• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
02.06.2025, 14:22
Институт прикладной физики РАН
201

Ученые проследили за космической погодой в реальном времени

❋ 4.5

Специалисты ИПФ РАН разработали резонансный датчик для измерения концентрации ионосферной плазмы и ее пространственно-временных флуктуаций. Датчик способен отслеживать изменения плотности ионосферы с миллисекундным разрешением, его можно установить на малые и сверхмалые искусственные спутники Земли — кубсаты.

Датчик, разработанный в ИПФ РАН, может измерять плотность ионосферы с миллисекундным разрешением / © Александр Галка, пресс-служба ИПФ РАН

Знания о состоянии ионосферы помогают прогнозировать и преодолевать перебои в работе систем радиосвязи, повышать точность определения местоположения с помощью спутниковых навигационных систем. Такие данные особенно важны при решении задач, связанных с освоением Арктики и Антарктики – там ионосферные возмущения, обусловленные солнечной активностью, обычно наиболее значительны. Поиск взаимосвязей плазменно-волновых процессов и электромагнитных параметров ионосферы позволит разработать методы прогноза и мониторинга стихийных бедствий природного характера, таких как землетрясения, грозы, извержения вулканов и песчаные бури, потоки космической пыли.

Часть из этих важных задач может быть решена с помощью резонансного зонда ионосферной плазмы. Зонд установлен на наноспутнике «СамСат — Ионосфера», который изготовили коллеги из Самарского университета имени С.П. Королева. Самарский спутник успешно выведен на орбиту во время пуска ракеты-носителя «Союз-2.1б» с космодрома Восточный 5 ноября 2024 года. Его размер 10x10x30 сантиметров, скорость восемь километров в секунду, высота орбиты 500 километров. Вместе с ним в космос отправилась внушительная флотилия из более чем полусотни космических аппаратов.

Лабораторный образец датчика параметров плазмы, установленного на наноспутнике «СамСат-Ионосфера» / © Александр Галка, пресс-служба ИПФ РАН

«Резонансный зонд лишен недостатков традиционных зондов Ленгмюра. Слишком много факторов в этом случае могут вносить помехи в измерения, да и их чувствительность ниже, чем у нашего прибора, — рассказывает Александр Галка, кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией методов плазменной диагностики отдела геофизической электродинамики ИПФ РАН. – Другие методы часто непригодны или неприменимы на маленьких кубсатах. Наш метод основан на измерении диэлектрической проницаемости плазмы, величина которой определяется концентрацией электронов. Зонд работает на частоте, превышающей все характерные частоты в ионосфере, что упрощает аналитическое описание измерительной системы. На спутнике «СамСат-Ионосфера» концентрация плазмы регистрируется вдоль орбиты с временным интервалом 2 миллисекунды, однако зонд может работать на порядок быстрее и получать данные с микросекундным временным разрешением».

Экспериментальная отработка методики проведена на уникальных плазменных стендах «Крот» и «Ионосфера» в ИПФ РАН, предназначенных для моделирования электрофизических процессов в ионизированных оболочках Земли, а также для плазменных испытаний образцов космической техники. Разработка метода измерения концентрации ионосферной плазмы и ее апробация на экспериментальном стенде была поддержана грантом РНФ.  Большие размеры установок и высокая повторяемость условий разряда позволили провести эксперимент в условиях «безграничной» плазмы в реальном масштабе 1:1 в диапазоне изменения концентрации плазмы от 10^3 до 10^6 частиц в кубическом сантиметре. Эти значения соответствуют высоте 500 километров, в районе которой сосредоточена основная масса различных спутников, там же проходит орбита Международной космической станции. В то же время орбита самарского спутника захватывает приполярные широты, вплоть до 80 градусов – сложную и малоизученную область.

Нижегородские физики расшифровывают и обрабатывают первые полученные данные. Они хорошо согласуются с показателями традиционных методов исследования ионосферы. Далее исследователям предстоят тщательные перекрестные проверки, успешное прохождение которых позволит включить новый метод в космические программы.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Институт прикладной физики РАН
ФИЦ ИПФ РАН — одна из ведущих российских научных организаций, с 2016 года является Федеральным исследовательским центром. Располагается в самом центре Нижнего Новгорода. Ежегодно здесь реализуется более 300 исследований, в том числе по крупным федеральным программам. У нас проводятся исследования по физике плазмы, геофизике, лазерной физике и гидроакустике, а также по рентгеновской оптике, наноматериалам, упрочняющим и ресурсосберегающим технологиям.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
2 сентября, 07:50
Марк Чернов

Инженеры компании HONOR выпустили смартфон с кремний-углеродной батареей на 7000 миллиампер-часов, сохранив толщину устройства в пределах 7,8 миллиметра. Разработка доказала, что переход на кремниевые аноды окончательно решил проблему громоздких аккумуляторов высокой емкости.

2 сентября, 06:17
Мария Азарова

Растительные продукты из бобовых позволяют получать белок и другие питательные вещества без сложной переработки сырья, но их распространению мешают в том числе привычки потребителей и требования к текстуре. Исследователи из Щвейцарии нашли способ изменить структуру цельных бобовых так, чтобы она стала более мясистой, плотной и устойчивой к пережевыванию.

2 сентября, 11:31
СПбГУ

Группа российских исследователей, в которую вошли океанологи Санкт-Петербургского университета, выявила существование ранее неизвестных механизмов распространения «волн Россби». В ходе работы им удалось зафиксировать точки, где перенос энергии прекращается, а траектории движения воды претерпевают изменения. Дополнительно ученые обнаружили асимметрию в динамике волновых процессов, зарождающихся у западных и восточных прибрежных течений.

28 августа, 15:43
Татьяна Зайцева

Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.

29 августа, 16:51
Александр Березин

Госдолг США достиг 40 триллионов долларов и растет все быстрее и быстрее. На Западе переполох: при таких размерах его не выплатить. Следовательно, полагают многие, надо решить проблему как древние шумеры — долг обнулить и начать занимать заново. Рецепт кажется здравым, но есть нюансы. Причем поучительнее всего они даже не для Штатов, а, как ни странно, именно для России.

26 августа, 17:59
МАИ

Ребенок легче взрослого, быстрее осваивается в новой обстановке и обладает пластичной нервной системой — значит, невесомость он перенесет проще. Это рассуждение звучит убедительно ровно до тех пор, пока ребенка считают уменьшенной копией взрослого. На самом деле его скелет еще набирает прочность, мышцы учатся работать вместе с нервной системой, вестибулярный аппарат настраивает ощущение положения тела, а органы и ткани проходят этапы, которые нельзя повторить после завершения роста. Если в этот период убрать постоянную нагрузку земного притяжения, организм будет не только приспосабливаться к новой среде: он станет формироваться внутри нее. Каким получится результат, медицина сегодня не знает: длительных орбитальных исследований с участием несовершеннолетних не проводилось.

9 августа, 19:34
Марк Чернов

Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.

28 августа, 15:43
Татьяна Зайцева

Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.

19 августа, 18:31
Александр Березин

После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий