Исследования Солнца, мониторинг и моделирование радиационной среды и плазменных процессов в гелиосфере и в околоземном космическом пространствеНИР

Study of the Sun, monitoring and simulation of the radiation environment and plasma processes in the Heliosphere and near-Earth space

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. Исследования Солнца, мониторинг и моделирование радиационной среды и плазменных процессов в гелиосфере и в околоземном космическом пространстве
Результаты этапа:
2 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. Исследования Солнца, мониторинг и моделирование радиационной среды и плазменных процессов в гелиосфере и в околоземном космическом пространстве
Результаты этапа:
3 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. Исследования Солнца, мониторинг и моделирование радиационной среды и плазменных процессов в гелиосфере и в околоземном космическом пространстве
Результаты этапа: Влияние надтепловых процессов на синтез элементов в солнечном ядре Разработана модель для самосогласованного описания надтепловых ядерных процессов в центральной части Солнца с учетом основных особенностей протекания реакций в плотной плазменной среде. Установлено, что МэВные -частицы, продуцируемые в реакциях 7Li(p,) и 3He(3He,2p) солнечной pp-цепочки, способны запускать надтепловые процессы B(,p)A в CNO-цикле и формировать специфический ядерный (,p)-поток, отсутствующий в стандартных солнечных моделях. Обнаружено, что этот поток может заметно влиять на кинетику CNO-процессов, увеличивая усредненное по объему солнечного ядра содержание изотопов 17O и 18O приблизительно в 30 раз по сравнению со стандартными оценками. В то же время, фактор максимального усиления обилия этих элементов может составлять 50-80 во внешней области ядра. На основании полученных данных высказано предположение о возможном уменьшении ожидаемых потоков солнечных 13N- и 15O-нейтрино за счет действия надтепловых B(,p)A-реакций. [1] V.T. Voronchev, Y. Nakao, and Y. Watanabe, Comparative roles of pp chain reactions as a trigger for suprathermal processes in the solar core, Phys. Rev. C 96, 055803 (2017), DOI: 10.1103/PhysRevC.96.055803 [2] V.T. Voronchev, Y. Nakao, and Y. Watanabe, Analysis of suprathermal nuclear processes in the solar core plasma, Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics 44, 045202 (2017), DOI: 10.1088/1361-6471/aa5f30 Каталог солнечных вспышек с регистрацией жесткого рентгеновского излучения на ИСЗ «Ломоносов» Эксперимент на ИСЗ «Ломоносов» показал, что жесткое рентгеновское излучение с энергией >10 кэВ может наблюдаться во время слабых вспышек классов С и B (классификация GOES по мягкому рентгеновскому излучению), что экспериментально подтверждает возможность ускорения частиц во вспышке без нагрева солнечной плазмы. Создан каталог солнечных вспышек, в которых было зарегистрировано жесткое рентгеновское излучение Солнца. Регистрация осуществлялась спектрометром БДРГ, установленным на борту КА «Ломоносов». 1. Irina N. Myagkova , Andrey V. Bogomolov , Vitaly V. Bogomolov , Sergey I. Svertilov, Sergey Yu. Bobrovnikov, Ivan V. Yashin, Mikhail I. Panasyuk, Vasily L. Petrov , Vladimir V. Kalegaev , Svetlana S. Shishkova «Hard X-Ray Emission of Solar Flares Measured by Lomonosov Space Mission» Принята в печать в «The International Astronomical Union Proceedings Series», 2017 2. Chloe E. Pugh, V. M. Nakariakov, Anne-Marie Broomhall, Andrey V. Bogomolov, Irina N. Myagkova «Properties of quasi-periodic pulsations in solar flares from a single active region» Article in Astronomy and Astrophysics • September 2017 DOI: 10.1051/0004-6361/201731636 Исследование процессов ускорения протонов в солнечных вспышках с помощью наблюдения гамма-излучения Жесткое рентгеновское и гамма-излучение солнечной вспышки 29.10.2003 г. в диапазоне 0.04-150 МэВ было зарегистрировано детектором СОНГ на борту ИСЗ КОРОНАС-Ф. Последовательные спектры излучения вспышки были восстановлены с использованием трехкомпонентной модели, включающей степенной спектр тормозного излучения ускоренных электронов, широкий континуум, описывающий совокупность мгновенных гамма-линий от возбужденных ядер, и широкую линию, возникающую в результате распада нейтральных и заряженных пионов. Мы также восстановили спектры по данным измерений на ИСЗ RHESSI и показали, что они хорошо согласуются со спектрами СОНГ в диапазоне 0.1-10 МэВ. Излучение от распада пионов наблюдалось, начиная с 20:44:20 UT, с максимумом в 20:48–20:51 UT. Показатель степенного спектра ускоренных протонов, оцененный по отношению интенсивности пионного излучения к суммарной интенсивности мгновенных гамма-линий, изменялся со временем. Наиболее жесткий спектр (показатель −3.5 – 3.6) наблюдался в 20:48–20:51 UT. Временное поведение излучения от распада пионов и показателя спектра протонов было сопоставлено с изменениями во времени локализации энерговыделения. Была найдена корреляция во времени процесса ускорения протонов до субрелятивистских энергий с процессом перестройки структуры магнитного поля вспышки, определенным по движению источника тормозного жесткого рентгеновского излучения, измеренного на ИСЗ RHESSI, и наземных наблюдений в линии Hα. Kurt V.G., Yushkov B.Yu, Galkin V.I., Kudela K., Kashapova L.K. CORONAS-F observation of gamma-ray emission from the solar flare on 2003 October 29. New Astronomy, V.56, P. 102-112. doi.org/10.1016/j.newast.2017.05.002 Структура межпланетного пространства по наблюдениям электронов от Юпитера Юпитер является источником электронов МэВ-ных энергий, постоянно испускаемых им в окружающее пространство и распространяющихся во внутренней гелиосфере. Распространение Ю-электронов в пространстве определяется структурой магнитного поля внутренней гелиосферы (в пространстве между Землей и Юпитером). Наиболее благоприятны для их регистрации моменты оптимальной магнитной связи между Землей и Юпитером), в периоды спокойного Солнца, в минимумах солнечной активности, когда магнитное поле и солнечный ветер сохраняют свою структуру длительное время. Однако временами Ю-электроны регистрируются около Земли на каждом обороте Солнца, даже при полном отсутствии прямой связи. В минимуме СА 1974-75 гг. Ю-электроны наблюдались в 13 последовательных оборотах Солнца, в 2007-08 гг. - в 14 оборотах. В течение этих периодов расположение Земли и Юпитера сильно меняется и для объяснения постоянного прихода Ю-электронов к Земле рассматривалась гипотетическая возможность образования магнитных ловушек при взаимодействии разноскоростных потоков солнечного ветраю. Магнитные ловушки при их вращении вместе с Солнцем способствуют переносу Ю-электронов от Юпитера к Земле при различных расположениях Земли и Юпитера. Измерения показали, что потоки этих электронов в каждом солнечном обороте испытывали квази- 27-дневные вариации. Особенностью этих вариаций оказалось то, что их средний период не совпадал с синодическим периодом системы Солнце-Земля, равным 27.3 суткам. В 1974-75 гг. средний период вариаций потоков электронов составлял 26.8 суток, а в 2007-08 гг. – 26.2 суток. Объяснение этого эффекта найдено при учете изменения во времени структуры скоростей солнечного ветра и связанных с ней магнитных ловушек, а также влияния взаимного расположения в пространстве Земли и Юпитера, и времени их пребывания в магнитной ловушке. Дайбог Е.И., Кечкемети К., Лазутин Л.Л., Логачев Ю.И., Сурова Г.М. 27-дневная периодичность потоков юпитерианских электронов на орбите Земли. Астрономический журнал, издательство Наука (М.), том 94, № 12, с. 1062-1070 (2017) Надтепловые ионы 4He, O и Fe 1 а.е. в спокойное время в 2006-2012 гг. Исследуются энергетические спектры ионов 4He, O и Fe с энергиями 0.04–2 МэВ/нуклон по данным прибора ULEIS на к.а. ACE в спокойное время в 2006-2012 гг. В минимуме 23 цикла нами ранее были выделены 35 периодов, в течение которых на 1 а.е. регистрировались надтепловые ионы в потоках солнечного ветра из приэкваториальных корональных дыр (КД). Полученные здесь спектры надтепловых ионов из КД были аппроксимированы либо степенной функцией либо комбинацией степенной функции и экспоненциальной. По модели Фиска и Глеклера стохастическое ускорение ионов в спокойное время в турбулентной среде приводит к спектру ионов в виде произведения функций степенной и экспоненциальной, при показателе степени γ = 1.5. В настоящей работе при аппроксимации 98 спектров были получены величины 2< γ <6, что, возможно, указывает на другие условия в областях ускорения частиц в потоках солнечного ветра из КД. М.А. Зельдович, Ю.И. Логачев. Надтепловые ионы 4He, O, Fe на 1 а.е. в спокойное время в 2006-2012 гг. ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ ФИЗИЧЕСКАЯ, 2017, Т. 81, № 2, С. 159-161. DOI: 10.7868/S0367676517020478. Эволюция зарядового состояния солнечного ветра В рамках сотрудничества НИИЯФ МГУ и ФИАН РАН было проведено комплексное исследование нескольких корональных выбросов массы (КВМ) 2-4 августа 2011 г., транзиентые потоки от которых вызвали сильное геомагнитное возмущение 5 августа 2011 г. [1]. Для исследования корональных источников и формирования КВМ были изучены кинематические и термодинамические свойства расширяющихся корональных структур с использованием изображений с космической обсерватории SDO/AIA в ВУФ диапазоне и дифференциальной меры эмиссии. Используя результаты диагностики плазмы и МГД-моделирования, были рассчитаны отношения зарядов ионов углерода (C6+/C5+) и кислорода (O7+/O6+), а также среднее зарядное состояние ионов железа Q<Fe> для КВМ от 2 августа 2011 года с учетом процессов нагрева, охлаждения, расширения, ионизации и рекомбинация движущейся плазмы в короне до области «замерзания» ионного состава плазмы солнечного ветра. Вычисленные значения ионных отношений и среднего заряда железа согласуются с измеренным in-situ в предположении, что расширяющаяся плазма нагревается дополнительным источником. Вероятная скорость нагрева плазмы КВМ в низкой короне была оценена путем сопоставления рассчитанных параметров ионного состава КВМ с измеренными параметрами in situ. Средняя мощность нагрева уменьшалась с высотой от ~ 5-6 x 10-3 [эрг см-3 с-1] при 0,5 ÷ 1,5 солнечных радиусах до ~ 1 – 2 x 10-5 [эрг см-3 с -1] при 1,5 ÷ 5. Понимание формирования транзиентых потоков в солнечной короне является важным факторов фактором для моделирования и прогнозирования космической погоды. Rodkin D., Goryaev F., Pagano P., Gibb G., Slemzin V., Shugay Yu, Veselovsky I., Mackay D.H. Origin and Ion Charge State Evolution of Solar Wind Transients during 4 – 7 August 2011Solar Physics, V 292, № 7, ppс. 90, 2017 DOI: 10.1007/s11207-017-1109-0 Относительная динамика кольцевого тока – токов хвоста магнитосферы во время геомагнитных бурь разной интенсивности В результате исследования потоков ионов (30-80 кэВ) по данным полярных КА NOAA (POES) исследованы зависимости от мощности 15 геомагнитных бурь величин максимальных потоков, измеренных 0-детектором (ортогональным орбите КА) на высоких широтах и в приэкваториальной области. Показано, что в то время как в приэкваториальной области максимальные потоки ионов, нормированные на |Dst|, (здесь 0-детектор измеряет потоки захваченных частиц) увеличиваются с мощностью бури, нормированные на |Dst| максимальные потоки ионов на высоких широтах (0-детектор измеряет потоки высыпающихся частиц) уменьшаются. Рассматривая приэкваториальные потоки частиц как «отражение» кольцевого тока и связывая потоки на высоких широтах с инжекцией частиц из плазменного слоя, характеризующей токовую систему хвоста магнитосферы, получаем, что с ростом интенсивности магнитных бурь роль кольцевого тока становится доминирующей по сравнению с токами хвоста. Полученные экспериментальные результаты подтверждают подобные расчетные зависимости, сделанные на основе параболоидной модели А2000, и вывод о том, что с ростом |Dst|max относительный вклад кольцевого тока в Dst возрастает по сравнению с вкладом токов хвоста. В.В. Калегаев, Н.А. Власова Относительная динамика кольцевого тока – токов хвоста магнитосферы во время геомагнитных бурь разной интенсивности // Геомагнетизм и аэрономия, 2017, том 57, № 5, с. 572–577 Моделирование возмущений в ионосфере во время 3-х магнитных бурь в марте 2008, 2013 и 2015гг. Проведен сравнительный анализ расчетов по глобальной самосогласованной модели термосферы, ионосферы и протонносферы (GSM TIP) при прогнозировании ионосферных возмущений в течение трех геомагнитных бурь: от умеренных 8-9 марта 2008 г. и 17-18 марта 2013 до сильной 17-18 марта 2015 года. Обнаружено, что в целом модель GSM TIP способна хорошо описывать как положительные, так и отрицательные ионосферные бури. Наибольшие трудности обнаружены при описании сильной бури 2015 г. А именно, модель была не в состоянии предсказать сильные положительные бури на низких широтах в Тихоокеанском регионе в регионе Южной Атлантики на главной и восстановительной фазах магнитной бури. Положительную ионосферную бурю можно объяснить ионизационным эффектом от возрастаний энергичных электронов (см. Рисунок 1). На средних широтах модель недооценивает амплитуду отрицательных ионосферных бурь (см. Рисунок 2). Это может быть результатом недооценки вклада молекулярного азота, особенно в экстремальных условиях аномального расширения овала авроральных высыпаний до средних широт во время бури 2015 г. Dmitriev, A.V., A.V. Suvorova, M.V. Klimenko V.V. Klimenko, K.G. Ratovsky, R.A. Rakhmatulin, and V.A. Parkhomov (2017), Predictable and unpredictable ionospheric disturbances during St. Patrick's Day magnetic storms of 2013 and 2015 and on 8-9 March 2008, J. Geophys Res. Space Physics , a special issue , 122, 2398-2423, doi:10.1002/2016JA023260. Асимметрия утро-вечер и адиабатическая трансформация электронов радиационного пояса во время магнитных бурь. Резкие спады электронных популяций радиационного пояса во время магнитных бурь во многих публикациях объясняются потерями в атмосфере или на магнитопаузе. В настоящей работе спад потока электронов объясняется преимущественно адиабатической трансформацией дрейфовых траекторий частиц. Этот вывод основан на анализе асимметрии утро-вечер, измеренной на низковысотных спутниках с полярной арбитой СЕРВИС-1 и КОРОНАС-Ф и на совпадении радиальных профилей электронов и протонов до и после бури. Lazutin, L.L., Dawn-Dusk Asymmetry and Adiabatic Dynamic of the Radiation Belt Electrons During Magnetic Storm, Advances in Space Research (2016), doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.asr. 2016.05.047 Истощение внешнего радиационного пояса в годы низкой активности В годы высокой и умеренной активности возрастания потока энергичных электронов на геостационарной орбите компенсируются потерями и в результате общий уровень популяции частиц сохраняется. Переходы от высокой к низкой интенсивности и обратно на 2-3 порядка происходят быстро, в пределах часа и вызываются магнитными возмущениями, бурями и суббурями. В годы низкой активности баланс нарушается, общий поток электронов падает. Особенно заметным было истощение пояса в годы минимума 2009-2010 гг. Более активным становится медленный спад интенсивности, как показано на рис 1. Переход от быстрого к медленному типу спада происходит в периоды продолжительной низкой суббуревой активности. Медленный спад скорее всего связан с потерей на магнитопаузе, поскольку сброс в атмосферу требует высокого уровня активности. Lazutin L.L Depletion of the outer radiation belt during low activity years. Advances in Space Research, 2017, V. 59, Iss 9, 1 May 2017, Pages 2248–2254 DOI 10.1016/j.asr.2017.02.008 Прогнозирование вариаций потоков релятивистских электронов внешнего радиационного пояса Земли Разработаны краткосрочные и среднесрочные методы прогноза радиационного состояния околоземного космического пространства - вариаций потоков релятивистских электронов внешнего радиационного пояса Земли, и геомагнитных индексов Dst, Kp, Ap, осуществляемые при помощи искусственных нейронных сетей. Выполнено сравнение качества прогнозирования потоков релятивистских электронов внешнего РПЗ различными адаптивными методами - искусственными нейронными сетями, методом группового учета аргументов и методом проекций на латентные структуры, показано, что лучший результат демонстрируют нейронные сети. 1. И. Н. Мягкова, С. А. Доленко, А. О. Ефиторов, В. Р. Широкий, and Н. С. Сентемова. Прогнозирование потока релятивистских электронов внешнего радиационного пояса Земли на геостационарной орбите с помощью адаптивных методов. Геомагнетизм и аэрономия, 57(1):10–18, 2017. 2. I.Myagkova, S.Dolenko. Confirmation of the Effect of Simultaneous Time Series Prediction with Multiple Horizons at the Example of Electron Daily Fluence in Near-Earth Space. A.Lintas et al. (Eds.): ICANN-2017, Part II, Lecture Notes in Computer Science, V.10614, pp.774-775. 2017 3. I. Myagkova, V. Shiroky, and S. Dolenko. Prediction of geomagnetic indexes with the help of artificial neural networks. E3S Web of Conferences, 20:art. 02011, 2017. 4. S. Dolenko, V. Svetlov, I. Isaev, and I. Myagkova. Analysis of the earth's magnetosphere states using the algorithm of adaptive construction of hierarchical neural network classifiers. E3S Web of Conferences, 20:art. 02001, 2017. Динамика потоков электронов в зазоре между радиационными поясами Земли Исследована природа вариаций потоков субрелятивистских электронов в зазоре между радиационными поясами Земли и на полярной границе внешнего РПЗ по данным экспериментов на ИСЗ «Вернов» и «Ломоносов». Показано постоянное наличие высыпающихся электронов в высокоширотной магнитосфере, предположительно связанных с питч-угловой диффузией на искривленных магнитных линиях в области плазменного слоя и с рассеянием на электростатических волнах в области верхнего гибридного резонанса. 1. A. V. Bogomolov, I. N. Myagkova , V. V. Kalegaev, S. I. Svertilov, V. V. Bogomolov, M. I. Panasyuk , V. L. Petrov and I. V. Yashin «Precipitation of Subrelativistic-Energy Electrons near the Polar Boundary of the Earth Radiation Belt according to the Data of Measurements on the Vernov and Lomonosov Satellites» Cosmic Research (English translation of Kosimicheskie Issledovaniya), 55(6):464–468, 2017. 2. И. Н. Мягкова, С. И. Свертилов, А. С. Ковтюх и др. Динамика потоков электронов в зазоре между радиационными поясами в ноябре-декабре 2014 года по данным ИСЗ Вернов // Космические исследования. — 2017. — Т. 55, № 1. — С. 75–82. 3. M. I. Panasuyk, V. V. Kalegaev, I. N. Myagkova, N. V. Kuznetsov, and M. V. Podzolko. Radiation environment at the end of active functioning of “vernov” satellite. Cosmic Research (English translation of Kosimicheskie Issledovaniya), 55(6):464–468, 2017. Эмпирическая модель долговременных вариаций потоков частиц галактических космических лучей Одним из факторов, который необходимо учитывать при изучении влияния экстремальных условий в космосе на жизнедеятельность человека и живых организмов, является наличие радиационных полей, состоящих из потоков высокоэнергичных заряженных частиц (ЗЧ) от разных источников. Сведения о величине этих потоков и физических характеристиках их воздействия необходимы, чтобы планировать и оптимизировать радиобиологические исследования на наземных источниках излучения и оценивать радиационные риски во время космических полетов. Чтобы иметь эти сведения в полном объеме, в том числе, с учетом изменения потоков ЗЧ в пространстве и во времени, разрабатываются количественные модели. Нами построена новая эмпирическая модель потоков ЗЧ галактических космических лучей (ГКЛ), которые являются важной частью космической радиации и в значительной степени определяют радиационные условия в межпланетном космическом пространстве. При разработке модели были использованы временные зависимости и энергетические спектры потоков протонов и ТЗЧ (заряд ядра z = 2-28) ГКЛ, которые известны по результатам их измерений на космических аппаратах (IMP-8, ACE, SOHO, Voyager-2, Pioneer-10 и др.) и в баллонных экспериментах (BESS, IMAX, CAPRICE и др.). Были проанализированы данные, полученные в течение четырех последних 11-летних циклов солнечной активности (начиная с 1973 г.). Обобщение этих данных было выполнено с использованием многопараметрической формулы, описывающей энергетические спектры протонов и ТЗЧ в зависимости от среднемесячного числа солнечных пятен W и гелиоцентрического расстояния в межпланетном пространстве. Найденные значения параметров этой формулы позволяют рассчитывать потоки протонов и ТЗЧ с энергией ~(80 ÷ 105) МэВ/нуклон, изменяющиеся со временем в течение 11-летних циклов солнечной активности, и установить максимальный уровень потока ЗЧ, который может быть достигнут в современную эпоху. Эта формула также может быть использована для прогноза потоков ЗЧ ГКЛ в предстоящих циклах солнечной активности, если известен сценарий прогноза числа солнечных пятен W(t) в зависимости от времени t. Нами предлагается сценарий изменения значений W(t) до 2040 года, основанный на физической модели временной зависимости двух принципиальных компонент волновой активности фонового (основного) магнитного поля Солнца. Этот сценарий совместно с разработанной моделью предсказывает уменьшение амплитуды колебания потока ЗЧ ГКЛ в предстоящих 11-летних циклах солнечной активности. На основе данных разработанной модели и имеющихся экспериментальных данных обсуждаются мощность поглощенной дозы и спектры линейной передачи энергии, которые характеризуют меру радиационных повреждений при воздействии потоков ЗЧ ГКЛ во время полетов космических аппаратов и которые должны быть ориентиром при планировании радиобиологических исследований в наземных условиях на ускорителях ЗЧ. 1 Kuznetsov N.V., Popova H., Panasyuk M.I., Empirical model of long-time variations of galactic cosmic ray particle fluxes, Journal of Geophysical Research: Space Physics, 2017, 122(2), 1463-1472. 2 Попова Е.П., Кузнецов Н.В., Панасюк М.И., Прогнозирование потоков ГКЛ для будущих космических миссий, Известия Российской академии наук. Серия физическая, 2017, 81(2), 192-195. 3 Kuznetsov N.V., Popova H., Panasyuk M.I., Podzolko M.V., Empirical model of galactic cosmic ray particle fluxes based on the experimental data in solar cycles 21–24, Proceedings of Science, № 35th International Cosmic Ray Conference, 2017, PoS(ICRC2017)001. Моделирование опасности одиночных сбоев от космических частиц для памяти с коррекцией ошибок Микросхемы памяти на космических аппаратах (КА) подвергаются опасности одиночных сбоев (SEU, single event upsets), т. е. изменения состояния 1 бита памяти, вызванного попаданием энергичной частицы космического происхождения, или вторичных частиц, генерируемых первичными в материалах КА. Главную опасность представляют потоки энергичных протонов и ядер от мощных солнечных вспышек, а также протонов радиационных поясов. В то же время существует технология коррекции ошибок (ECC, error checking and correction), позволяющая обнаруживать и исправлять ошибки в 1 или более битах в блоке памяти, за счёт хранения для каждого блока данных добавочных «контрольных» битов. Технология ECC достаточно стандартна для наземных устройств; также применяется и в космосе. В наиболее простом варианте она позволяет исправлять ошибку в 1 бите и обнаруживать ошибку в 2 битах в блоке памяти (код Хэмминга). При использовании этой технологии на КА в качестве характеристики стойкости памяти к сбоям следует рассматривать не частоту сбоев как таковых, а вероятность сбоя, который не может быть исправлен с использованием ECC, т. е. появления >1, >2 и т. д. ошибок хотя бы в одном блоке памяти за заданное время. Нами получены формулы для расчёта этой вероятности, а также выполнены модельные расчёты вероятности появления >1 и >2 ошибок хотя бы в одном блоке памяти на борту КА за время достаточно мощной солнечной вспышки и при полете в радиационных поясах Земли для некоторых микросхем оперативной памяти (ОЗУ). Показано, что за защитой, эквивалентной нескольким мм Al, технология коррекции ошибок может обеспечить существенный уровень защиты от одиночных сбоев в ОЗУ даже при использовании коммерческих микросхем памяти SDRAM. Результаты опубликованы в журнале «Вестник Московского Университета» и доложены на 20-й Всероссийской научно-технической конференции «Стойкость-2017», г. Лыткарино, 6–7 июня 2017 г. 1. Подзолко М. В., Моделирование опасности одиночных сбоев от космических частиц для памяти с коррекцией ошибок, Вестник Московского Университета. Серия 3. Физика. Астрономия, № 6, 2017. 2. Подзолко М. В., Моделирование опасности одиночных сбоев от космических частиц для оперативной памяти с коррекцией ошибок, Научно-технический сборник: Тезисы докладов 20 й Всероссийской научно-технической конференции «Стойкость-2017», г. Лыткарино, 6–7 июня 2017 г., с. 51–53.
4 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. Исследования Солнца, мониторинг и моделирование радиационной среды и плазменных процессов в гелиосфере и в околоземном
Результаты этапа:
5 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. Исследования Солнца, мониторинг и моделирование радиационной среды и плазменных процессов в гелиосфере и в околоземном
Результаты этапа:
6 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. Исследования Солнца, мониторинг и моделирование радиационной среды и плазменных процессов в гелиосфере и в околоземном
Результаты этапа:
7 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Исследования Солнца, мониторинг и моделирование радиационной среды и плазменных процессов в гелиосфере и в околоземном
Результаты этапа: 1. На основе исследований пространственно-временных вариаций солнечного дифференциального вращения и меридиональной циркуляции в диапазоне глубин при-близительно до 19 Мм под фотосферой показано: - картина крутильных колебаний имеет период, сравнимый с удвоенным циклом солнечной активности («расширенный солнечный цикл»); - зональные скорости течений солнечной плазмы коррелируют с уровнем солнеч-ной активности и по времени, и по широте; - значительный рост зональных скоростей в 2018 г. выглядит как предвестник начала 25-го цикла солнечной активности; - другим предвестником можно считать существенную симметризацию поля зо-нальных скоростей к 2020 г. 2. Найдено, что в конвективной зоне Солнца сосуществуют течения различных масштабов. В пространственном спектре мощности обнаружены признаки существова-ния крупномасштабных ячеек поля скоростей, возможно, соответствующих гигантским ячейкам солнечной конвекции. Отмечены признаки присутствия ячеек, вытянутых в ме-ридиональном направлении. Получены указания на корреляцию интегральной мощности гармоник поля скоростей с изменениями солнечной активности в 11-летнем цикле. 3. Получены основные параметры реакций развала ядер pp-цепочки (d, 7Li, 7Be, 8B) и CNO-цикла (13N, 15O, 17F, 18F) в солнечном ядре, вызванные протонами и и alpha-частицами. Установлено, что МэВные продукты солнечных 7Li(p,alpha)alpha и 3He(3He,2p)alpha реакций могут радикально усиливать процессы развала, увеличивая их надтепловую (sth) реактивность на порядки величины по сравнению с тепловой (th) реак-тивностью. Показано, что скорости этих процессов могут быть сравнимы со скоростями термоядерных (т/я) реакций в центре Солнца или даже заметно превышать их. Получен-ные результаты свидетельствуют о возможном влиянии реакций развала на синтез эле-ментов и дают основания для включения этих процессов в цепочку реакций для модели-рования ядерно-физической кинетики в солнечном ядре. 4. На основании изучения химического состава и энергетических спектров ионов в диапазоне энергий 0.04-2 МэВ/нуклон по информации приборов ULEIS и SWICS на КА ACE были получены величины относительных содержаний надтепловых ионов 4He/O, C/O и Fe/O в потоках частиц из корональных дыр в 23 и 24 циклах солнечной активности. Показано, что источником надтепловых ионов являются ускоренные ионы солнечного ветра из корональных дыр, образующие постоянно существующий высокотемператур-ный «хвост» солнечного ветра. 5. Обнаружено, что потоки энергичных электронов с энергией ≈ 1 МэВ юпитери-анского источника в минимуме 2007-2009 гг. имели ярко выраженную тенденцию связи со скоростями солнечного ветра, определяющего структуру межпланетного магнитного поля, которое, в свою очередь, создает каналы распространения заряженных частиц. 6. Результаты сравнительного анализа химического состава потоков надтепловых ионов из корональных дыр и потоков ионов солнечного ветра свидетельствуют о равен-стве величин отношения C/O, об увеличенном значении 4He/O для надтепловых ионов и о меньшем значении их отношения Fe/O. Результаты исследования энергетических спек-тров ионов с энергиями 0.04-2 МэВ/нуклон из корональных дыр показали, что эти ионы являются высокотемпературным хвостом солнечного ветра, то есть представляют собой ионы солнечного ветра, ускоренные в гелиосфере. 7. Показано, что в начале периода минимума солнечной активности между 23 и 24 циклами вариации потоков галактических протонов и юпитерианских электронов корре-лировали, то затем, из-за небольшого сдвига фазы корреляции на каждом обороте Солн-ца, наступила их антикорреляция. Наблюдаемое различие указывает на различную при-роду 27-дневных вариаций галактических протонов и юпитерианских электронов. Пока-зано, что вариации потоков протонов полностью объясняются модуляцией межпланет-ным магнитным полем, ассоциированным с периодическими вариациями солнечного вет-ра, а для потоков электронов необходимо учитывать взаимное расположение их источни-ка - магнитосферы Юпитера и Земли, а также процесс их распространения в простран-стве Юпитер-Земля. 8. Показано, что основные различия временных профилей потоков протонов двух солнечных событий 7.III.2011 и 20.II.2014, которые ассоциируются с солнечными вспыш-ками, имеющими практически одинаковую мощность и находящимися на близких гелио-долготах на западной стороне солнечного диска, связаны с особенностями состояния межпланетной среды. Результаты сравнительного анализа временных вариаций потоков солнечных протонов с E>10 МэВ и E>30 МэВ и Bz- и Bx-компонент межпланетного маг-нитного поля 20.II.2014 свидетельствуют об определяющей роли структуры межпланет-ного магнитного поля на формирование особенностей временных профилей потоков ча-стиц в данном событии. 9. Результаты статистического анализа 554 геоэффективных плазменных струй магнитослоя (джетов) длительностью > 30 с в период с 2007 по 2009 год свидетельствуют о том, что 69% джетов генерируются из-за взаимодействия между межпланетными раз-рывами с головной ударной волной. Медленные и слабые джеты в структуре квазиради-ального межпланетного магнитного поля составили 31% событий. Показано, что интен-сивные потоки горячей плазмы магнитослоя, проникающие внутрь дневной магнитосфе-ры, быстро осаждаются на высоких широтах и вызывают дополнительную ионизацию ионосферы, которую можно рассматривать как усиление полярных сияний. 10. Получены результаты анализа пространственно-временных характеристик и динамики высыпаний магнитосферных электронов с энергиями в диапазоне от 0.1 до 0.7 МэВ. По данным о потоках электронов, измеренных вертикальным и горизонтальным де-текторами на спутниках Метеор М2, POES-18 и POES-19, были идентифицированы вы-сыпания частиц, соответствующие событию, зарегистрированному в ходе баллонного эксперимента ФИАН 2.II.2015. Высыпания обнаружены на L-оболочках от 4 до 8 в широ-ком диапазоне MLT в течение продолжительного периода 1-6 февраля 2016 г. умеренной геомагнитной возмущенности (Dst=-40 нТл). Определены области в приэкваториальной магнитосфере, где преимущественно действуют механизмы, ответственные за рассеяние электронов и их вторжение в атмосферу Земли в ходе исследуемого события. 11. Результаты оценки невязки и анализа возможностей корректировки эмпириче-ской модели формы и положения высокоширотной границы внешнего радиационного по-яса Земли показали, что с ростом геомагнитной активности ошибка увеличивается, одна-ко следует учесть и низкую статистическую значимость периодов с относительно высо-кой геомагнитной активностью. 12. Результаты анализа положения границы внешнего радиационного пояса отно-сительно аврорального овала во время ряда магнитных бурь с использованием отече-ственного спутника Метеор-М № 2 и вариаций потоков релятивистских электронов вбли-зи максимума, формирующегося после бури внешнего радиационного пояса, показали, что динамика потоков на главных фазах исследованных бурь и фазах восстановления близки к падениям и возрастаниям потоков за счет адиабатического механизма ускоре-ния. 13. Результаты исследования параметров каппа-распределений в магнитосфере Земли и зависимости параметров каппа-распределений от уровня турбулентности в хво-сте магнитосферы свидетельствуют о том, что величина каппа-параметра падает (спектр становится жестким) в результате турбулентного ускорения при возрастании уровня тур-булентности. 14. Разработана численная модель, позволяющая оценить ускорение ионов кисло-рода в двух возможных сценариях характерных возмущений: (А) прохождение несколь-ких фронтов диполизации в геомагнитном хвосте; (Б) прохождение фронтов с последу-ющей электромагнитной турбулентностью. Показано, что процессы ускорения зависят от зарядов частиц, а также от характерных временных масштабов изменений индуцирован-ного электрического поля. Максимальные энергии, получаемые ионами кислорода, кор-релируют со значениями их зарядов. Показано, что магнитный хвост Земли может играть роль хранилища, где ионы кислорода как ионосферного, так и солнечного происхожде-ния могут эффективно ускоряться во время магнитных суббурь до энергий около не-скольких МэВ, а затем заполнять кольцевые токовые и радиационные пояса Земли. 15. По данным измерений на ИСЗ в 1961-2017 годах потоков протонов радиацион-ных поясов Земли построены эмпирические модели для магнитно-спокойных периодов и на основе этих моделей впервые вычислены распределения протонов по дрейфовой ча-стоте частиц. Результаты свидетельствует о нарушении порядка в распределениях про-тонов под воздействием ионизационных потерь. Показано, что с усилением солнечной активности для протонов малой энергии на L<2 эффект роста плотности диссипативной среды пересиливается ростом скоростей радиальной диффузии частиц. 16. Результаты исследования зависимости динамики потоков релятивистских электронов внешнего радиационного пояса Земли от интенсивности геомагнитной бури на примере 22 геомагнитных бурь разной интенсивности показали, что доминирующее влияние на динамику релятивистских электронов в сердцевине внешнего радиационного пояса Земли во время сильных магнитных бурь оказывают глобальные изменения магни-тосферного магнитного поля, приводящие к адиабатическим вариациям потоков реляти-вистских электронов. 17. Результаты исследования радиационной обстановки в околоземном космиче-ском пространстве в сентябре-ноябре 2020 г. по данным российских КА серии «Электро-Л» и «Метеор-М» показали, что радиационная обстановка в рассмотренный период опре-делялась вариациями потоков электронов во внешнем радиационном поясе Земли, вы-званными рекуррентными потоками высокоскоростного солнечного ветра, истекавшими из северной корональной дыры, существовавшей в течение нескольких оборотов Солнца. Результаты анализа вариаций потоков электронов различных энергий свидетельствуют о том, что вариации потоков 100 кэВ-ных электронов существенно сильнее, чем реляти-вистских. Показано, что чем выше энергия электронов, тем слабее вариации потоков ча-стиц на малых L. 18. Результаты исследования изменения потока захваченных в радиационные поя-са Земли протонов с энергией более 70 МэВ на дрейфовых оболочках L = 1.14–1.20 в 1999-2014 годах показали, что причиной вариаций потока протонов является вариация плотности атмосферы с изменением солнечной активности. Подтверждено, что измене-ние во времени указанных потоков протонов коррелируют с изменением солнечной ак-тивности с учетом временной задержки. 19. Результаты анализа работы эмпирической модели, связывающей площади ко-рональных дыр со скоростью солнечного ветра (СВ) и работающей в режиме реального времени, прогноза скорости квазистационарных потоков СВ на околоземной орбите по-казали, что за период с мая 2010 по декабрь 2019 года коэффициент корреляции между наблюдаемыми и прогнозируемыми значениями скорости квазистационарных потоков СВ равен 0.45, а среднеквадратичное отклонение – 88 км/с. Добавление к прогнозу высо-коскоростных потоков прогноза медленных потоков СВ, основанного на наблюдательных данных о скорости СВ с предыдущего оборота Солнца, привело к уменьшению значения среднеквадратичного отклонения на 10%. 20. Результаты сопоставления модели прогноза скорости квазистационарных по-токов СВ, работающей в Центре Прогноза Космической Погоды НИИЯФ МГУ в режиме реального времени, с моделями прогноза квазистационарных потоков зарубежных науч-ных групп показали, что качество прогноза используемой модели сопоставимо, а в неко-торых случаях лучше, в периоды 2011-2014 гг. и 2011-2018 гг. 21. На основе результатов сравнительного анализа качества прогноза межпланет-ных корональных выбросов масс (МКВМ) на основе Simple Drag-Based Model за период 2010-2011 гг., сделан вывод, что более точный прогноз на фазе роста 24-го солнечного цикла получен на данных по параметрам КВМ из базы CACTus по сравнению с КВМ SEEDS. Полученные ошибки прогнозирования параметров МКВМ сравнимы с ошибками других существующих моделей. 22. Создана и протестирована модель прогноза скорости квазистационарных и транзиентных потоков солнечного ветра (СВ) за период с мая по декабрь 2010 года. Ско-рость и время прихода межпланетных корональных выбросов масс прогнозировались с использованием Drag Based модели. 23. Для увеличения горизонта прогноза интегрального потока (флюенса) за сутки релятивистских электронов с энергией > 2 МэВ на геостационарной орбите искусствен-ной нейронной сетью в качестве входного параметра модели были добавлены заранее спрогнозированные на несколько суток вперед вариации скорости солнечного ветра. Ре-зультаты показали улучшения качества прогноза флюенса релятивистских электронов на 3-4 суток вперед по сравнению с моделями, в которые прогноз скорости потоков солнеч-ного ветра не использовался. 24. Разработан метод отбора геоэффективных событий для создания операционной модели прогноза времени и скорости прихода корональных выбросов масс (КВМ) к Земле на основе данных солнечных наблюдений. Разработан метод сопоставления диммингов и КВМ. 25. Анализ прогноза событий КВМ, достигших орбиты Земли за 2010-2011 годы показал, что результаты, полученные с помощью DBM модели на основе входных данных из базы CACTus, сравнимы с результатами прогнозов по другим моделям, используемым в различных центрах космической погоды. При этом добавление скорости КВМ к прогно-зируемой скорости высокоскоростных и медленных потоков солнечного ветра в целом улучшает общий прогноз, что показано на периоде с мая по декабрь 2010 года. 26. Результаты исследования возможности прогнозирования временного ряда гео-магнитного индекса Dst при помощи различных адаптивных методов – искусственных нейронных сетей, метода деревьев решений (случайный лес), градиентного бустинга - показали, что наилучшее качество прогнозирования обеспечивает градиентный бустинг. 27. Результаты моделирования потоков первичных и вторичных частиц галактиче-ских космических лучей (ГКЛ) и поглощенной дозы в водном фантоме за сферической защитой из Al и углепластика КМУ-1 разной толщины с использованием модели ГКЛ НИИЯФ МГУ и транспортного кода SHIELD ИЯИ РАН показали, что в дозу радиации при облучении ГКЛ за рассматриваемыми толщинами защиты, характерными для пило-ти¬руемых космических станций, значительный вклад вносят потоки вторичных частиц из материала защиты: нейтронов, протонов, пионов и легчайших ядер d, α. Экран из уг-лепластика, представляющий собой смесь легких элементов C, H, N, O, толщиной 15 г/см2, обеспечивает практически такую же защиту, как экран из Al толщиной 27 г/см2, при меньшей в 1.8 раз массе первого. 28. Результаты анализа радиационных условий на низких орбитах космических аппаратов (на предполагаемой орбите станции РОСС (наклонение 98 град.), орбите МКС и орбите с высотой 800 км и наклонением 51.6 град.) в «спокойных» условиях и при воз-никновении мощных солнечных протонных событий свидетельствуют о следующем: - в отсутствии СПС наибольшие радиационные нагрузки будут регистрироваться на 800 км. При малых толщинах защит КА (меньше 0.1 г/см2) основной вклад принадле-жит электронам РПЗ, с увеличением толщины защиты вклад электронов РПЗ резко уменьшается и основную роль начинают играть протоны РПЗ, вклад ГКЛ в общую дозу растет. - при возникновении экстремальных солнечных событий вклад СКЛ в поглощен-ную дозу на орбите РОСС становится доминирующим, а суммарная доза превышает по-глощенные дозы на орбитах МКС и 800 км. - для «менее опасных» событий поглощенная доза от СКЛ на полярной орбите РОСС может превышать дозу, полученную от РПЗ+ГКЛ, однако, суммарная доза от ГКЛ+РПЗ на 800 км превышает суммарную дозу на полярной орбите даже с учетом вкла-да дозы от одного небольшого солнечного события. 29. Результаты расчета радиационной стойкости электронной компонентной базы КЦА «Ионосфера» к воздействию ионизирующих излучений космического пространства (высота орбиты – 820 км, наклонение 98 град.) подтверждают работоспособность науч-ной аппаратуры в течения срока активного существования КА. 30. Разработана и изготовлена унифицированная измерительная космофизическая аппаратура (СКИФ-ВЭ – спектрометр космических излучений). Аппаратура предназна-чена для измерения потоков частиц (протонов и электронов) в широком диапазоне энер-гий. Аппаратура установлена на КА «Арктика-М», функционирующий на высокоэллип-тической орбите с 28.02.2021. В ЦДОКМ НИИЯФ по экспериментальным данным прибо-ра СКИФ-ВЭ проводится мониторинг радиационной обстановки в околоземном космиче-ском пространстве.
8 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. Исследования Солнца, мониторинг и моделирование радиационной среды и плазменных процессов в гелиосфере и в околоземном
Результаты этапа:
9 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. Исследования Солнца, мониторинг и моделирование радиационной среды и плазменных процессов в гелиосфере и в околоземном космическом пространстве
Результаты этапа:
10 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. Исследования Солнца, мониторинг и моделирование радиационной среды и плазменных процессов в гелиосфере и в околоземном
Результаты этапа:
11 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. Исследования Солнца, мониторинг и моделирование радиационной среды и плазменных процессов в гелиосфере и в околоземном
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".