КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 17-72-20134
НазваниеСоздание комплекса малогабаритной аппаратуры для диагностики космической плазмы и мониторинга корпускулярного излучения Солнца
Руководитель Зимовец Иван Викторович, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт космических исследований Российской академии наук , г Москва
Конкурс №24 - Конкурс 2017 года по мероприятию «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-703 - Солнце и Солнечная система
Ключевые слова Космическое приборостроение, солнечно-земные связи, космическая погода, мониторинг, прогнозирование, солнечные вспышки, космические лучи, солнечный ветер
Код ГРНТИ89.15.17
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Так же, как погодно-климатические условия влияют на освоение территорий Земли и использование земных ресурсов, космическая погода оказывает существенное влияние (чаще, негативное) на освоение и использование космического и воздушного пространства (Baker et al., 2008; Петрукович и др., 2008; Кузнецов, 2014). Основную роль в космической погоде в гелиосфере играет наша ближайшая звезда - Солнце. Его активность имеет ярко выраженный переменный характер с периодом около 11 лет. В минимумах активности Солнце пребывает в относительно спокойном состоянии. Однако, в период повышения активности на Солнце происходят катастрофические (экстремальные) события, такие как вспышки, эрупции протуберанцев, корональные выбросы массы (КВМ), приводящие к серьезным возмущениям межпланетного и околопланетного (в частности, околоземного) космического пространства (магнитным бурям), а также внешних оболочек планет (ионосферы, атмосферы), существенному увеличению уровня естественной радиации вследствие прихода солнечных энергичных частиц (солнечных космических лучей – СКЛ).
По мере развития технологий и техники, влияние космической погоды становится более ощутимым для человечества. Эффекты солнечной активности сказываются, в частности, на трубопроводах и линиях электропередач, радиосвязи (особенно на высоких геоширотах, в Арктике и Антарктике), электронной аппаратуре самолетов, спутников и космических аппаратов, на климате, здоровье и самочувствии людей, иных биологических объектах (Петрукович и др., 2008). По оценкам (Baker et al., 2008), в настоящее время экстремальные солнечные события могут приводить к значительным экономическим потерям. В частности, ущерб за счет прерывания работы или вывода из строя космических аппаратов может составлять сотни миллионов долларов, потери за счет выхода из строя линий электропередач могут достигать нескольких миллиардов долларов. В будущем, в связи с развитием техники, разовые потери могут достигать триллионов долларов и негативно сказываться на миллионах людей в различных регионах, особенно в развитых странах, таких как Россия. Дальнейшее освоение и использование космического пространства будет связано с увеличением количества спутников, космических аппаратов и станций, использованием более сложных электрорадиоизделий и электронной аппаратуры, применением роботов и искусственного интеллекта, созданием баз на Луне и ближайших планетах (в частности, на Марсе), развитием космического туризма. Очевидно, что проблема мониторинга и прогнозирования космической погоды будет становиться всё более важной и актуальной (Schwenn, 2006; Кузнецов, 2014; Schrijver et al., 2015). Это требует создания новой научно-измерительной аппаратуры для слежения за активностью Солнца, для диагностики параметров испускаемого им солнечного ветра, магнитного поля и солнечных энергичных частиц в околоземном и межпланетном космическом пространстве.
Наш проект нацелен на создание прототипа комплекса малогабаритной научно-измерительной аппаратуры для диагностики корпускулярного излучения Солнца и космической среды, необходимого для мониторинга и прогнозирования эффектов космической погоды. В этот комплекс будет входить минимальный (базовый) набор приборов для диагностики солнечного корпускулярного излучения: (1) детектор ионов солнечного ветра (0.5-10 кэВ); (2) детектор электронов солнечного ветра (30 эВ – 10 кэВ); (3) телескоп солнечных энергичных частиц (электроны с энергиями ~0.1-10 МэВ, ионы ~1-100 МэВ/нуклон). Мы планируем уделить особое внимание оптимизации приборов в плане массо-габаритных характеристик, чувствительности, надежности, универсальности, возможности быстрой модификации. Мы рассчитываем на то, что данный комплекс аппаратуры в дальнейшем может стать базовым набором для комплексов мониторинга солнечного корпускулярного излучения, разрабатываемого в России. В последние десятилетия Россия утратила ведущие позиции в данной области, поскольку, практически, не осуществляла запуски аппаратов за пределы магнитосферы Земли. На сегодняшний день нет российских космических обсерваторий, выполняющих мониторинг солнечного электромагнитного и корпускулярного излучения, специально предназначенных для изучения и прогнозирования космической погоды (с натяжкой можно отметить только эксперимент Плазма-Ф проекта Радиоастрон). Но ситуация должна постепенно меняться. Разработка предлагаемого комплекса аппаратуры должна частично заполнить эту нишу космического приборостроения, заложить основу для выпуска научно-технической продукции, которая в дальнейшем могла бы составить конкуренцию аналогам на отечественном и международном рынках. При небольшой модификации аппаратуру также можно будет использовать и на космических аппаратах с орбитами внутри магнитосферы (для диагностики плазмы и энергичных частиц), с межпланетными орбитами, на инопланетных базах (на Луне, Марсе и др.).
Параллельно с разработкой научно-измерительной аппаратуры по диагностике корпускулярного излучения Солнца мы планируем вести исследовательскую работу в области прогнозирования эффектов космической погоды в околоземном космическом пространстве по следующим направлениям: (а) прогнозирование СКЛ в околоземной и межпланетной космической среде посредством анализа рентгеновского, ультрафиолетового (УФ) и радиоизлучения родительских солнечных вспышек; (б) сверхкраткосрочное (десятки минут) прогнозирование прихода солнечных энергичных протонов по приходу солнечных релятивистских электронов; (в) прогнозирование солнечных вспышек и КВМ посредством анализа характеристик фотосферного магнитного поля и электрических токов; (г) прогнозирование солнечных вспышек и КВМ посредством объединения экстраполяции фотосферного магнитного поля в корону с методами корональной гелиосейсмологии. Виды прогнозирования (а, в) являются традиционными, их необходимо продолжать развивать для увеличения точности и надежности; виды (б, г) являются относительно новыми и довольно слабо развитыми, требующими дальнейшего изучения и усовершенствования. Объединение различных методов в общую систему является важной и актуальной задачей, решение которой может существенно улучшить качество прогноза космической погоды.
Мы уверены в том, что разработка научно-измерительной аппаратуры и развитие различных методов ее дальнейшего использования для прогнозирования корпускулярного излучения Солнца на базе молодежного коллектива исследователей является перспективной и полезной для дальнейшего понимания космической погоды, для развития этого важного направления исследований в России, для того, чтобы Россия снова стала конкурентно-способной и независимой в этой области от остальных стран.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ