В ИСЗФ СО РАН проанализируют состояние современных исследований факторов космической погоды с точки зрения их негативного воздействия на глобальные навигационные спутниковые системы

Группа ученых Института солнечно-земной физики Сибирского отделения РАН стала победителем конкурса Российского фонда фундаментальных исследований «Экспансия 2020».

Главной целью конкурса является укрепление международного авторитета ведущих российских научных журналов и повышение их рейтинга в международных системах научного цитирования. Это планируется сделать за счет опубликования ведущими российскими специалистами и научными коллективами оригинальных научных обзорных статей, посвященных «горячим точкам» в современной науке. Иркутяне, выигравшие этот конкурс РФФИ, напишут обзор по одной из наиболее актуальных для развития научно-технологического сектора страны тем: «Космическая погода: факторы риска для глобальных навигационных спутниковых систем».

Руководитель проекта – доктор технических наук, ведущий научный сотрудник ИСЗФ СО РАН Владислав Демьянов отметил, что актуальность такого обзора не вызывает сомнений. Связано это с тем, что космическая погода весьма негативно и, главное, плохо предсказуемо по последствиям, влияет на качество навигационно-временных определений пользователей глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС).

— В последние два десятилетия в России и в мире наблюдается взрывообразный рост направлений использования ГНСС (ГЛОНАСС (Россия), GPS (США), Galileo (Евросоюз) и BeiDou (Китай)), как для решения множества прикладных и научно-исследовательских задач, так и для выполнения задач, связанных с обороноспособностью и государственной безопасностью, - отметил ученый. - Глобальные навигационные спутниковые системы «работают в паре» с дифференциальными дополнениями наземного и космического базирования - широкозонными системами дифференциальной навигации: РСДКМ (Россия), WAAS (США) и EGNOS (Евросоюз). На основе этого технологического задела уже сегодня можно достичь сантиметровой и миллиметровой точности позиционирования подвижных и стационарных объектов практически в любой точке Земли. Однако, именно по вине таких нерегулярных факторов, как космическая погода, великолепные современные технические возможности ГНСС нельзя использовать в полной мере.

В то же время, подчеркнул Владислав Демьянов, открываются широкие возможности использования сигналов ГНСС для исследований околоземного космического пространства, атмосферы, океана и земной поверхности из космоса. Например, важным научным направлением является дистанционное зондирование ионосферы и атмосферы Земли.

— Цепочка взаимодействий «земная кора – атмосфера – ионосфера – магнитосфера – межпланетная среда – Солнце» является единой системой, а ионосфера и атмосфера могут рассматриваться в этой системе как чувствительные индикаторы состояния геосфер и использоваться для построения эффективных систем раннего предупреждения о землетрясениях, цунами и циклонической активности, - подчеркнул Владислав Демьянов. - Однако использование ГНСС для выполнения высокоточных экспериментальных измерений параметров среды околоземного космического пространства требует улучшения качества измерений радионавигационных параметров по сигналам навигационных спутников. Это возможно лишь с учетом действия ряда факторов космической погоды. И здесь мы рассматриваем в первую очередь такие экстремальные из них, как мощные геомагнитные возмущения ионосферы, ионосферные мерцания трансионосферных сигналов и мощные всплески радиоизлучения Солнца в диапазоне рабочих частот ГНСС.

По информации ученого, в 2000 – 2020 годах исследователи зафиксировали многочисленные случаи серьезных нарушений в работе ГНСС и их функциональных дополнений в период главной фазы геомагнитных возмущений и под прямым воздействием мощных всплесков радиоизлучения Солнца.

— В обзоре мы рассмотрим целый ряд вопросов, - заключил руководитель проекта. – Тут и воздействие солнечных вспышек радиоизлучения, и механизмы влияния геомагнитных возмущений на функционирование ГНСС, и сравнительный анализ особенностей работы ГНСС в автономном и дифференциальном режимах в условиях действия факторов космической погоды, и интенсивность и частота проявления экстремальных факторов космической погоды, которые опасны для качества функционирования ГНСС.

По итогам обзорного анализа ученые планируют наметить приоритетные направления совершенствования аппаратно-программных средств ГНСС и их функциональных дополнений с учетом действия экстремальных факторов космической погоды.

Согласно условиям конкурса, обзор должен быть подготовлен к августу 2021 года. Над его подготовкой будут работать Владислав Демьянов и кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник ИСЗФ СО РАН Юрий Ясюкевич.