КОСМОС ПОД КОНТРОЛЕМ
Заместитель директора по научной работе Института солнечно-земной физики СО РАН, доктор физико-математических наук Александр Потехин на прошедшем весной Общем собрании избран членом-корреспондентом РАН по Отделению наук о Земле РАН по специальности «физика атмосферы».
Г. Киселева, Иркутск
А. Потехин — специалист в области физики верхней атмосферы и распространения радиоволн, методов дистанционного зондирования. Основные направления исследований — структура и динамика верхней атмосферы Земли и ионосферное распространение радиоволн, радарные методы дистанционного зондирования среды. Развил теорию распространения радиоволн, разработал эффективный метод анализа поля ВЧ радиоволн в волноводе Земля-ионосфера на основе нового метода суммирования нормальных волн, обобщающего метод стационарной фазы на случай рядов. Впервые получены радиолокационные уравнения обратного рассеяния радиоволн в ионосфере, справедливые для произвольных радиусов корреляции неоднородностей. На радаре НР развернул важные для практики исследования по методам контроля космических объектов.
Когда в конце 80-х — начале 90-х годов в Институте солнечно-земной физики СО РАН родилась идея создать сложнейший инструмент для изучения процессов, происходящих в околоземном космическом пространстве — радар некогерентного рассеяния, многим это показалось безумием. У науки нет денег на содержание и тех обсерваторий, которые уже есть, зарплата на уровне прожиточного минимума, а астрофизики вдруг размечтались о развитии своей и без того сложной базы. Но ученые понимали: установок подобного типа в мире единицы, они общепризнаны как наиболее информативные и эталонные средства измерений параметров ионосферной плазмы. И только сейчас есть возможность заполучить по конверсии у разваливающегося оборонного ведомства мощную военную радиолокационную станцию, на базе которой можно создать такой уникальный инструмент. «Двигателем» идеи был директор института академик Гелий Жеребцов, а воплощать ее в жизнь взялся Александр Потехин.
Благодаря хорошим взаимоотношениям с военными, благо столько лет работали на оборонку, смогли добиться того, что им передали станцию РЛС «Днепр». А потом началась сложнейшая работа. Александр Павлович буквально дневал и ночевал на станции, находящейся в нескольких сотнях километров от Иркутска. Для того, чтобы приспособить военную установку к решению научно-исследовательских задач, создать инструмент, который отвечал бы всем требованиям применяемых методов, пришлось провести серьезную его модернизацию и перевести ряд систем на современные цифровые технологии. Это было очень непросто сделать — выбивали по крохам деньги откуда только было можно, активно участвовали во всевозможных конкурсах на гранты, работали практически даром, на одном энтузиазме. Но добились своего. Создали, по существу, целый радиофизический комплекс, который можно использовать не только для исследования верхней атмосферы, но и для контроля за всем космическим пространством. В мире таких радаров только десять, а в нашей стране — единственный. Он включен в перечень уникальных экспериментальных установок России. Появление его имело огромное значение и для мирового научного сообщества. Иркутский радар некогерентного рассеяния, расположенный на территории, до этого не контролируемой, существенно дополнил мировую сеть таких наблюдений.
— Александр Павлович, почему исследователям нужны такие сложные и мощные приборы?
— Потому, что метод некогерентного рассеяния, который используется для таких наблюдений, основан на регистрации очень слабых сигналов, рассеянных на малых тепловых флуктуациях ионосферы (куб среды с ребром 10 км дает такое же сечение рассеяния, как сантиметровая монета). И для того, чтобы достигнуть высокой точности измерений, нужно задействовать радары с большим энергетическим потенциалом. Иркутский радар имеет импульсную мощность излучения 3 мегаватта и площадь апертуры антенны около 3 тысяч кв. метров при длине радиоволны 2 метра. Эта установка позволяет измерять в диапазоне высот 100-1000 км характеристики рассеянных сигналов, по которым можно определить концентрацию электронов, температуры ионов и электронов, скорость плазмы и другие параметры. То есть, можно получить самый богатый набор данных о состоянии ионосферы.
Комплекс радиофизических приборов, созданных в ИСЗФ, позволяет использовать различные методы исследования верхней атмосферы. Многопозиционная установка декаметрового диапазона, с приемным пунктом в п. Торы (Бурятия) и передающими пунктами в Усолье-Сибирском, Норильске, Магадане и Хабаровске, охватывает радиотрассами наклонного зондирования ионосферы обширный регион страны и является опорным звеном российской сети таких инструментов. Непрерывные наблюдения проводятся с помощью приобретенных СО РАН в США цифровых портативных ионозондов вертикального зондирования, которых в России лишь четыре — в Иркутске и Норильске, и, принадлежащих ИКФИА СО РАН, — в Якутске и Жиганске. Важной составляющей комплекса является система глобального детектирования ионосферных возмущений по данным навигационной спутниковой системы GPS, широко используемая сейчас в различных областях. Ее достоинствами в исследованиях верхней атмосферы являются глобальность и непрерывность наблюдений, хорошее временное разрешение измерений. На комплексе проводятся регулярные координированные исследования по различным направлениям физики верхней атмосферы и солнечно-земных связей, в том числе в рамках международных программ. И это направление продолжает развиваться.
— Какие наиболее интересные результаты уже удалось получить?
— Достигнуты определенные успехи в создании аппаратуры, в разработке новых методов исследований, получены новые экспериментальные данные. Состояние ионосферы, которое с помощью различных методов мы контролируем, сильно зависит от солнечной активности. Вспышечные явления на Солнце вызывают сильные возмущения в солнечном ветре, магнитосфере и обширных областях верхней атмосферы Земли. Цикл экспериментов, проведенный нами во время сверхмощных магнитных бурь, которых в последние годы прошло около десятка, показал, что во время таких событий в среднеширотной ионосфере устойчиво регистрировались явления, характерные для полярного региона — смещение крупномасштабных авроральных структур вплоть до широт Иркутска, широкий спектр неоднородностей и волн, сильный разогрев плазмы, радиаврора и др. А, как известно, сильные геомагнитные и ионосферные возмущения очень влияют на распространение радиоволн и другие самые разные процессы, связанные с деятельностью человека. Наблюдения на радиофизическом комплексе позволили получить обширные ряды данных о вариациях параметров ионосферы при различных условиях, исследовать возмущения различной природы — солнечные вспышки и затмения, воздействия нижних слоев атмосферы, землетрясения и др. Результаты эти высоко оценены международным научным сообществом.
Фото В. Новикова
стр. 4
|
