ИСТИНА

Объектом исследований в рамках настоящего проекта являются технологии обработки и анализа данных о потоках заряженных частиц в околоземном космическом пространстве на круговых полярных орбитах высотой до 1000 км, полученных в ходе российских спутниковых проектов: завершенных ("КОРОНАС-Ф", "КОРОНАС-ФОТОН" и "Университетский-Татьяна"), действующих ("Метеор-М №1"), и будущих, запланированных к запуску на 2013 г. Цели выполнения НИР: – обеспечение фундаментальных научных исследований в области физики Солнца, физики космоса и солнечно-земных связей на основе эффективного использования данных экспериментов на КА с круговыми полярными орбитами; – создание научно-технического задела в области обеспечения оперативного анализа и обработки экспериментов на КА с круговыми полярными орбитами; – разработка методологических основ построения системы оперативного мониторинга радиационных условий в высокоширотных областях околоземного космического пространства (ОКП). Такая система предназначена для обеспечения оперативного мониторинга радиационного состояния ОКП и выполнения фундаментальных научных исследований в области космической физики, физики Солнца и солнечно-земных связей на основе эффективного использования данных экспериментов на КА с круговыми полярными орбитами. Основной методологической концепцией проводимых в рамках проекта работ является обработка данных экспериментов на КА с круговыми полярными орбитами высотой до 1000 км. В основе этой обработки лежит разделение потока экспериментальных данных в соответствии с физическим областями, проходимыми спутником при его движении по орбите, и происхождением энергичных заряженных частиц, которые на этих орбитах регистрируются. При выполнении НИР получены следующие результаты: А. Создан аналитический обзор информационных источников по проблеме мониторинга радиационной обстановки на высотах до 1000 км, а также по методам прогнозирования космической погоды. Данный обзор, включающий в себя информацию о всех основных функционирующих в настоящее время Интернет-порталах, на которых представлены данные экспериментов на КА с круговыми полярными орбитами, а также результаты прогноза космической погоды, позволил обосновать выбор методики создания системы мониторинга радиационного состояния ОКП на малых (до 1000 км) высотах. Б. Разработана методика подготовки данных для прогнозирования геомагнитных индексов и вариаций потоков релятивистских электронов (РЭ) в ОКП. Данная методика позволяет эффективно собирать и подготавливать для дальнейшего использования информацию о параметрах ММП и СВ, таких как модуль ММП |B|, Bx, By, Bz- компоненты ММП, скорость, плотность и температура протонов СВ, а также о потоках РЭ ВРПЗ на геостационарных и полярных орбитах. В. Разработана методика обработки данных о потоках энергичных заряженных частиц (ЭЗЧ), полученных в экспериментах КА с круговыми полярными орбитами, позволяющая выделять влияние солнечных космических лучей (СКЛ) и РЭ внешнего радиационного пояса земли (ВРПЗ) на радиационные условия в ОКП. Работоспособность разработанной методики обработки данных с низковысотных КА подтверждена тем, что результаты ее применения к данным завершенных экспериментов на КА «КОРОНАС-Ф», «Университетский-Татьяна» согласуются с данными о вариациях потоков СКЛ и РЭ ВРПЗ на геостационарной орбите. Г. Разработана методика проведения исследования связи параметров корональных дыр (КД) с вариациями потоков РЭ ВРПЗ. Данная методика представлена в научной статье. Получено, что в 2010 году значимые возрастания потока РЭ ВРПЗ наблюдались во время прихода к Земле высокоскоростных потоков (ВСП) солнечного ветра (СВ) из КД отрицательной полярности со среднечасовой скоростью потоков СВ >550 км/с и длительностью более 7 суток. Данная методика позволяет оценивать вариации потоков РЭ ВРПЗ, вызванные приходом рекуррентных ВСП СВ, источником которых являются КД, обладающие определенными параметрами. Д. Разработана методика прогнозирования Кр-индекса на 3 часа вперёд и модифицирован алгоритм прогнозирования амплитуды Dst-вариации на 1-2 часа вперед на основании данных о параметрах СВ и межпланетного магнитного поля (ММП), а также данных о предыстории значений самого прогнозируемого индекса. Созданный алгоритм прогнозирования Кр-индекса и модифицированный алгоритм прогнозирования амплитуды Dst-вариации на основании данных о вариациях параметров ММП и СВ при помощи искусственных нейронных сетей (ИНС) могут быть использованы для получения прогнозов как на исторических данных, так и в реальном времени. Е. Создана система прогнозирования положения границы проникновения СКЛ в магнитосферу Земли на высотах до 1000 км, и осуществлено ее испытание. Ж. Создана система автоматической выработки предупреждений (оповещений) о превышении фонового уровня потоков заряженных частиц в разных областях космического пространства, и осуществлено исследование ее работоспособности. З. Разработана методика исследования положения полярного овала и границы внешнего РПЗ при разном уровне геомагнитной возмущенности, и проведено ее тестирование на реальных данных. И. Создана система прогнозирования вариации потоков электронов ВРПЗ, в том числе, выдачи заблаговременных предупреждений о возможном возрастании потока РЭ во внешнем РПЗ. К. Исследованы результаты работы систем мониторинга и прогнозирования радиационного состояния ОКП, созданных в ходе выполнения проекта. Л. В дополнение к обязательствам по проекту, указанным в Соглашении, был создан специальный раздел «Радиационные условия» (http://swx.sinp.msu.ru/radiastatus/currentStatus.php) портала «Космическая погода» НИИЯФ МГУ (http://swx.sinp.msu.ru/), в котором были реализованы все разработанные в рамках настоящего проекта системы оперативного мониторинга ОКП. Областью применения результатов НИР, полученных в рамках настоящего проекта, является создание методов мониторинга и прогнозирования радиационных условий в ОКП с целью обеспечения безопасности человеческой деятельности в космическом пространстве и уменьшения последствий технологических аварий и катастроф, связанных с воздействием факторов космической погоды. Такие исследования должны опираться на максимально эффективное и многоцелевое использование результатов космических экспериментов в научно-технической, производственной и образовательной сфере. Потенциальными потребителями результатов НИР являются научно-исследовательские организации, университеты, институты, лаборатории и вузы, осуществляющие исследования в области космической науки, предприятия системы Роскосмос, выполняющие работы в области освоения космического пространства, и авиационной отрасли. Теоретическая и практическая значимость проекта состоит в том, что создаваемая система оперативного мониторинга радиационных условий в высокоширотных областях ОКП обеспечивает мониторинг и прогноз явлений космической погоды, представляющих опасность для и авиационных и космических полётов, для электронных устройств, средств связи и других технологических систем, размещенных в космосе. Результаты обсуждений с ведущими специалистами в области космической физики дают возможность осуществить надежную экспертизу разрабатываемой системы, которая будет гарантировать ее успешное практическое внедрение.