Программа научной и учебной работы
Отдела Гравитационных Измерений
на 2012 – 2016

 

Продолжение исследований по темам, утвержденным Ученым Советом ГАИШ:
а) Гравитационно-волновая астрономия (рук. В.Н.Руденко)
б) Экспериментальная геодинамика (рук. А.В.Копаев, В.К.Милюков)

Планируемые проекты в рамках указанных тем.

1.   Неохлаждаемая опто-акустическая  гравитационная антенна    (проект ОГРАН) (рук.В.Н.Руденко)

Совместный проект с ИЯИ РАН и ИЛФ СО РАН, финансируемый из программ Президиума РАН. На предшествующем пятилетнем этапе в ОГИ были созданы полномасштабный детектор и его пилотная модель. В  БНО РАН построена подземная инфраструктура – гравитационная лаборатория для размещения детектора ОГРАН. Содержанием нового пятилетнего этапа проекта является передислокация полномасштабного детектора в гравитационную лабораторию БНО, его тестовые испытания и запуск в режим непрерывной службы. Планируемой целью наблюдений является регистрация редких событий - релятивистских катастроф (коллапсов) по гравитационно-волновому и нейтринному каналам. Параллельно на пилотной модели будут проводиться исследования по методам модернизации детектора с целью повышения чувствительности.

     2.  Регистрация геодинамических возмущений на гравитационно -
     волновом интерферометре ВИРГО. (рук. В.Н.Руденко)

Совместный (международный) проект с Вирго-ЕГО консорциумом (Италия – Франция),    предусматривает наблюдение геодинамических эффектов на гравитационной  антенне ВИРГО – 4х километровом лазерном интерферометре на подвесных зеркалах.  Проект оформлен в виде MOU. Методика измерений, разработанная в ОГИ,   использующая сигналы цепей настройки и удержания рабочего режима,  успешно        проверена в первой научной серии наблюдений. Предложена новая методика, связанная с   параметрической перекачкой геофизического сигнала на основной выход интерферометра   Детальная разработка и экспериментальная проверка параметрического механизма    планируется на новый пятилетний период. Конечной цель работ - регистрация и   исследование фундаментальных геодинамических процессов: осцилляций внутреннего и   внешнего земного ядра, высших приливных гармоник и др.

     Дополнительно возможно участие в разработке и проведении следующих проектов.
  а) Регистрация и измерение с повышенной точностью гравитационного смещения ЕМ частоты по данным космического аппарата «Радиоастрон» .
  б) Разработка кольцевого интерферометра Саньяка большого диаметра для 
      наблюдения вариаций неравномерности земного вращения
  в) Разработка криогенного пилотной модели оптоакустического детектора 

     3. Исследования по высокоточной гравиметрии. 
    (рук. В.А.Копаев)

a) Приливная гравиметрия: Наблюдения приливных вариаций силы тяжести гравиметрами Scintrex и ZLS в регионах Москвы, Санкт-Петербурга, Камчатки. Уточнение моделей океанических приливов. Анализ глобальных и региональных аномалий гравитационных приливов на основе существующего банка данных.
b) Изучение внутреннего строения и динамики вулканических регионов (Эльбрус, Камчатка): на основе комплексной интерпретации пространственных аномалий гравитационного поля, его временных вариаций и движений земной коры.
c) Высокоточная гравиметрия в ФЦП ГЛОНАСС: Исследование тонкой пространственной структуры и временных вариаций гравитационного поля на пунктах МБМВ и ВНИИМ для сравнения абсолютных гравиметров. Участие в работах по созданию нового абсолютного гравиметра. Уточнение локальных моделей геоида на метрологических полигонах ВНИИФТРИ..
d) Геодинамический мониторинг района Воробьевых гор: Периодические наблюдения на местных полигонах, обработка и интерпретация данных.

4. Комплексный мониторинг состояния литосферы сейсмоактивных и вулканоопасных регионов Северного Кавказа и Южной Осетии на основе высокоточных деформографических и GPS/ГЛОНАСС наблюдений. (рук. В.К.Милюков)

Исследования направлены на изучение состояния литосферы и прогноз природных катастроф в геодинамически активных регионах Северного Кавказа и Южной Осетии. Выполнение проекта опирается в первую очередь на оригинальные долговременные режимные наблюдения, проводимые в течение многих лет в регионе исследования. Экспериментальная база наблюдений включает в себя:
1. Баксанский лазерный интерферометр-деформограф с измерительным плечом 75 м и инструментальной разрешающей способностью порядка 10-13 стрейн.
2. Северо-Кавказскую региональную сеть стационарных станций наблюдения спутников GPS/ГЛОНАСС (Northern Caucasus Deformation Array).
3. Региональную сеть мобильных GPS/ГЛОНАСС  станций Осетинской части Большого Кавказа.
Основными задачами проекта являются: развитие  системы комплексного мониторинга геодинамически активных регионов Северного Кавказа; оценка и прогнозирование современных скоростей движений в земной коре; выявление и оценка динамики  близповерхностных магматических камер и питающих их глубинных очагов Эльбрусского вулканического центра; выявление взаимной связи зон концентрации напряжений и деформаций в литосфере; построение геодинамических моделей региона исследования и прогностических моделей развития природных катастрофических процессов и явлений.

5. Глобальные деформационные процессы в литосфере и глобальная геодинамика. (рук. В.К.Милюков)

Основная задача исследования связана с изучением характера взаимной связи вариаций скорости вращения Земли и деформационных процессов в литосфере на коротких  (дни, недели) интервалах времени. Привлечение современных данных о вариациях скорости вращения Земли, основанных на методах измерений с использованием радиоинтерферометров со сверхдлинными базами (VLBI), систем глобального позиционирования (GPS), лазерной локации спутников (SLR) и Луны (LLR), а также данных о литосферных деформациях, полученных с использованием большебазовых лазерных интерферометров-деформографов, позволяет ставить и решать такую задачу. Для решения задачи используются оригинальные данные деформографических станций, расположенных в тектонически различных и удаленных друг от друг зонах  (Баксан, Северный Кавказ; Гран Зассо, Италия; Камиоко, Япония, о-в Хонсю).
Еще одна задача, которая будет решаться в рамках проекта по данным лазерных интерферометров – деформографов  – исследование и оценка близсуточных резонансных эффектов  жидкого ядра Земли, что позволит уточнить параметры свободной нутации

6. Разработка физических принципов использования фемтосекундных лазерных импульсов релятивистской интенсивности в гравитационных интерферометрах будущих поколений.  (рук. В. В. Кулагин)

Исследование возможности использования и разработка основных физических принципов, которые могут быть положены в основу применения мощных лазерных импульсов фемтосекундной длительности в гравитационных интерферометрах будущих поколений. Основные направления исследований включают:
a) Исследование формирования электронных зеркал: На основе численного моделирования продемонстрирована принципиальная возможность генерации электронных зеркал с помощью мощных лазерных импульсов фемтосекундной длительности. Задачей следующего пятилетнего этапа будет оптимизация параметров электронных зеркал для применения в лазерных гравитационных интерферометрах.
б) Изучение преобразования спектральных и статистических характеристик излучения при отражении от электронных зеркал: За счет доплеровского сдвига частоты вверх при отражении падающего импульса от релятивистского зеркала возможна генерация когерентного излучения в далекой ультрафиолетовой области вплоть до рентгеновского диапазона. Чувствительность гравитационных интерферометров с такой частотой накачки может быть существенно повышена.
c) Исследование генерации сильных амплитудно-фазовых корреляций при отражении света от электронного зеркала (сжатые состояния электромагнитного поля): Использование амплитудно-фазовых корреляций света (сжатых состояний) в гравитационных интерферометрах позволяет существенно поднять чувствительность обнаружения гравитационных волн.