'Космическая физика'

В ближайшие годы в рамках направления 'Космическая физика' плана Научно-исследовательских работ НИИЯФ МГУ будут продолжаться исследования по темам:

1. Тема "Динамические процессы на Солнце и в гелиосфере."
   Координаторы:
   дфмн, г.н.с. Веселовский Игорь Станиславович (ОИВМ) veselov@dec1.sinp.msu.ru

2. Тема "Исследование радиационной среды и плазменных процессов в околоземном космическом пространстве."
   Координаторы:
   директор НИИЯФ, дфмн профессор Панасюк Михаил Игоревич panasyuk@sinp.msu.ru
   кфмн, зав. ОТПКФ Тулупов Владимир Иванович (ОТПКФ) tulupov@taspd.sinp.msu.ru
   дфмн, профессор, внс Антонова Елизавета Евгеньевна (ОТПКФ) antonova@taspd.sinp.msu.ru

3. Тема "Теоретические модели электромагнитных процессов в космическом пространстве."
   Координаторы:
   дфмн. с.н.с., зав. ОИВМ Кропоткин Алексей Петрович (ОИВМ) apkrop@dec1.sinp.msu.ru
   дфмн., в.н.с, Алексеев Игорь Иванович (ОИВМ) alexeev@dec1.sinp.msu.ru

4. Тема "Взаимодействие космических аппаратов с окружающей средой."
   Координаторы:
   дфмн, профессор, зав. ОЯКИ Новиков Лев Симонович (ОЯКИ) novikov@sinp.msu.ru

Космическая физика в НИИЯФ

Особое место в научной программе НИИЯФ МГУ занимают исследования космических излучений за пределами атмосферы на космических аппаратах. Начиная с запуска II-го спутника Земли (1957 г.), на котором была установлена аппаратура, созданная под руководством С.Н. Вернова для изучения космических лучей, исследования космических излучений стали для Института и кафедры основными.

	Работами Института в этой области заложены основы нового научного направления в изучении физических явлений в межпланетной среде и околоземном пространстве с помощью космических аппаратов. Приборы, разработанные и изготовленные в НИИЯФ, были установлены и надежно работали на более, чем 240 искусственных спутниках Земли и автоматических межпланетных станциях, направлявшихся к Луне, Венере и Марсу.
Автоматическая станция "Луна-13", совершившая мягкую посадку на поверхность Луны.
Панорамные снимки лунной поверхности, переданные станцией "Луна-9".

За более чем 40-летнюю историю исследований космической радиации в околоземном и межпланетном космическом пространстве ученым Института удалось получить ряд важнейших научных результатов в области фундаментальной науки и прикладных исследований. Среди них v открытие радиационных поясов (внешней зоны радиации), Южно-Атлантической (Бразильской) аномалии в распределении захваченных частиц на малых высотах; исследования химического состава радиационных поясов и кольцевого тока ионов, ответственного за генерацию магнитных бурь. Огромное значение для развития представлений о физике околоземного космического пространства сыграли экспериментальные работы по исследованию динамики релятивистских частиц в радиационных поясах. Был обнаружен и исследован радиационный пояс энергичных ионов, образованный аномальными космическими лучами.
Приборы, созданные в НИИЯФ МГУ для исследований солнечных энергичных частиц, были установлены практически на всех отечественных космических аппаратах, направлявшихся в сторону Луны, Марса и Венеры. Они дали уникальную информацию о генерации и распространении частиц от солнечных вспышек в межпланетной среде и стали основой для теоретических моделей.

В настоящее время Институт проводит экспериментальные исследования радиации и космических лучей практически во всей области околоземного пространства: на геостационарной орбите (спутники серии "Экспресс"), на высокоэллиптической (спутник серии "Молния"), на низких орбитах (спутники "Метеор", "Коронас-Ф" и Международная космическая станция).

	В 2001 г. был запущен спутник Коронас-Ф для исследования Солнца. На спутнике был установлен комплекс приборов для регистрации солнечных энергичных частиц, разработанный и изготовленный в НИИЯФ МГУ. Комплекс включает в себя приборы для измерения заряженной компоненты и нейтральных излучений (нейтронов, рентгеновских и гамма-квантов)
	с целью изучения механизма первичного выделения энергии при вспышке в первую очередь для оценки относительной роли нетепловых и тепловых процессов. Определялась степень поляризации рентгеновского излучения при энергиях порядка десятков кэВ, положение плоскости поляризации на солнечном диске по отношению к характерным магнитным структурам в области вспышки, временная динамика поляризации

На Международной космической станции установлены приборы для измерения доз космической радиации СРК и Р-16, разработанные в Институте. Для периода максимума 23-цикла солнечной активности (2001 год) на ИСЗ ЭКСПРЕСС-А2, ЭКСПРЕСС-А3, МОЛНИЯ-3К и международной космической станции (МКС) удалось получать новые экспериментальные данные о динамике частиц радиационных поясов Земли и потоках протонов солнечных вспышек. Эти результаты использованы для разработки механизма ускорения релятивистских (Е_е >1 МэВ) электронов в магнитосфере Земли и прогнозирования радиационной обстановки в целях обеспечения работы космонавтов на МКС и безотказного функционирования бортовых систем российских спутников связи, навигации и телевидения. Запланированы исследования космических излучений на базе эксперимента AMS 02, имеющие целью поиск экзотических событий в космическом пространстве.

Международная космическая станция в полете

Все экспериментальные исследования, которые выполняются в рамках космофизического направления, сопровождаются не только глубокой и всесторонней интерпретацией, но и разработкой теории, которая позволяла объяснить экспериментально обнаруженные факты и ранее известные явления, наблюдаемые в околоземном и межпланетном пространстве. С помощью уникальной научной и дозиметрической аппаратуры, созданной в Институте для космических аппаратов, получен колоссальный объем новой экспериментальной информации. Эта информация сыграла основополагающую роль в понимании процессов в магнитосфере Земли и в межпланетном космическом пространстве. На ее основе в НИИЯФ разработана, ставшая классической, теория радиационных поясов Земли. Исследованы возможности существования радиационных поясов у других небесных тел. Выяснена природа солнечного космического излучения.

Авторы открытия "Внешний радиационный пояс Земли". П.В.Вакулов, С.Н.Вернов, А.Е.Чудаков, Ю.И.Логачев, Е.В.Горчаков.

Академик С.Н. Вернов у карты радиационных поясов Земли

Сотрудниками НИИЯФ МГУ создан новый концептуальный подход к плазменным процессам, происходящим в солнечно-земной системе. Новая концепция опирается, с одной стороны, на принципы нелинейной динамики теорию катастроф, а с другой на кинетическую плазменную теорию. Выявлены нелинейные механизмы быстрых процессов, ответственных за суббуревые взрывы в магнитосфере, которые предполагаю обратную связь между крупномасштабными и мелкомасштабными возмущениями в геомагнитном хвосте.

Предложен принципиально новый подход к моделированию магнитосферных процессов и явлений, позволяющий исследовать динамику магнитосферных токовых систем и их вклад в вариации геомагнитного поля, в том числе во время сильных магнитосферных возмущений. На базе нового подхода

создана динамическая параболоидная модель магнитосферы Земли, предназначенная для количественного описания магнитного поля в магнитосфере Земли, созданного крупномасштабными магнитосферными токовыми системами. Изменения магнитосферного магнитного поля описываются соответствующими временными вариациями параметров магнитосферных токовых систем, которые однозначно определяются из совокупности данных измерений в околоземном космическом пространстве. Созданная динамическая модель использована для анализа взаимодействия магнитосферы с плотными корональными выбросами, которые вызывают сильные геомагнитные возмущения - магнитные бури и суббури. Модель способна описать динамику полярной шапки и реконфигурацию магнитосферного магнитного поля при прохождении облака солнечной плазмы с северным направлением межпланетного магнитного поля.

Силовые линии магнитного поля, рассчитанные в параболоидной модели магнитосферы Земли.

Международная организация стандартизации (ISO) приняла динамическую модель магнитосферы в качестве основы Международного стандарта по магнитосферному магнитному полю.

Полуэмпирическая модель потоков галактических космических лучей принята международной организацией стандартизации в качестве международного стандарта. Модель учитывает эффекты, вызванные 22-годовой динамикой крупномасштабного магнитного поля.

Энергетические спектры протонов за 1988-1997 гг., рассчитанные по модели ГКЛ (Международный стандарт)

В ближайшие годы будут продолжены исследования: