Развитие комплексной методики исследований характеристик полярной ионосферы

Подал: Соколов Алексей Дмитриевич (очно)

Авторы
Соколов А. Д.
Организации
Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)
Институт космических исследований РАН
Секция
Космическое приборостроение и эксперимент
Научный руководитель
Кузьмин А.К.
Место работы научного руководителя
Институт космических исследований РАН
Текст тезисов
В полярной ионосфере Земли существуют механизмы образования неоднородностей электронной
концентрации в результате взаимодействия ионосферы, магнитосферы, плазмосферы, и высыпающихся
частиц солнечного ветра. В данной работе представлена перспективная экспериментальная комплексная
методика, диагностики направленная на контроль и исследования процессов, приводящих к градиентам
Сама методика состоит из нескольких основных блоков: экспериментального, в который входят
приборы, построенные на основе различных методах измерений; блока ПО для расчетов различных
географических, геомагнитных, геофизических параметров вдоль орбит КА и в конкретных областях
дистанционных наблюдений; блока обработки данных, в которой данные, получаемые в
экспериментальной части, обрабатываются и преобразуются в характеристики полярной ионосферы, и
блока модельного сопровождения характеристик в конкретных секторах MLT полярной ионосферы и
сравнения измеренных характеристик, по результатам которого строится краткосрочный прогноз
условий в пересекаемых КА секторах ионосферы, приводящих или не приводящих к сцинтилляциям
трансполярных сигналов орбитальных навигационных систем.
Экспериментальная часть методики строится на основе измерений с помощью комплекса
приборов, которые измеряют разные параметры полярной ионосферы, такие как интенсивности
эмиссий, параметры сцинтилляций сигналов, плазменные параметры в конкретных точках и т.д.
В блоке обработки данных различные измеряемые параметры преобразуются в характеристики
полярной ионосферы. Например, через интенсивности конкретных эмиссий можно рассчитать
энергетические характеристики потоков высыпающихся частиц [1-3], также, как следствие, другие
электродинамические параметры, такие как проводимости Холла и Педерсона, интегрированные по
высоте [4], которые можно использовать для расчета неоднородностей Ne в различных секторах.
Задача блока моделирования заключается в предсказании условий локальных характеристик
полярной ионосферы, приводящих к генерации сцинтилляций трансполярных сигналов. На данный
момент это достигается с помощью зарубежных моделей GEMINI [5] и SIGMA [6-8].
Кроме того, в работе представлены: перспективы развития блока методики на основе
специального ПО, нацеленного на расчет текущий параметров вдоль орбит разных КА и предсказания
ситуаций для одновременных наблюдений процессов на разных высотах м.с.л. с помощью КА на
разных орбитах, разработки новых моделей авроральных имаджеров для съёмки авроральных эмиссий с
орбит КА, а также развитие других составляющих данной методики.

Литература
1. Rees M. H., Luckey D. Auroral electron energy derived from ratio of spectroscopic emissions 1 Model
computations // J. Geophys. Res. 1974 V. 34 P.5181—5186. DOI:10.1029/JA079i034p05181.
2. Germany G. A. [et al.] Auroral Observations from the POLAR Ultraviolet Imager (UVI) // Geospace Mass and
Energy Flow. American GeophysicalUnion (AGU). 1998 P. 149—160. DOI:10.1029/GM104p0149.
3. Strickland D. J. [et al.] Dependence of auroral FUV emissions on the incident electron spectrum and neutral
atmosphere // J. Geophys. Res.: Space Phys. 1983 V.88. P. 8051—8062. DOI: 10.1029/JA088iA10p08051.
4. Robinson R. M. [et al.] On calculating ionospheric conductances from the ux and energy of precipitating electrons //J. Geophys. Res.: Space Phys. 1987 V.92. P.2565—2569. DOI:10.1029/JA092iA03p02565.
5. Zettergren M. D. [et al.] GEMINI: Geospace Environment Model of Ion-Neutral Interactions. 2019
DOI:10.5281/zenodo.3528914.
6. K. B. Deshpande [et al.] Satellite-beacon Ionospheric-scintillation Global Model of the upper Atmosphere (SIGMA)
I: High latitude sensitivity study of the model parameters // J. Geophys. Res.: Space Phys. 2014 V.119(5). P.4026—
4043 DOI: 10.1002/2013JA019699.
7. K. B. Deshpande [et al.] Satellite-beacon Ionospheric-scintillation Global Model of the upper Atmosphere (SIGMA)
II: Inverse modeling with high-latitude observations to deduce irregularity physics // J. Geophys. Res.: Space Phys.
2016 V.121(9). P.9188—9203. DOI: 10.1002/2016JA022943.
8. K. B. Deshpande [et al.] Satellite-beacon Ionospheric-scintillation Global Model of the upper Atmosphere (SIGMA)
III: Scintillation simulation using a physics-based plasma model // Geophys. Res. Lett. 2019 V.46(9). P.4564—4572.
DOI: 10.1029/2019GL082576.