2014 г., были направлены на изучение воздействия двигательных установок (ДУ) транспортно-грузовых кораблей (ТГК) «Прогресс» на верхние слои атмосферы и ионосферу [Khakhinov et al., 2011, 2012; Борисов и др., 2012; Хахинов и др., 2010, 2012]. Включения ДУ для экспериментов проводились после отстыковки ТГК от международной космической станции (МКС) при пролете ТГК над обсерваториями ИСЗФ [Khakhinov et al., 2011, 2012; Хахинов и др., 2012]. В качестве средств диагностики состояния околоземного космического пространства использовался комплекс геофизических инструментов ИСЗФ [Сейсмоионосферные…, 2012; Институт…, 2015]. Одним из таких инструментов является разработанный в ИСЗФ программно-аппаратный комплекс GLOBDET [Афраймович, Перевалова, 2006], предназначенный для детектирования ионосферных возмущений естественного и техногенного происхождения на основе измерений вариаций полного электронного содержания (ПЭС). Измерения выполнены с помощью сигналов глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС). Основой и источником данных комплекса GLOBDET служит сеть наземных двухчастотных приемников ГНСС. В 2006–2012 гг. для регистрации ионосферных эффектов работы ДУ ТГК «Прогресс» использовались приемники ГНСС, входящие в глобальную сеть IGS. В 2012 г. в ИСЗФ была развернута собственная региональная сеть SibNet наземных приемных станций ГНСС [Ишин и др., 2017]. Поэтому в 2013–2014 гг. привлекались данные этой сети. Настоящая работа посвящена подробному анализу реакции ионосферы на работу сближающе-корректирующих двигателей (СКД) ТГК «Прогресс», проявляющейся в ПЭС, по данным ГНСС.
1. Афраймович Э.Л., Перевалова Н.П. GPS-мониторинг верхней атмосферы Земли. Иркутск: Изд-во ГУ НЦ РВХ ВСНЦ СО РАМН, 2006. 480 с.
2. Борисов Б.С., Габдуллин Ф.Ф., Гаркуша В.И. и др. Радиофизические характеристики плазменного окружения низкоорбитальных КА по данным космических экспериментов // Нелинейный мир. 2012. Т. 10, № 10. С. 700–709.
3. Институт солнечно-земной физики: создание и развитие / отв. ред. Г.А. Жеребцов. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2015. 610 с.
4. Ишин А.Б., Воейков С.В. Определение параметров ионосферного отклика на включение двигателей космического корабля «Прогресс» по данным ГНСС // XXIII Международный симпозиум «Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы». Иркутск, 3–7 июля 2017 г.: Материалы. С. E85–E88.
5. Ишин А.Б., Перевалова Н.П., Воейков С.В., Хахинов В.В. Первые результаты регистрации ионосферных возмущений по данным сети SibNet приемников ГНСС в активных космических экспериментах // Солнечно-земная физика. 2017. Т. 3, № 4. С. 82–92. DOI: 10.12737/szf-34201708.
6. Лебедев В.П., Хахинов В.В., Габдуллин Ф.Ф. и др. Исследование методами радиозондирования характеристик плазменного окружения низкоорбитальных космических аппаратов // Космонавтика и ракетостроение. 2008. № 1(50). С. 51–60.
7. Сейсмоионосферные и сейсмоэлектромагнитные процессы в Байкальской рифтовой зоне / отв. ред. Жеребцов Г.А. (Интеграционные проекты СО РАН. Вып. 35). Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2012. 304 с.
8. Хахинов В.В., Потехин А.П., Лебедев В.П. и др. Радиофизические методы диагностики ионосферных возмущений, генерируемые бортовыми двигателями ТГК «Прогресс»: алгоритмы, инструменты и результаты // Журнал радиоэлектроники. Российская научная конференция «Зондирование земных покровов радарами с синтезированной апертурой». Улан-Удэ, 06.09–10.09 2010 г.: Электронный сборник докладов. 2010. С. 553–569.
9. Хахинов В.В., Потехин А.П., Лебедев В.П. и др. Результаты дистанционного зондирования ионосферных возмущений в активных космических экспериментах «Радар—Прогресс» // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9, № 3. С. 199–206.
10. Хахинов В.В., Потехин А.П., Лебедев В.П. и др. Некоторые результаты активных космических экспериментов «Плазма—Прогресс» и «Радар—Прогресс» // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М.Ф. Решетнева. 2013. Специальный выпуск. Т. 5, № 51. С. 160–163.
11. Hofmann-Wellenhof B., Lichtenegger H., Collins J. Global Positioning System: Theory and Practice. New York; Wien: Springer-Verlag, 1992. 327 p.
12. Hofmann-Wellenhof B., Lichtenegger H., Wasle E. GNSS — Global Navigation Satellite Systems: GPS, GLONASS, Galileo and more. New York; Wien: Springer, 2008. 516 p.
13. Khakhinov V., Potekhin A., Shpynev B., et al. Results of complex radiosounding of ionospheric disturbances generated by the transport spacecraft Progress onboard thrusters. Proc. 30th URSI General Assembly and Scientific Symp. 2011. URL: http://www.ursi.org/proceedings/procGA11/ ursi/HP2-15.pdf (дата обращения 12.05.2017).
14. Khakhinov V.V., Shpynev B.G., Lebedev V.P., et al. Radiosounding of ionospheric disturbances generated by exhaust streams of the transport spacecraft Progress engines // Proc. PIERS-2012. Moscow, 2012. P. 1168–1171.
15. Potekhin A.P., Khakhinov V.V., Medvedev A.V., et al. Active space experiments with the use of the transport spacecraft Progress and Irkutsk IS Radar // Progress in Electromagnetics Research Symposium. 2009. P. 223–227.
16. URL: http://sopac.ucsd.edu (дата обращения 12 мая 2017 г.).
17. URL: http://www.vniiftri-irk.ru (дата обращения 12 мая 2017 г.).
18. URL: http://www.ipa.nw.ru (дата обращения 12 мая 2017 г.).
