Задачи лаборатории

В рамках проекта предполагаются комплексные исследования, включающие:

  • решение теоретических вопросов нелинейного взаимодействия волн в магнитосфере;
  • математическое моделирование процессов передачи энергии на высоты ионосферы как из магнитосферы во время геомагнитных возмущений, так и снизу из нейтральной атмосферы;
  • развитие методов решения обратных задач радиозондирования, магнитометрических и оптических наблюдений;
  • разработку методов и реализацию алгоритмов компенсации воздействия ионосферных возмущений, обусловленных магнитосферно-ионосферным взаимодействием и воздействием на ионосферу со стороны нижележащей нейтральной атмосферы, на точностные характеристики радиотехнических систем в Арктической зоне;
  • разработку методик и программно-аппаратных комплексов, реализующих современные технологии диагностики состояния и динамики атмосферы в диапазоне высот от 60 до 2000 км наземными инструментами и приемниками сигналов низкоорбитальных и высокоорбитальных навигационных спутников.

   В связи с обострившейся геополитической обстановкой вокруг арктического региона, в том числе, в вопросе добычи природных ресурсов, задачи создания высокоэффективных систем управления, оповещения и связи, а также обеспечивающие безопасность страны, учитывающих в своей работе критические проявления космической погоды, выходят на передний план в масштабе народнохозяйственной деятельности. Актуальность проекта обусловлена, с одной стороны, фундаментальностью изучения ОКП, как единой динамической системы, и, с другой стороны, необходимостью решения прикладных задач радиосвязи, радиолокации, навигации, поскольку возмущения в системе атмосфера-ионосфера-магнитосфера оказывают заметное влияние на характеристики распространяющихся радиосигналов.

   Современные радиотехнические системы требуют учета все более тонких особенностей среды распространения радиоволн, в том числе и мелкомасштабных перемещающихся ионосферных неоднородностей (ПИВ). Актуальность проекта подтверждается возрастающим вниманием в мировой науке к магнитосферно-ионосферно-атмосферному взаимодействию. В 2006-2013 годах эти исследования выполнялись в соответствии с программами исследования климата и погоды системы Земля-Солнце (CAWSES и CAWSES II), организованными Научным комитетом по солнечно-земной физике (SCOSTEP). В течение периода 2014-2018 гг. будет выполняться новая программа исследований VarSITI (изменчивость Солнца и его влияние на Землю), направленная на международное сотрудничество в области анализа данных, моделирования и теоретических
исследований с целью понимания того, как солнечная изменчивость влияет на ОКП и климат. В
одном из пяти базовых проектов VarSITY – проекте SPeCIMEN (Спецификация и прогноз внутримагнитосферной среды) – проблемы комплексного взаимодействия волн и частиц в плазме магнитосферы, плазмосферы и ионосферы находятся в центре планируемых исследований. Стратегический план США по национальной программе космической погоды на 2010-2020 годы [NSWP Strategic plan, 2010], обосновывает необходимость создания быстродействующих синхронных региональных сетей инструментов, способных обеспечить потребителей критичными для них данными в максимально сжатые сроки. К ним можно отнести: американский среднеширотный сегмент сети SuperDARN - HokieDARN, сеть CHAIN, региональные сети приемников GPS, планируемую к 2017 году японскую спутниковую систему сверхточной навигации в азиатско-тихоокеанском регионе QZSS и т.д.

   Большая протяженность территории Российской Федерации и чрезвычайно бедная сеть наблюдательных средств в Арктической зоне не может быть компенсирована зарубежными спутниковыми группировками (NOAA, DMSP и т.п.), т.к. они дают оперативную информацию в небольшой окрестности траектории полета. В современных информационных системах только данные радиозатменных экспериментов COSMIC позволяют дать глобальную ионосферную динамику. Привлечение наземных средств непрерывного мониторинга значительно повысит пространственное и временное разрешения характеристик ОКП, диагностику возмущений космической погоды оказывающих определяющее влияние на работоспособность и эффективность использования жизненно важных технологических систем энергетики, навигации и радиосвязи с региональными центрами, кораблями и самолетами, включая обеспечение кроссполярных маршрутов.

   Научная новизна проекта состоит в получении новых знаний об особенностях волновых процессов между магнитосферой, ионосферой и атмосферой в высокоширотной зоне. Будут разработаны научные основы методов диагностики и краткосрочного прогноза взрывных процессов в высокоширотной ионосфере. Научная эффективность проекта обусловлена комплексным подходом от теоретических разработок до создания методов компенсации вредных воздействий. Впервые в отечественной практике будет использован широкий комплекс наблюдательных средств, включающий в следующие измерения в арктической зоне магнитных колебаний в широком диапазоне частот, оптических осцилляций, отражающих динамику высыпаний частиц, вариаций риометрического поглощения и одновременные измерения параметров ионосферных неоднородностей различного масштаба с использованием сети радиофизических инструментов, охватывающей азиатский регион России. Для повышения точности и надежности диагностики неоднородной полярной атмосферы с использованием двухчастотных измерений глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) измерений будут впервые устраняться не только ошибка первого порядка, но и ошибка второго порядка, связанная с зависимостью показателя преломления ионосферной плазмы от геомагнитного поля.
   Для исследования возможности устранения в ГНСС измерениях ошибки третьего порядка, обусловленной искривлением траектории радиоволн неоднородностями полярной ионосферы, будет впервые использована специальная пространственная обработка ГНСС сигнала, учитывающая неоднородности с масштабами меньше радиуса Френеля, т.е. порядка и меньше
100 м.

Theme by Danetsoft and Danang Probo Sayekti inspired by Maksimer