Прогресс даёт человеку всё больше шансов столкнуться с влиянием космической погоды: процессы на Солнце воздействуют на электронное оборудование спутников в космосе, их проявления на высоких широтах могут быть опасны для самолётов и наземных коммуникаций. Чтобы предсказывать поведение космической погоды, нужно собрать массу данных. Этим занимаются сотрудники отдела оперативного космического мониторинга Научно-исследовательского института ядерной физики им. Д.В. Скобельцына МГУ. Они анализируют космическую информацию и выкладывают данные в открытый доступ на специально созданном для этого портале.

Справка:
Проект «Разработка интернет-технологий для обеспечения доступа к данным российских космических проектов» поддержан ФЦП «Исследования и разработки» на 2007–2013 годы. Срок выполнения – с сентября 2011 по сентябрь 2012 года. Объём финансирования – 14 миллионов рублей.

Магнитосфера Земли в 3D на портале «Космическая погода»

Отдел оперативного космического мониторинга появился в НИИЯФ в 2005 году, когда в космос был запущен первый спутник МГУ «Университетский – Татьяна». На спутнике работали детектор ультрафиолетового излучения и комплекс приборов, предназначенных для изучения радиационной обстановки в космосе. Отдел занимался сбором и обработкой данных с этих приборов. Потом появилась вторая «Татьяна», космическая лаборатория «Коронас-Фотон» – российский космический проект с участием МИФИ, ИКИ, ФИАН, МГУ и других организаций, – спутники Росгидромета «Метеор-М1» и «Электро-Л1». В ближайшее время должен быть запущен спутник «Ломоносов», на котором будут установлены приборы для исследования космических лучей высоких энергий, гамма-всплесков во Вселенной, потоков энергичных частиц в магнитосфере и транзиентных оптических явлений в верхней атмосфере Земли. Задачи отдела оперативного космического мониторинга – получение данных со спутников, их обработка, хранение, визуализация, научный анализ и публикация данных на сайте.

Основное направление научной работы отдела связано с анализом космической радиации и изучением механизмов воздействия солнечной активности на околоземное космическое пространство. Результаты исследований показывают, как меняется структура магнитного поля под воздействием солнечной активности, и позволяют оценить радиационное состояние околоземного пространства. В отделе работает 25 человек – программисты и научные сотрудники, которые занимаются как экспериментальными, так и теоретическими исследованиями. «Ещё до того, как появился отдел, я был теоретиком, занимался моделями магнитосферного магнитного поля, – рассказывает завотделом доктор физико-математических наук Владимир Калегаев. – Анализируя данные, мы работаем с множеством специалистов из разных отделов НИИЯФ – по физике Солнца, по космическим лучам, по радиационным поясам, по магнитосферному магнитному полю».

В зависимости от погоды

«Мы, конечно, заинтересованы в практическом применении наших результатов», – отмечает Владимир Владимирович. Человек не очень часто, но иногда весьма ощутимо сталкивается с влиянием космической погоды. Активные процессы на Солнце сказываются повышением радиации в околоземном пространстве, которая может вывести из строя электронную «начинку» спутников на околоземной орбите. В результате в работе космической техники происходят сбои; не слишком часто – раз в несколько лет, – но бывает, что спутники теряют управление или перестают выходить на связь.

• 
• Владимир_Калегаев

Владимир Калегаев: «Результаты фундаментальных исследований непросто использовать в практической деятельности»

На высоких широтах энергичные частицы, рождающиеся во время солнечных вспышек, могут проникать вглубь атмосферы, при этом пассажиры самолётов, совершающих трансконтинентальные перелёты через полярные области, подвергаются опасности получить повышенную дозу облучения. Ещё одно проявление солнечной активности – магнитные бури – могут вызывать изменения интенсивности и геометрии магнитосферного магнитного поля, и тогда в линиях электропередач или трубопроводах на высоких широтах возникают индуцированные токи большой мощности, которые могут вызывать сбои оборудования. Наиболее подвержена этому территория Канады, расположенная на высоких геомагнитных широтах. Там под влиянием солнечной активности случаются энергетические блэкауты, наиболее известный из которых в 1989 году оставил без энергоснабжения всю канадскую провинцию Квебек.

Теория и практика

Так что с практической точки зрения результаты работы отдела должны быть интересны всем, чья деятельность связана с космосом или проходит на высоких широтах. Например, тот же трансконтинентальный перелёт в случае магнитной бури можно отменить, а можно, опираясь на прогноз учёных, просто изменить его траекторию. Полёт станет дольше, но всё же состоится.

Но для того чтобы этим результатам действительно нашлось применение, нужны тесные связи с теми, кому они могут пригодиться. Например, с Российским космическим агентством и подчинёнными ему предприятиями. Тут есть свои трудности, объясняет Владимир Владимирович: «Результаты фундаментальных исследований непросто использовать в практической деятельности, потому что научные модели слишком сложные, чтобы их прямо реализовать в технологических процессах. Не всегда можно задать параметры моделей, чтобы выполнять расчёты в реальном времени. А именно это требуется практикам для принятия решений. Приходится упрощать, адаптировать модели, чтобы заменить недостающую информацию, поэтому нам достаточно тяжело взаимодействовать с организациями, которым нужны не столько точные данные измерений и расчётов, сколько конкретный прогноз, что случится: со спутником, с электронной аппаратурой. В этом смысле нам нелегко найти точки соприкосновения. Но мы стараемся. Та интернет-система, что мы разработали, должна в этом помочь, хотя я думаю, что и она до конца не удовлетворит ещё прикладных пользователей».

Интернет-система

Интернет-система, созданная в отделе оперативного космического мониторинга, – это комплекс программ. Они работают с информацией, которая поступает в реальном времени с российских и зарубежных спутников и с других интернет-ресурсов. «За последние годы очень сильно изменилось отношение к научным данным, – отмечает Владимир Владимирович. – Если лет 20 назад все их берегли, старались использовать в собственных научных исследованиях и только через какое-то время начинали ими делиться, то сейчас информации настолько много, что в одиночку с ней не разобраться. Научные исследования стали интернациональными. С совершенствованием электроники изменились приборы, их темпы измерения – секунды или доли секунд, поэтому из космоса приходят гигабайты информации. Вообще сейчас стало признаком хорошего тона делать научные данные общедоступными. Этому способствует и такое замечательное изобретение человечества, как интернет. Сейчас есть много сайтов, где лежит нужная для работы информация». Кроме того, есть некоторое мировое разделение труда: нет смысла разным странам запускать одинаковые спутники на одних и тех же орбитах. Поэтому, например, данные о потоке солнечного ветра, который набегает на Землю, собирает американский спутник ACE, постоянно находящийся в точке либрации между Землёй и Солнцем. Геомагнитные индексы учёные получают из Японии, где находится геофизический центр Киото, который рассчитывает их для исследователей по всему миру. Учёные НИИЯФ точно так же открывают данные о потоках заряженных частиц в магнитосфере, о космической радиации, получаемые в ходе космических экспериментов института. В отделе оперативного космического мониторинга разработаны программы, которые автоматически принимают информацию, расшифровывают её и записывают в базы данных, доступ к которым осуществляется через интернет-сайт.

Обработка всего комплекса информации позволяет сотрудникам отдела прогнозировать космическую погоду в автоматическом режиме. В этом им помогают модели космической среды: магнитосферного магнитного поля, космических лучей, скорости солнечного ветра, геомагнитных индексов, работающие в автономном режиме на основе поступающей космической информации. Полная автоматизация процессов загрузки информации, её обработки и представления на сайте позволяет непрерывно следить за космической погодой, что является главным поводом для гордости разработчиков интернет-системы.

Дорогостоящее оборудование, на котором работает система, – серверы, системы хранения, охлаждения, защиты питания – приобретено на средства программы развития МГУ, а сама информационная система разработана по госконтракту с Минобрнауки.

Боровикова Екатерина

Кстати, а вы знали, что на «Сделано у нас» статьи публикуют посетители, такие же как и вы? И никакой премодерации, согласований и разрешений! Любой может добавить новость. А лучшие попадут в наш Телеграм @sdelanounas_ru. Подробнее о том как работает наш сайт здесь👈