Для чего ученым исследовать ионосферу
Ионосфера — одна из оболочек вокруг Земли наряду с магнитосферой и атмосферой. Она располагается на высоте от 50 до 2000 км над поверхностью нашей планеты. Здесь солнечная радиация и космические лучи ионизируют атмосферные газы, создавая облако заряженных частиц, формируются магнитные бури и полярные сияния.
Для ученых ионосфера – диагностический индикатор состояния околоземного космического пространства и самой Земли, а также уникальный плацдарм для изучения таких физических процессов, как ионизация, рекомбинация и динамика плазмы. Исследование ионосферных всплесков помогает улучшить качество гражданской и военной радиосвязи, а изучение взаимодействий ионосферы с другими слоями атмосферы и изменений в ее структуре помогает в понимании глобальных климатических моделей.
С помощью мониторинга ионосферы делаются прогнозы солнечных вспышек и корональных выбросов. Вызываемые ими геомагнитные бури способны повредить спутники и другие космические системы. Так что исследования ионосферы важны не только для изучения Земли, но также других планет и их атмосфер.
Исследовать ионосферу внутри нее самой сегодня можно только при помощи искусственных спутников. Аппараты, которые работают в ионосфере начиняют приборами для измерения параметров плазмы, электромагнитных полей и волновых излучений. При этом важно, чтобы прибор мог не только сканировать ионосферу на орбите, но зондировать ее на разных высотах и предоставлять результаты в виде высотного профиля. Это под силу так называемым ионозондам.
История появления ионозондов
Первые ионозонды были наземными и появились в 30-х годах ХХ века. Сейчас существует глобальная сеть наземных ионозондов, данные которой обрабатывают геофизические службы. Все, что находится выше главного максимума, расположенного на высотах 250–400 км исследуют при помощи спутникового ионозонда.
Впервые такой зонд был запущен в космос в 1962 году. Это был канадско-американский спутник Alouette, что в переводе означает «Жаворонок». В Советском Союзе первый ионозонд был установлен на спутнике «Космос-381» и запущен двумя годами позже. В 1979 году в космос полетела первая комплексная лаборатория с ионозондом «Интеркосмос–19». В 1987 году по заказу советской гидрометеорологической службы запустили «Космос-1809», правда проработал он недолго.
В 1998 году ионозонд установили на модуле «Природа» орбитальной станции «Мир». Изучение ионосферы с помощью спутниковых ионозондов проводилось на орбитальной станции «Мир» до 1990-х годов и с тех пор фактически прекратилось. Проект «Ионозонд» возобновил эту важнейшую работу.
Суть проекта «Ионозонд»
Спутники «Ионосфера-М» № 1 и № 2 были выведены на орбиту в рамках проекта «Ионозонд» в ноябре 2024 года. В этом году ожидается запуск еще двух аппаратов. Они будут функционировать на двух разных орбитах, по два в каждой под углом 180 градусов друг к другу.
Таким образом четыре ионозонда будут передавать ученым объективную картину данных о земной ионосфере и околоземном космическом пространстве. Также в рамках проекта планируется запуск аппарата «Зонд-М», предназначенного для мониторинга солнечной активности. Он должен летать на околокруговой солнечно-синхронной, околотерминаторной орбите. С его помощью ученые надеются построить карты Солнца и околосолнечного пространства в ультрафиолетовой и видимой областях спектра, измерить потоки солнечных космических лучей, рентгеновского и ультрафиолетового излучения. Планируется, что «Зонд-М» изготовят и запустят в рамках следующей Федеральной космической программы.
Полезная нагрузка спутников «Ионосфера-М»
Для мониторинга «космической погоды» каждый спутник «Ионосфера-М» содержит, помимо ионозонда, по 7 приборов на борту: GPS-измерители, передатчики, волновые и бортовые комплексы, спектрометры.
На спутниках «Ионосфера-М» №3 и №4 будут также установлены озонометры для спектроскопических измерений интенсивности отраженного атмосферой Земли УФ-излучения Солнца.
Осуществление миссии
Спутники «Ионосфера-М» по основной научной программе начнут работу, когда все 4 объекта окажутся на орбите. Прием информации со спутников будет проводить государственная система космического мониторинга в составе Европейского, Сибирского и Дальневосточного центров Научно-исследовательского центра космической гидрометеорологии «Планета».
Согласно информации Роскосмоса, весной 2025 года в планах построение рабочей конфигурации спутников «Ионосфера-М» №1 и №2. Используя бортовые двигательные установки, они перемещаются вдоль круговой орбиты с тем, чтобы занять рабочее положение в заявленных точках.
Миссия «Ионозонд» откроет новые горизонты для научных исследований, предоставляя уникальные данные о динамике и структуре ионосферы. Разработка новых технологий для исследования ионосферы поможет улучшить существующие системы связи и навигации. Результаты исследований будут способствовать подготовке нового поколения специалистов и расширят представления ученых о «космической погоде» Земли.
